]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-uboot.git/blob - doc/driver-model/README.txt
Merge branch 'master' of git://git.denx.de/u-boot-arm
[karo-tx-uboot.git] / doc / driver-model / README.txt
1 Driver Model
2 ============
3
4 This README contains high-level information about driver model, a unified
5 way of declaring and accessing drivers in U-Boot. The original work was done
6 by:
7
8    Marek Vasut <marex@denx.de>
9    Pavel Herrmann <morpheus.ibis@gmail.com>
10    Viktor Křivák <viktor.krivak@gmail.com>
11    Tomas Hlavacek <tmshlvck@gmail.com>
12
13 This has been both simplified and extended into the current implementation
14 by:
15
16    Simon Glass <sjg@chromium.org>
17
18
19 Terminology
20 -----------
21
22 Uclass - a group of devices which operate in the same way. A uclass provides
23         a way of accessing individual devices within the group, but always
24         using the same interface. For example a GPIO uclass provides
25         operations for get/set value. An I2C uclass may have 10 I2C ports,
26         4 with one driver, and 6 with another.
27
28 Driver - some code which talks to a peripheral and presents a higher-level
29         interface to it.
30
31 Device - an instance of a driver, tied to a particular port or peripheral.
32
33
34 How to try it
35 -------------
36
37 Build U-Boot sandbox and run it:
38
39    make sandbox_config
40    make
41    ./u-boot
42
43    (type 'reset' to exit U-Boot)
44
45
46 There is a uclass called 'demo'. This uclass handles
47 saying hello, and reporting its status. There are two drivers in this
48 uclass:
49
50    - simple: Just prints a message for hello, doesn't implement status
51    - shape: Prints shapes and reports number of characters printed as status
52
53 The demo class is pretty simple, but not trivial. The intention is that it
54 can be used for testing, so it will implement all driver model features and
55 provide good code coverage of them. It does have multiple drivers, it
56 handles parameter data and platdata (data which tells the driver how
57 to operate on a particular platform) and it uses private driver data.
58
59 To try it, see the example session below:
60
61 =>demo hello 1
62 Hello '@' from 07981110: red 4
63 =>demo status 2
64 Status: 0
65 =>demo hello 2
66 g
67 r@
68 e@@
69 e@@@
70 n@@@@
71 g@@@@@
72 =>demo status 2
73 Status: 21
74 =>demo hello 4 ^
75   y^^^
76  e^^^^^
77 l^^^^^^^
78 l^^^^^^^
79  o^^^^^
80   w^^^
81 =>demo status 4
82 Status: 36
83 =>
84
85
86 Running the tests
87 -----------------
88
89 The intent with driver model is that the core portion has 100% test coverage
90 in sandbox, and every uclass has its own test. As a move towards this, tests
91 are provided in test/dm. To run them, try:
