]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-uboot.git/blob - doc/driver-model/README.txt
karo: fdt: fix panel-dpi support
[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_defconfig
40    make
41    ./u-boot -d u-boot.dtb
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 53 driver model tests
99     Test: dm_test_autobind
100     Test: dm_test_autoprobe
101     Test: dm_test_bus_child_post_bind
102     Test: dm_test_bus_child_post_bind_uclass
103     Test: dm_test_bus_child_pre_probe_uclass
104     Test: dm_test_bus_children
105     Device 'c-test@0': seq 0 is in use by 'd-test'
106     Device 'c-test@1': seq 1 is in use by 'f-test'
107     Test: dm_test_bus_children_funcs
108     Test: dm_test_bus_children_iterators
109     Test: dm_test_bus_parent_data
110     Test: dm_test_bus_parent_data_uclass
111     Test: dm_test_bus_parent_ops
112     Test: dm_test_bus_parent_platdata
113     Test: dm_test_bus_parent_platdata_uclass
114     Test: dm_test_children
115     Test: dm_test_device_get_uclass_id
116     Test: dm_test_eth
117     Using eth@10002000 device
118     Using eth@10003000 device
119     Using eth@10004000 device
120     Test: dm_test_eth_alias
121     Using eth@10002000 device
122     Using eth@10004000 device
123     Using eth@10002000 device
124     Using eth@10003000 device
125     Test: dm_test_eth_prime
126     Using eth@10003000 device
127     Using eth@10002000 device
128     Test: dm_test_eth_rotate
129
130     Error: eth@10004000 address not set.
131
132     Error: eth@10004000 address not set.
133     Using eth@10002000 device
134
135     Error: eth@10004000 address not set.
136
137     Error: eth@10004000 address not set.
138     Using eth@10004000 device
139     Test: dm_test_fdt
140     Test: dm_test_fdt_offset
141     Test: dm_test_fdt_pre_reloc
142     Test: dm_test_fdt_uclass_seq
143     Test: dm_test_gpio
144     extra-gpios: get_value: error: gpio b5 not reserved
145     Test: dm_test_gpio_anon
146     Test: dm_test_gpio_copy
147     Test: dm_test_gpio_leak
148     extra-gpios: get_value: error: gpio b5 not reserved
149     Test: dm_test_gpio_phandles
150     Test: dm_test_gpio_requestf
151     Test: dm_test_i2c_bytewise
152     Test: dm_test_i2c_find
153     Test: dm_test_i2c_offset
154     Test: dm_test_i2c_offset_len
155     Test: dm_test_i2c_probe_empty
156     Test: dm_test_i2c_read_write
157     Test: dm_test_i2c_speed
158     Test: dm_test_leak
159     Test: dm_test_lifecycle
160     Test: dm_test_net_retry
161     Using eth@10004000 device
162     Using eth@10002000 device
163     Using eth@10004000 device
164     Test: dm_test_operations
165     Test: dm_test_ordering
166     Test: dm_test_pci_base
167     Test: dm_test_pci_swapcase
168     Test: dm_test_platdata
169     Test: dm_test_pre_reloc
170     Test: dm_test_remove
171     Test: dm_test_spi_find
172     Invalid chip select 0:0 (err=-19)
173     SF: Failed to get idcodes
174     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
175     Test: dm_test_spi_flash
176     2097152 bytes written in 0 ms
177     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
178     SPI flash test:
179     0 erase: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
180     1 check: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
181     2 write: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
182     3 read: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
183     Test passed
184     0 erase: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
185     1 check: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
186     2 write: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
187     3 read: 0 ticks, 65536000 KiB/s 524288.000 Mbps
188     Test: dm_test_spi_xfer
189     SF: Detected M25P16 with page size 256 Bytes, erase size 64 KiB, total 2 MiB
190     Test: dm_test_uclass
191     Test: dm_test_uclass_before_ready
192     Test: dm_test_usb_base
193     Test: dm_test_usb_flash
194     USB-1:   scanning bus 1 for devices... 2 USB Device(s) found
195     Failures: 0
196
197
198 What is going on?
199 -----------------
200
201 Let's start at the top. The demo command is in common/cmd_demo.c. It does
202 the usual command processing and then:
203
204         struct udevice *demo_dev;
205
206         ret = uclass_get_device(UCLASS_DEMO, devnum, &demo_dev);
207
208 UCLASS_DEMO means the class of devices which implement 'demo'. Other
209 classes might be MMC, or GPIO, hashing or serial. The idea is that the
210 devices in the class all share a particular way of working. The class
211 presents a unified view of all these devices to U-Boot.