92
93    ./test/dm/test-dm.sh
94
95 You should see something like this:
96
97     <...U-Boot banner...>
98     Running 29 driver model tests
99     Test: dm_test_autobind
100     Test: dm_test_autoprobe
101     Test: dm_test_bus_children
102     Device 'd-test': seq 3 is in use by 'b-test'
103     Device 'c-test@0': seq 0 is in use by 'a-test'
104     Device 'c-test@1': seq 1 is in use by 'd-test'
105     Test: dm_test_bus_children_funcs
106     Test: dm_test_bus_children_iterators
107     Test: dm_test_bus_parent_data
108     Test: dm_test_bus_parent_ops
109     Test: dm_test_children
110     Test: dm_test_fdt
111     Device 'd-test': seq 3 is in use by 'b-test'
112     Test: dm_test_fdt_offset
113     Test: dm_test_fdt_pre_reloc
114     Test: dm_test_fdt_uclass_seq
115     Device 'd-test': seq 3 is in use by 'b-test'
116     Device 'a-test': seq 0 is in use by 'd-test'
117     Test: dm_test_gpio
118     extra-gpios: get_value: error: gpio b5 not reserved
119     Test: dm_test_gpio_anon
120     Test: dm_test_gpio_copy
121     Test: dm_test_gpio_leak
122     extra-gpios: get_value: error: gpio b5 not reserved
123     Test: dm_test_gpio_requestf
124     Test: dm_test_leak
125     Test: dm_test_lifecycle
126     Test: dm_test_operations
127     Test: dm_test_ordering
128     Test: dm_test_platdata
129     Test: dm_test_pre_reloc
130     Test: dm_test_remove
131     Test: dm_test_spi_find
132     Invalid chip select 0:0 (err=-19)
133     SF: Failed to get idcodes
134     Device 'name-emul': seq 0 is in use by 'name-emul'
135     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
136     Test: dm_test_spi_flash
137     2097152 bytes written in 0 ms
138     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
139     SPI flash test:
140     0 erase: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
141     1 check: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
142     2 write: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
143     3 read: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
144     Test passed
145     0 erase: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
146     1 check: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
147     2 write: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
148     3 read: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
149     Test: dm_test_spi_xfer
150     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
151     Test: dm_test_uclass
152     Test: dm_test_uclass_before_ready
153     Failures: 0
154
155
156 What is going on?
157 -----------------
158
159 Let's start at the top. The demo command is in common/cmd_demo.c. It does
160 the usual command processing and then:
161
162         struct udevice *demo_dev;
163
164         ret = uclass_get_device(UCLASS_DEMO, devnum, &demo_dev);
165
166 UCLASS_DEMO means the class of devices which implement 'demo'. Other
167 classes might be MMC, or GPIO, hashing or serial. The idea is that the
168 devices in the class all share a particular way of working. The class
169 presents a unified view of all these devices to U-Boot.
170
171 This function looks up a device for the demo uclass. Given a device
172 number we can find the device because all devices have registered with
173 the UCLASS_DEMO uclass.
174
175 The device is automatically activated ready for use by uclass_get_device().
176
177 Now that we have the device we can do things like:
178
179         return demo_hello(demo_dev, ch);
180
181 This function is in the demo uclass. It takes care of calling the 'hello'
182 method of the relevant driver. Bearing in mind that there are two drivers,
183 this particular device may use one or other of them.
184
185 The code for demo_hello() is in drivers/demo/demo-uclass.c:
186
187 int demo_hello(struct udevice *dev, int ch)
188 {
189         const struct demo_ops *ops = device_get_ops(dev);
190
191         if (!ops->hello)
192                 return -ENOSYS;
193
194         return ops->hello(dev, ch);
195 }
196
197 As you can see it just calls the relevant driver method. One of these is
198 in drivers/demo/demo-simple.c:
199
200 static int simple_hello(struct udevice *dev, int ch)
201 {
202         const struct dm_demo_pdata *pdata = dev_get_platdata(dev);
203
204         printf("Hello from %08x: %s %d\n", map_to_sysmem(dev),
205                pdata->colour, pdata->sides);
206
207         return 0;
208 }
209
210
211 So that is a trip from top (command execution) to bottom (driver action)
212 but it leaves a lot of topics to address.
213
214
215 Declaring Drivers
216 -----------------
217
218 A driver declaration looks something like this (see
219 drivers/demo/demo-shape.c):
220
221 static const struct demo_ops shape_ops = {
222         .hello = shape_hello,
223         .status = shape_status,
224 };
225
226 U_BOOT_DRIVER(demo_shape_drv) = {
227         .name   = "demo_shape_drv",
228         .id     = UCLASS_DEMO,
229         .ops    = &shape_ops,
230         .priv_data_size = sizeof(struct shape_data),
231 };
232
233
234 This driver has two methods (hello and status) and requires a bit of
235 private data (accessible through dev_get_priv(dev) once the driver has
236 been probed). It is a member of UCLASS_DEMO so will register itself
237 there.
238
239 In U_BOOT_DRIVER it is also possible to specify special methods for bind
240 and unbind, and these are called at appropriate times. For many drivers
241 it is hoped that only 'probe' and 'remove' will be needed.
242
243 The U_BOOT_DRIVER macro creates a data structure accessible from C,
244 so driver model can find the drivers that are available.
245
246 The methods a device can provide are documented in the device.h header.
247 Briefly, they are:
248
249     bind - make the driver model aware of a device (bind it to its driver)
250     unbind - make the driver model forget the device
251     ofdata_to_platdata - convert device tree data to platdata - see later
252     probe - make a device ready for use
253     remove - remove a device so it cannot be used until probed again
254
255 The sequence to get a device to work is bind, ofdata_to_platdata (if using
256 device tree) and probe.