212
213 This function looks up a device for the demo uclass. Given a device
214 number we can find the device because all devices have registered with
215 the UCLASS_DEMO uclass.
216
217 The device is automatically activated ready for use by uclass_get_device().
218
219 Now that we have the device we can do things like:
220
221         return demo_hello(demo_dev, ch);
222
223 This function is in the demo uclass. It takes care of calling the 'hello'
224 method of the relevant driver. Bearing in mind that there are two drivers,
225 this particular device may use one or other of them.
226
227 The code for demo_hello() is in drivers/demo/demo-uclass.c:
228
229 int demo_hello(struct udevice *dev, int ch)
230 {
231         const struct demo_ops *ops = device_get_ops(dev);
232
233         if (!ops->hello)
234                 return -ENOSYS;
235
236         return ops->hello(dev, ch);
237 }
238
239 As you can see it just calls the relevant driver method. One of these is
240 in drivers/demo/demo-simple.c:
241
242 static int simple_hello(struct udevice *dev, int ch)
243 {
244         const struct dm_demo_pdata *pdata = dev_get_platdata(dev);
245
246         printf("Hello from %08x: %s %d\n", map_to_sysmem(dev),
247                pdata->colour, pdata->sides);
248
249         return 0;
250 }
251
252
253 So that is a trip from top (command execution) to bottom (driver action)
254 but it leaves a lot of topics to address.
255
256
257 Declaring Drivers
258 -----------------
259
260 A driver declaration looks something like this (see
261 drivers/demo/demo-shape.c):
262
263 static const struct demo_ops shape_ops = {
264         .hello = shape_hello,
265         .status = shape_status,
266 };
267
268 U_BOOT_DRIVER(demo_shape_drv) = {
269         .name   = "demo_shape_drv",
270         .id     = UCLASS_DEMO,
271         .ops    = &shape_ops,
272         .priv_data_size = sizeof(struct shape_data),
273 };
274
275
276 This driver has two methods (hello and status) and requires a bit of
277 private data (accessible through dev_get_priv(dev) once the driver has
278 been probed). It is a member of UCLASS_DEMO so will register itself
279 there.
280
281 In U_BOOT_DRIVER it is also possible to specify special methods for bind
282 and unbind, and these are called at appropriate times. For many drivers
283 it is hoped that only 'probe' and 'remove' will be needed.
284
285 The U_BOOT_DRIVER macro creates a data structure accessible from C,
286 so driver model can find the drivers that are available.
287
288 The methods a device can provide are documented in the device.h header.
289 Briefly, they are:
290
291     bind - make the driver model aware of a device (bind it to its driver)
292     unbind - make the driver model forget the device
293     ofdata_to_platdata - convert device tree data to platdata - see later
294     probe - make a device ready for use
295     remove - remove a device so it cannot be used until probed again
296
297 The sequence to get a device to work is bind, ofdata_to_platdata (if using
298 device tree) and probe.
299
300
301 Platform Data
302 -------------
303
304 *** Note: platform data is the old way of doing things. It is
305 *** basically a C structure which is passed to drivers to tell them about
306 *** platform-specific settings like the address of its registers, bus
307 *** speed, etc. Device tree is now the preferred way of handling this.
308 *** Unless you have a good reason not to use device tree (the main one
309 *** being you need serial support in SPL and don't have enough SRAM for
310 *** the cut-down device tree and libfdt libraries) you should stay away
311 *** from platform data.