257
258
259 Platform Data
260 -------------
261
262 Platform data is like Linux platform data, if you are familiar with that.
263 It provides the board-specific information to start up a device.
264
265 Why is this information not just stored in the device driver itself? The
266 idea is that the device driver is generic, and can in principle operate on
267 any board that has that type of device. For example, with modern
268 highly-complex SoCs it is common for the IP to come from an IP vendor, and
269 therefore (for example) the MMC controller may be the same on chips from
270 different vendors. It makes no sense to write independent drivers for the
271 MMC controller on each vendor's SoC, when they are all almost the same.
272 Similarly, we may have 6 UARTs in an SoC, all of which are mostly the same,
273 but lie at different addresses in the address space.
274
275 Using the UART example, we have a single driver and it is instantiated 6
276 times by supplying 6 lots of platform data. Each lot of platform data
277 gives the driver name and a pointer to a structure containing information
278 about this instance - e.g. the address of the register space. It may be that
279 one of the UARTS supports RS-485 operation - this can be added as a flag in
280 the platform data, which is set for this one port and clear for the rest.
281
282 Think of your driver as a generic piece of code which knows how to talk to
283 a device, but needs to know where it is, any variant/option information and
284 so on. Platform data provides this link between the generic piece of code
285 and the specific way it is bound on a particular board.
286
287 Examples of platform data include:
288
289    - The base address of the IP block's register space
290    - Configuration options, like:
291          - the SPI polarity and maximum speed for a SPI controller
292          - the I2C speed to use for an I2C device
293          - the number of GPIOs available in a GPIO device
294
295 Where does the platform data come from? It is either held in a structure
296 which is compiled into U-Boot, or it can be parsed from the Device Tree
297 (see 'Device Tree' below).
298
299 For an example of how it can be compiled in, see demo-pdata.c which
300 sets up a table of driver names and their associated platform data.
301 The data can be interpreted by the drivers however they like - it is
302 basically a communication scheme between the board-specific code and
303 the generic drivers, which are intended to work on any board.
304
305 Drivers can access their data via dev->info->platdata. Here is
306 the declaration for the platform data, which would normally appear
307 in the board file.
308
309         static const struct dm_demo_cdata red_square = {
310                 .colour = "red",
311                 .sides = 4.
312         };
313         static const struct driver_info info[] = {
314                 {
315                         .name = "demo_shape_drv",
316                         .platdata = &red_square,
317                 },
318         };
319
320         demo1 = driver_bind(root, &info[0]);
321
322
323 Device Tree
324 -----------
325
326 While platdata is useful, a more flexible way of providing device data is
327 by using device tree. With device tree we replace the above code with the
328 following device tree fragment:
329
330         red-square {
331                 compatible = "demo-shape";
332                 colour = "red";
333                 sides = <4>;
334         };
335
336 This means that instead of having lots of U_BOOT_DEVICE() declarations in
337 the board file, we put these in the device tree. This approach allows a lot
338 more generality, since the same board file can support many types of boards
339 (e,g. with the same SoC) just by using different device trees. An added
340 benefit is that the Linux device tree can be used, thus further simplifying
341 the task of board-bring up either for U-Boot or Linux devs (whoever gets to
342 the board first!).
343
344 The easiest way to make this work it to add a few members to the driver:
345
346         .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct dm_test_pdata),
347         .ofdata_to_platdata = testfdt_ofdata_to_platdata,
348
349 The 'auto_alloc' feature allowed space for the platdata to be allocated
350 and zeroed before the driver's ofdata_to_platdata() method is called. The
351 ofdata_to_platdata() method, which the driver write supplies, should parse
352 the device tree node for this device and place it in dev->platdata. Thus
353 when the probe method is called later (to set up the device ready for use)
354 the platform data will be present.
355
356 Note that both methods are optional. If you provide an ofdata_to_platdata
357 method then it will be called first (during activation). If you provide a
358 probe method it will be called next. See Driver Lifecycle below for more
359 details.