312
313 Platform data is like Linux platform data, if you are familiar with that.
314 It provides the board-specific information to start up a device.
315
316 Why is this information not just stored in the device driver itself? The
317 idea is that the device driver is generic, and can in principle operate on
318 any board that has that type of device. For example, with modern
319 highly-complex SoCs it is common for the IP to come from an IP vendor, and
320 therefore (for example) the MMC controller may be the same on chips from
321 different vendors. It makes no sense to write independent drivers for the
322 MMC controller on each vendor's SoC, when they are all almost the same.
323 Similarly, we may have 6 UARTs in an SoC, all of which are mostly the same,
324 but lie at different addresses in the address space.
325
326 Using the UART example, we have a single driver and it is instantiated 6
327 times by supplying 6 lots of platform data. Each lot of platform data
328 gives the driver name and a pointer to a structure containing information
329 about this instance - e.g. the address of the register space. It may be that
330 one of the UARTS supports RS-485 operation - this can be added as a flag in
331 the platform data, which is set for this one port and clear for the rest.
332
333 Think of your driver as a generic piece of code which knows how to talk to
334 a device, but needs to know where it is, any variant/option information and
335 so on. Platform data provides this link between the generic piece of code
336 and the specific way it is bound on a particular board.
337
338 Examples of platform data include:
339
340    - The base address of the IP block's register space
341    - Configuration options, like:
342          - the SPI polarity and maximum speed for a SPI controller
343          - the I2C speed to use for an I2C device
344          - the number of GPIOs available in a GPIO device
345
346 Where does the platform data come from? It is either held in a structure
347 which is compiled into U-Boot, or it can be parsed from the Device Tree
348 (see 'Device Tree' below).
349
350 For an example of how it can be compiled in, see demo-pdata.c which
351 sets up a table of driver names and their associated platform data.
352 The data can be interpreted by the drivers however they like - it is
353 basically a communication scheme between the board-specific code and
354 the generic drivers, which are intended to work on any board.
355
356 Drivers can access their data via dev->info->platdata. Here is
357 the declaration for the platform data, which would normally appear
358 in the board file.
359
360         static const struct dm_demo_cdata red_square = {
361                 .colour = "red",
362                 .sides = 4.
363         };
364         static const struct driver_info info[] = {
365                 {
366                         .name = "demo_shape_drv",
367                         .platdata = &red_square,
368                 },
369         };
370
371         demo1 = driver_bind(root, &info[0]);
372
373
374 Device Tree
375 -----------
376
377 While platdata is useful, a more flexible way of providing device data is
378 by using device tree. In U-Boot you should use this where possible. Avoid
379 sending patches which make use of the U_BOOT_DEVICE() macro unless strictly
380 necessary.
381
382 With device tree we replace the above code with the following device tree
383 fragment:
384
385         red-square {
386                 compatible = "demo-shape";
387                 colour = "red";
388                 sides = <4>;
389         };
390
391 This means that instead of having lots of U_BOOT_DEVICE() declarations in
392 the board file, we put these in the device tree. This approach allows a lot
393 more generality, since the same board file can support many types of boards
394 (e,g. with the same SoC) just by using different device trees. An added
395 benefit is that the Linux device tree can be used, thus further simplifying
396 the task of board-bring up either for U-Boot or Linux devs (whoever gets to
397 the board first!).
398
399 The easiest way to make this work it to add a few members to the driver:
400
401         .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct dm_test_pdata),
402         .ofdata_to_platdata = testfdt_ofdata_to_platdata,
403
404 The 'auto_alloc' feature allowed space for the platdata to be allocated
405 and zeroed before the driver's ofdata_to_platdata() method is called. The
406 ofdata_to_platdata() method, which the driver write supplies, should parse
407 the device tree node for this device and place it in dev->platdata. Thus
408 when the probe method is called later (to set up the device ready for use)
409 the platform data will be present.
410
411 Note that both methods are optional. If you provide an ofdata_to_platdata
412 method then it will be called first (during activation). If you provide a
413 probe method it will be called next. See Driver Lifecycle below for more
414 details.
415
416 If you don't want to have the platdata automatically allocated then you
417 can leave out platdata_auto_alloc_size. In this case you can use malloc
418 in your ofdata_to_platdata (or probe) method to allocate the required memory,
419 and you should free it in the remove method.