360
361 If you don't want to have the platdata automatically allocated then you
362 can leave out platdata_auto_alloc_size. In this case you can use malloc
363 in your ofdata_to_platdata (or probe) method to allocate the required memory,
364 and you should free it in the remove method.
365
366
367 Declaring Uclasses
368 ------------------
369
370 The demo uclass is declared like this:
371
372 U_BOOT_CLASS(demo) = {
373         .id             = UCLASS_DEMO,
374 };
375
376 It is also possible to specify special methods for probe, etc. The uclass
377 numbering comes from include/dm/uclass.h. To add a new uclass, add to the
378 end of the enum there, then declare your uclass as above.
379
380
381 Device Sequence Numbers
382 -----------------------
383
384 U-Boot numbers devices from 0 in many situations, such as in the command
385 line for I2C and SPI buses, and the device names for serial ports (serial0,
386 serial1, ...). Driver model supports this numbering and permits devices
387 to be locating by their 'sequence'. This numbering unique identifies a
388 device in its uclass, so no two devices within a particular uclass can have
389 the same sequence number.
390
391 Sequence numbers start from 0 but gaps are permitted. For example, a board
392 may have I2C buses 0, 1, 4, 5 but no 2 or 3. The choice of how devices are
393 numbered is up to a particular board, and may be set by the SoC in some
394 cases. While it might be tempting to automatically renumber the devices
395 where there are gaps in the sequence, this can lead to confusion and is
396 not the way that U-Boot works.
397
398 Each device can request a sequence number. If none is required then the
399 device will be automatically allocated the next available sequence number.
400
401 To specify the sequence number in the device tree an alias is typically
402 used.
403
404 aliases {
405         serial2 = "/serial@22230000";
406 };
407
408 This indicates that in the uclass called "serial", the named node
409 ("/serial@22230000") will be given sequence number 2. Any command or driver
410 which requests serial device 2 will obtain this device.
411
412 Some devices represent buses where the devices on the bus are numbered or
413 addressed. For example, SPI typically numbers its slaves from 0, and I2C
414 uses a 7-bit address. In these cases the 'reg' property of the subnode is
415 used, for example:
416
417 {
418         aliases {
419                 spi2 = "/spi@22300000";
420         };
421
422         spi@22300000 {
423                 #address-cells = <1>;
424                 #size-cells = <1>;
425                 spi-flash@0 {
426                         reg = <0>;
427                         ...
428                 }
429                 eeprom@1 {
430                         reg = <1>;
431                 };
432         };
433
434 In this case we have a SPI bus with two slaves at 0 and 1. The SPI bus
435 itself is numbered 2. So we might access the SPI flash with:
436
437         sf probe 2:0
438
439 and the eeprom with
440
441         sspi 2:1 32 ef
442
443 These commands simply need to look up the 2nd device in the SPI uclass to
444 find the right SPI bus. Then, they look at the children of that bus for the
445 right sequence number (0 or 1 in this case).
446
447 Typically the alias method is used for top-level nodes and the 'reg' method
448 is used only for buses.
449
450 Device sequence numbers are resolved when a device is probed. Before then
451 the sequence number is only a request which may or may not be honoured,
452 depending on what other devices have been probed. However the numbering is
453 entirely under the control of the board author so a conflict is generally
454 an error.
455
456
457 Bus Drivers
458 -----------
459
460 A common use of driver model is to implement a bus, a device which provides
461 access to other devices. Example of buses include SPI and I2C. Typically
462 the bus provides some sort of transport or translation that makes it
463 possible to talk to the devices on the bus.
464
465 Driver model provides a few useful features to help with implementing
466 buses. Firstly, a bus can request that its children store some 'parent
467 data' which can be used to keep track of child state. Secondly, the bus can
468 define methods which are called when a child is probed or removed. This is
469 similar to the methods the uclass driver provides.
470
471 Here an explanation of how a bus fits with a uclass may be useful. Consider
472 a USB bus with several devices attached to it, each from a different (made
473 up) uclass:
474
475    xhci_usb (UCLASS_USB)
476       eth (UCLASS_ETHERNET)
477       camera (UCLASS_CAMERA)
478       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)
479
480 Each of the devices is connected to a different address on the USB bus.
481 The bus device wants to store this address and some other information such
482 as the bus speed for each device.
483
484 To achieve this, the bus device can use dev->parent_priv in each of its
485 three children. This can be auto-allocated if the bus driver has a non-zero
486 value for per_child_auto_alloc_size. If not, then the bus device can
487 allocate the space itself before the child device is probed.
488
489 Also the bus driver can define the child_pre_probe() and child_post_remove()
490 methods to allow it to do some processing before the child is activated or
491 after it is deactivated.
492
493 Note that the information that controls this behaviour is in the bus's
494 driver, not the child's. In fact it is possible that child has no knowledge
495 that it is connected to a bus. The same child device may even be used on two
496 different bus types. As an example. the 'flash' device shown above may also
497 be connected on a SATA bus or standalone with no bus:
498
499    xhci_usb (UCLASS_USB)
500       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by USB bus
501
502    sata (UCLASS_SATA)
503       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by SATA bus
504
505    flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - no parent data/methods (not on a bus)
506
507 Above you can see that the driver for xhci_usb/sata controls the child's
508 bus methods. In the third example the device is not on a bus, and therefore
509 will not have these methods at all. Consider the case where the flash
510 device defines child methods. These would be used for *its* children, and
511 would be quite separate from the methods defined by the driver for the bus
512 that the flash device is connetced to. The act of attaching a device to a
513 parent device which is a bus, causes the device to start behaving like a
514 bus device, regardless of its own views on the matter.
515
516 The uclass for the device can also contain data private to that uclass.
517 But note that each device on the bus may be a memeber of a different
518 uclass, and this data has nothing to do with the child data for each child
519 on the bus.
520
521
522 Driver Lifecycle
523 ----------------
524
525 Here are the stages that a device goes through in driver model. Note that all
526 methods mentioned here are optional - e.g. if there is no probe() method for
527 a device then it will not be called. A simple device may have very few
528 methods actually defined.
529
530 1. Bind stage
531
532 A device and its driver are bound using one of these two methods:
533
534    - Scan the U_BOOT_DEVICE() definitions. U-Boot It looks up the
535 name specified by each, to find the appropriate driver. It then calls
536 device_bind() to create a new device and bind' it to its driver. This will
537 call the device's bind() method.
538
539    - Scan through the device tree definitions. U-Boot looks at top-level
540 nodes in the the device tree. It looks at the compatible string in each node
541 and uses the of_match part of the U_BOOT_DRIVER() structure to find the
542 right driver for each node. It then calls device_bind() to bind the
543 newly-created device to its driver (thereby creating a device structure).
544 This will also call the device's bind() method.
545
546 At this point all the devices are known, and bound to their drivers. There
547 is a 'struct udevice' allocated for all devices. However, nothing has been
548 activated (except for the root device). Each bound device that was created
549 from a U_BOOT_DEVICE() declaration will hold the platdata pointer specified
550 in that declaration. For a bound device created from the device tree,
551 platdata will be NULL, but of_offset will be the offset of the device tree
552 node that caused the device to be created. The uclass is set correctly for
553 the device.
554
555 The device's bind() method is permitted to perform simple actions, but
556 should not scan the device tree node, not initialise hardware, nor set up
557 structures or allocate memory. All of these tasks should be left for
558 the probe() method.
559
560 Note that compared to Linux, U-Boot's driver model has a separate step of
561 probe/remove which is independent of bind/unbind. This is partly because in
562 U-Boot it may be expensive to probe devices and we don't want to do it until
563 they are needed, or perhaps until after relocation.
564
565 2. Activation/probe
566
567 When a device needs to be used, U-Boot activates it, by following these
568 steps (see device_probe()):
569
570    a. If priv_auto_alloc_size is non-zero, then the device-private space
571    is allocated for the device and zeroed. It will be accessible as
572    dev->priv. The driver can put anything it likes in there, but should use
573    it for run-time information, not platform data (which should be static
574    and known before the device is probed).
575
576    b. If platdata_auto_alloc_size is non-zero, then the platform data space
577    is allocated. This is only useful for device tree operation, since
578    otherwise you would have to specific the platform data in the
579    U_BOOT_DEVICE() declaration. The space is allocated for the device and
580    zeroed. It will be accessible as dev->platdata.