420
421 The driver model tree is intended to mirror that of the device tree. The
422 root driver is at device tree offset 0 (the root node, '/'), and its
423 children are the children of the root node.
424
425
426 Declaring Uclasses
427 ------------------
428
429 The demo uclass is declared like this:
430
431 U_BOOT_CLASS(demo) = {
432         .id             = UCLASS_DEMO,
433 };
434
435 It is also possible to specify special methods for probe, etc. The uclass
436 numbering comes from include/dm/uclass.h. To add a new uclass, add to the
437 end of the enum there, then declare your uclass as above.
438
439
440 Device Sequence Numbers
441 -----------------------
442
443 U-Boot numbers devices from 0 in many situations, such as in the command
444 line for I2C and SPI buses, and the device names for serial ports (serial0,
445 serial1, ...). Driver model supports this numbering and permits devices
446 to be locating by their 'sequence'. This numbering uniquely identifies a
447 device in its uclass, so no two devices within a particular uclass can have
448 the same sequence number.
449
450 Sequence numbers start from 0 but gaps are permitted. For example, a board
451 may have I2C buses 1, 4, 5 but no 0, 2 or 3. The choice of how devices are
452 numbered is up to a particular board, and may be set by the SoC in some
453 cases. While it might be tempting to automatically renumber the devices
454 where there are gaps in the sequence, this can lead to confusion and is
455 not the way that U-Boot works.
456
457 Each device can request a sequence number. If none is required then the
458 device will be automatically allocated the next available sequence number.
459
460 To specify the sequence number in the device tree an alias is typically
461 used. Make sure that the uclass has the DM_UC_FLAG_SEQ_ALIAS flag set.
462
463 aliases {
464         serial2 = "/serial@22230000";
465 };
466
467 This indicates that in the uclass called "serial", the named node
468 ("/serial@22230000") will be given sequence number 2. Any command or driver
469 which requests serial device 2 will obtain this device.
470
471 More commonly you can use node references, which expand to the full path:
472
473 aliases {
474         serial2 = &serial_2;
475 };
476 ...
477 serial_2: serial@22230000 {
478 ...
479 };
480
481 The alias resolves to the same string in this case, but this version is
482 easier to read.
483
484 Device sequence numbers are resolved when a device is probed. Before then
485 the sequence number is only a request which may or may not be honoured,
486 depending on what other devices have been probed. However the numbering is
487 entirely under the control of the board author so a conflict is generally
488 an error.
489
490
491 Bus Drivers
492 -----------
493
494 A common use of driver model is to implement a bus, a device which provides
495 access to other devices. Example of buses include SPI and I2C. Typically
496 the bus provides some sort of transport or translation that makes it
497 possible to talk to the devices on the bus.
498
499 Driver model provides some useful features to help with implementing buses.
500 Firstly, a bus can request that its children store some 'parent data' which
501 can be used to keep track of child state. Secondly, the bus can define
502 methods which are called when a child is probed or removed. This is similar
503 to the methods the uclass driver provides. Thirdly, per-child platform data
504 can be provided to specify things like the child's address on the bus. This
505 persists across child probe()/remove() cycles.
506
507 For consistency and ease of implementation, the bus uclass can specify the
508 per-child platform data, so that it can be the same for all children of buses
509 in that uclass. There are also uclass methods which can be called when
510 children are bound and probed.
511
512 Here an explanation of how a bus fits with a uclass may be useful. Consider
513 a USB bus with several devices attached to it, each from a different (made
514 up) uclass:
515
516    xhci_usb (UCLASS_USB)
517       eth (UCLASS_ETHERNET)
518       camera (UCLASS_CAMERA)
519       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)
520
521 Each of the devices is connected to a different address on the USB bus.
522 The bus device wants to store this address and some other information such
523 as the bus speed for each device.
524
525 To achieve this, the bus device can use dev->parent_platdata in each of its
526 three children. This can be auto-allocated if the bus driver (or bus uclass)
527 has a non-zero value for per_child_platdata_auto_alloc_size. If not, then
528 the bus device or uclass can allocate the space itself before the child
529 device is probed.
530
531 Also the bus driver can define the child_pre_probe() and child_post_remove()
532 methods to allow it to do some processing before the child is activated or
533 after it is deactivated.
534
535 Similarly the bus uclass can define the child_post_bind() method to obtain
536 the per-child platform data from the device tree and set it up for the child.
537 The bus uclass can also provide a child_pre_probe() method. Very often it is
538 the bus uclass that controls these features, since it avoids each driver
539 having to do the same processing. Of course the driver can still tweak and
540 override these activities.
541
542 Note that the information that controls this behaviour is in the bus's
543 driver, not the child's. In fact it is possible that child has no knowledge
544 that it is connected to a bus. The same child device may even be used on two
545 different bus types. As an example. the 'flash' device shown above may also
546 be connected on a SATA bus or standalone with no bus:
547
548    xhci_usb (UCLASS_USB)
549       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by USB bus
550
551    sata (UCLASS_SATA)
552       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by SATA bus
553
554    flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - no parent data/methods (not on a bus)
555
556 Above you can see that the driver for xhci_usb/sata controls the child's
557 bus methods. In the third example the device is not on a bus, and therefore
558 will not have these methods at all. Consider the case where the flash
559 device defines child methods. These would be used for *its* children, and
560 would be quite separate from the methods defined by the driver for the bus
561 that the flash device is connetced to. The act of attaching a device to a
562 parent device which is a bus, causes the device to start behaving like a
563 bus device, regardless of its own views on the matter.
564
565 The uclass for the device can also contain data private to that uclass.
566 But note that each device on the bus may be a memeber of a different
567 uclass, and this data has nothing to do with the child data for each child
568 on the bus. It is the bus' uclass that controls the child with respect to
569 the bus.
570
571
572 Driver Lifecycle
573 ----------------
574
575 Here are the stages that a device goes through in driver model. Note that all
576 methods mentioned here are optional - e.g. if there is no probe() method for
577 a device then it will not be called. A simple device may have very few
578 methods actually defined.
579
580 1. Bind stage
581
582 A device and its driver are bound using one of these two methods:
583
584    - Scan the U_BOOT_DEVICE() definitions. U-Boot It looks up the
585 name specified by each, to find the appropriate driver. It then calls
586 device_bind() to create a new device and bind' it to its driver. This will
587 call the device's bind() method.
588
589    - Scan through the device tree definitions. U-Boot looks at top-level
590 nodes in the the device tree. It looks at the compatible string in each node
591 and uses the of_match part of the U_BOOT_DRIVER() structure to find the
592 right driver for each node. It then calls device_bind() to bind the
593 newly-created device to its driver (thereby creating a device structure).
594 This will also call the device's bind() method.
595
596 At this point all the devices are known, and bound to their drivers. There
597 is a 'struct udevice' allocated for all devices. However, nothing has been
598 activated (except for the root device). Each bound device that was created
599 from a U_BOOT_DEVICE() declaration will hold the platdata pointer specified
600 in that declaration. For a bound device created from the device tree,
601 platdata will be NULL, but of_offset will be the offset of the device tree
602 node that caused the device to be created. The uclass is set correctly for
603 the device.
604
605 The device's bind() method is permitted to perform simple actions, but
606 should not scan the device tree node, not initialise hardware, nor set up
607 structures or allocate memory. All of these tasks should be left for
608 the probe() method.
609
610 Note that compared to Linux, U-Boot's driver model has a separate step of
611 probe/remove which is independent of bind/unbind. This is partly because in
612 U-Boot it may be expensive to probe devices and we don't want to do it until
613 they are needed, or perhaps until after relocation.
614
615 2. Activation/probe
616
617 When a device needs to be used, U-Boot activates it, by following these
618 steps (see device_probe()):
619
620    a. If priv_auto_alloc_size is non-zero, then the device-private space
621    is allocated for the device and zeroed. It will be accessible as
622    dev->priv. The driver can put anything it likes in there, but should use
623    it for run-time information, not platform data (which should be static
624    and known before the device is probed).