581
582    c. If the device's uclass specifies a non-zero per_device_auto_alloc_size,
583    then this space is allocated and zeroed also. It is allocated for and
584    stored in the device, but it is uclass data. owned by the uclass driver.
585    It is possible for the device to access it.
586
587    d. If the device's immediate parent specifies a per_child_auto_alloc_size
588    then this space is allocated. This is intended for use by the parent
589    device to keep track of things related to the child. For example a USB
590    flash stick attached to a USB host controller would likely use this
591    space. The controller can hold information about the USB state of each
592    of its children.
593
594    e. All parent devices are probed. It is not possible to activate a device
595    unless its predecessors (all the way up to the root device) are activated.
596    This means (for example) that an I2C driver will require that its bus
597    be activated.
598
599    f. The device's sequence number is assigned, either the requested one
600    (assuming no conflicts) or the next available one if there is a conflict
601    or nothing particular is requested.
602
603    g. If the driver provides an ofdata_to_platdata() method, then this is
604    called to convert the device tree data into platform data. This should
605    do various calls like fdtdec_get_int(gd->fdt_blob, dev->of_offset, ...)
606    to access the node and store the resulting information into dev->platdata.
607    After this point, the device works the same way whether it was bound
608    using a device tree node or U_BOOT_DEVICE() structure. In either case,
609    the platform data is now stored in the platdata structure. Typically you
610    will use the platdata_auto_alloc_size feature to specify the size of the
611    platform data structure, and U-Boot will automatically allocate and zero
612    it for you before entry to ofdata_to_platdata(). But if not, you can
613    allocate it yourself in ofdata_to_platdata(). Note that it is preferable
614    to do all the device tree decoding in ofdata_to_platdata() rather than
615    in probe(). (Apart from the ugliness of mixing configuration and run-time
616    data, one day it is possible that U-Boot will cache platformat data for
617    devices which are regularly de/activated).
618
619    h. The device's probe() method is called. This should do anything that
620    is required by the device to get it going. This could include checking
621    that the hardware is actually present, setting up clocks for the
622    hardware and setting up hardware registers to initial values. The code
623    in probe() can access:
624
625       - platform data in dev->platdata (for configuration)
626       - private data in dev->priv (for run-time state)
627       - uclass data in dev->uclass_priv (for things the uclass stores
628         about this device)
629
630    Note: If you don't use priv_auto_alloc_size then you will need to
631    allocate the priv space here yourself. The same applies also to
632    platdata_auto_alloc_size. Remember to free them in the remove() method.
633
634    i. The device is marked 'activated'
635
636    j. The uclass's post_probe() method is called, if one exists. This may
637    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
638    activated and 'known' by the uclass.
639
640 3. Running stage
641
642 The device is now activated and can be used. From now until it is removed
643 all of the above structures are accessible. The device appears in the
644 uclass's list of devices (so if the device is in UCLASS_GPIO it will appear
645 as a device in the GPIO uclass). This is the 'running' state of the device.
646
647 4. Removal stage
648
649 When the device is no-longer required, you can call device_remove() to
650 remove it. This performs the probe steps in reverse:
651
652    a. The uclass's pre_remove() method is called, if one exists. This may
653    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
654    deactivated and no-longer 'known' by the uclass.
655
656    b. All the device's children are removed. It is not permitted to have
657    an active child device with a non-active parent. This means that
658    device_remove() is called for all the children recursively at this point.
659
660    c. The device's remove() method is called. At this stage nothing has been
661    deallocated so platform data, private data and the uclass data will all
662    still be present. This is where the hardware can be shut down. It is
663    intended that the device be completely inactive at this point, For U-Boot
664    to be sure that no hardware is running, it should be enough to remove
665    all devices.
666
667    d. The device memory is freed (platform data, private data, uclass data,
668    parent data).
669
670    Note: Because the platform data for a U_BOOT_DEVICE() is defined with a
671    static pointer, it is not de-allocated during the remove() method. For
672    a device instantiated using the device tree data, the platform data will
673    be dynamically allocated, and thus needs to be deallocated during the
674    remove() method, either:
675
676       1. if the platdata_auto_alloc_size is non-zero, the deallocation
677       happens automatically within the driver model core; or
678
679       2. when platdata_auto_alloc_size is 0, both the allocation (in probe()
680       or preferably ofdata_to_platdata()) and the deallocation in remove()
681       are the responsibility of the driver author.