625
626    b. If platdata_auto_alloc_size is non-zero, then the platform data space
627    is allocated. This is only useful for device tree operation, since
628    otherwise you would have to specific the platform data in the
629    U_BOOT_DEVICE() declaration. The space is allocated for the device and
630    zeroed. It will be accessible as dev->platdata.
631
632    c. If the device's uclass specifies a non-zero per_device_auto_alloc_size,
633    then this space is allocated and zeroed also. It is allocated for and
634    stored in the device, but it is uclass data. owned by the uclass driver.
635    It is possible for the device to access it.
636
637    d. If the device's immediate parent specifies a per_child_auto_alloc_size
638    then this space is allocated. This is intended for use by the parent
639    device to keep track of things related to the child. For example a USB
640    flash stick attached to a USB host controller would likely use this
641    space. The controller can hold information about the USB state of each
642    of its children.
643
644    e. All parent devices are probed. It is not possible to activate a device
645    unless its predecessors (all the way up to the root device) are activated.
646    This means (for example) that an I2C driver will require that its bus
647    be activated.
648
649    f. The device's sequence number is assigned, either the requested one
650    (assuming no conflicts) or the next available one if there is a conflict
651    or nothing particular is requested.
652
653    g. If the driver provides an ofdata_to_platdata() method, then this is
654    called to convert the device tree data into platform data. This should
655    do various calls like fdtdec_get_int(gd->fdt_blob, dev->of_offset, ...)
656    to access the node and store the resulting information into dev->platdata.
657    After this point, the device works the same way whether it was bound
658    using a device tree node or U_BOOT_DEVICE() structure. In either case,
659    the platform data is now stored in the platdata structure. Typically you
660    will use the platdata_auto_alloc_size feature to specify the size of the
661    platform data structure, and U-Boot will automatically allocate and zero
662    it for you before entry to ofdata_to_platdata(). But if not, you can
663    allocate it yourself in ofdata_to_platdata(). Note that it is preferable
664    to do all the device tree decoding in ofdata_to_platdata() rather than
665    in probe(). (Apart from the ugliness of mixing configuration and run-time
666    data, one day it is possible that U-Boot will cache platformat data for
667    devices which are regularly de/activated).
668
669    h. The device's probe() method is called. This should do anything that
670    is required by the device to get it going. This could include checking
671    that the hardware is actually present, setting up clocks for the
672    hardware and setting up hardware registers to initial values. The code
673    in probe() can access:
674
675       - platform data in dev->platdata (for configuration)
676       - private data in dev->priv (for run-time state)
677       - uclass data in dev->uclass_priv (for things the uclass stores
678         about this device)
679
680    Note: If you don't use priv_auto_alloc_size then you will need to
681    allocate the priv space here yourself. The same applies also to
682    platdata_auto_alloc_size. Remember to free them in the remove() method.
683
684    i. The device is marked 'activated'
685
686    j. The uclass's post_probe() method is called, if one exists. This may
687    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
688    activated and 'known' by the uclass.
689
690 3. Running stage
691
692 The device is now activated and can be used. From now until it is removed
693 all of the above structures are accessible. The device appears in the
694 uclass's list of devices (so if the device is in UCLASS_GPIO it will appear
695 as a device in the GPIO uclass). This is the 'running' state of the device.
696
697 4. Removal stage
698
699 When the device is no-longer required, you can call device_remove() to
700 remove it. This performs the probe steps in reverse:
701
702    a. The uclass's pre_remove() method is called, if one exists. This may
703    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
704    deactivated and no-longer 'known' by the uclass.
705
706    b. All the device's children are removed. It is not permitted to have
707    an active child device with a non-active parent. This means that
708    device_remove() is called for all the children recursively at this point.
709
710    c. The device's remove() method is called. At this stage nothing has been
711    deallocated so platform data, private data and the uclass data will all
712    still be present. This is where the hardware can be shut down. It is
713    intended that the device be completely inactive at this point, For U-Boot
714    to be sure that no hardware is running, it should be enough to remove
715    all devices.
716
717    d. The device memory is freed (platform data, private data, uclass data,
718    parent data).