682
683    e. The device sequence number is set to -1, meaning that it no longer
684    has an allocated sequence. If the device is later reactivated and that
685    sequence number is still free, it may well receive the name sequence
686    number again. But from this point, the sequence number previously used
687    by this device will no longer exist (think of SPI bus 2 being removed
688    and bus 2 is no longer available for use).
689
690    f. The device is marked inactive. Note that it is still bound, so the
691    device structure itself is not freed at this point. Should the device be
692    activated again, then the cycle starts again at step 2 above.
693
694 5. Unbind stage
695
696 The device is unbound. This is the step that actually destroys the device.
697 If a parent has children these will be destroyed first. After this point
698 the device does not exist and its memory has be deallocated.
699
700
701 Data Structures
702 ---------------
703
704 Driver model uses a doubly-linked list as the basic data structure. Some
705 nodes have several lists running through them. Creating a more efficient
706 data structure might be worthwhile in some rare cases, once we understand
707 what the bottlenecks are.
708
709
710 Changes since v1
711 ----------------
712
713 For the record, this implementation uses a very similar approach to the
714 original patches, but makes at least the following changes:
715
716 - Tried to aggressively remove boilerplate, so that for most drivers there
717 is little or no 'driver model' code to write.
718 - Moved some data from code into data structure - e.g. store a pointer to
719 the driver operations structure in the driver, rather than passing it
720 to the driver bind function.
721 - Rename some structures to make them more similar to Linux (struct udevice
722 instead of struct instance, struct platdata, etc.)
723 - Change the name 'core' to 'uclass', meaning U-Boot class. It seems that
724 this concept relates to a class of drivers (or a subsystem). We shouldn't
725 use 'class' since it is a C++ reserved word, so U-Boot class (uclass) seems
726 better than 'core'.
727 - Remove 'struct driver_instance' and just use a single 'struct udevice'.
728 This removes a level of indirection that doesn't seem necessary.
729 - Built in device tree support, to avoid the need for platdata
730 - Removed the concept of driver relocation, and just make it possible for
731 the new driver (created after relocation) to access the old driver data.
732 I feel that relocation is a very special case and will only apply to a few
733 drivers, many of which can/will just re-init anyway. So the overhead of
734 dealing with this might not be worth it.
735 - Implemented a GPIO system, trying to keep it simple
736
737
738 Pre-Relocation Support
739 ----------------------
740
741 For pre-relocation we simply call the driver model init function. Only
742 drivers marked with DM_FLAG_PRE_RELOC or the device tree
743 'u-boot,dm-pre-reloc' flag are initialised prior to relocation. This helps
744 to reduce the driver model overhead.
745
746 Then post relocation we throw that away and re-init driver model again.
747 For drivers which require some sort of continuity between pre- and
748 post-relocation devices, we can provide access to the pre-relocation
749 device pointers, but this is not currently implemented (the root device
750 pointer is saved but not made available through the driver model API).
751
752
753 Things to punt for later
754 ------------------------
755
756 - SPL support - this will have to be present before many drivers can be
757 converted, but it seems like we can add it once we are happy with the
758 core implementation.
759
760 That is not to say that no thinking has gone into this - in fact there
761 is quite a lot there. However, getting these right is non-trivial and
762 there is a high cost associated with going down the wrong path.
763
764 For SPL, it may be possible to fit in a simplified driver model with only
765 bind and probe methods, to reduce size.
766
767 Uclasses are statically numbered at compile time. It would be possible to
768 change this to dynamic numbering, but then we would require some sort of
769 lookup service, perhaps searching by name. This is slightly less efficient
770 so has been left out for now. One small advantage of dynamic numbering might
771 be fewer merge conflicts in uclass-id.h.
772
773
774 Simon Glass
775 sjg@chromium.org
776 April 2013
777 Updated 7-May-13
778 Updated 14-Jun-13
779 Updated 18-Oct-13
780 Updated 5-Nov-13