719
720    Note: Because the platform data for a U_BOOT_DEVICE() is defined with a
721    static pointer, it is not de-allocated during the remove() method. For
722    a device instantiated using the device tree data, the platform data will
723    be dynamically allocated, and thus needs to be deallocated during the
724    remove() method, either:
725
726       1. if the platdata_auto_alloc_size is non-zero, the deallocation
727       happens automatically within the driver model core; or
728
729       2. when platdata_auto_alloc_size is 0, both the allocation (in probe()
730       or preferably ofdata_to_platdata()) and the deallocation in remove()
731       are the responsibility of the driver author.
732
733    e. The device sequence number is set to -1, meaning that it no longer
734    has an allocated sequence. If the device is later reactivated and that
735    sequence number is still free, it may well receive the name sequence
736    number again. But from this point, the sequence number previously used
737    by this device will no longer exist (think of SPI bus 2 being removed
738    and bus 2 is no longer available for use).
739
740    f. The device is marked inactive. Note that it is still bound, so the
741    device structure itself is not freed at this point. Should the device be
742    activated again, then the cycle starts again at step 2 above.
743
744 5. Unbind stage
745
746 The device is unbound. This is the step that actually destroys the device.
747 If a parent has children these will be destroyed first. After this point
748 the device does not exist and its memory has be deallocated.
749
750
751 Data Structures
752 ---------------
753
754 Driver model uses a doubly-linked list as the basic data structure. Some
755 nodes have several lists running through them. Creating a more efficient
756 data structure might be worthwhile in some rare cases, once we understand
757 what the bottlenecks are.
758
759
760 Changes since v1
761 ----------------
762
763 For the record, this implementation uses a very similar approach to the
764 original patches, but makes at least the following changes:
765
766 - Tried to aggressively remove boilerplate, so that for most drivers there
767 is little or no 'driver model' code to write.
768 - Moved some data from code into data structure - e.g. store a pointer to
769 the driver operations structure in the driver, rather than passing it
770 to the driver bind function.
771 - Rename some structures to make them more similar to Linux (struct udevice
772 instead of struct instance, struct platdata, etc.)
773 - Change the name 'core' to 'uclass', meaning U-Boot class. It seems that
774 this concept relates to a class of drivers (or a subsystem). We shouldn't
775 use 'class' since it is a C++ reserved word, so U-Boot class (uclass) seems
776 better than 'core'.
777 - Remove 'struct driver_instance' and just use a single 'struct udevice'.
778 This removes a level of indirection that doesn't seem necessary.
779 - Built in device tree support, to avoid the need for platdata
780 - Removed the concept of driver relocation, and just make it possible for
781 the new driver (created after relocation) to access the old driver data.
782 I feel that relocation is a very special case and will only apply to a few
783 drivers, many of which can/will just re-init anyway. So the overhead of
784 dealing with this might not be worth it.
785 - Implemented a GPIO system, trying to keep it simple
786
787
788 Pre-Relocation Support
789 ----------------------
790
791 For pre-relocation we simply call the driver model init function. Only
792 drivers marked with DM_FLAG_PRE_RELOC or the device tree
793 'u-boot,dm-pre-reloc' flag are initialised prior to relocation. This helps
794 to reduce the driver model overhead.
795
796 Then post relocation we throw that away and re-init driver model again.
797 For drivers which require some sort of continuity between pre- and
798 post-relocation devices, we can provide access to the pre-relocation
799 device pointers, but this is not currently implemented (the root device
800 pointer is saved but not made available through the driver model API).
801
802
803 SPL Support
804 -----------
805
806 Driver model can operate in SPL. Its efficient implementation and small code
807 size provide for a small overhead which is acceptable for all but the most
808 constrained systems.
809
810 To enable driver model in SPL, define CONFIG_SPL_DM. You might want to
811 consider the following option also. See the main README for more details.
812
813    - CONFIG_SYS_MALLOC_SIMPLE
814    - CONFIG_DM_WARN
815    - CONFIG_DM_DEVICE_REMOVE
816    - CONFIG_DM_STDIO
817
818
819 Enabling Driver Model
820 ---------------------
821
822 Driver model is being brought into U-Boot gradually. As each subsystems gets
823 support, a uclass is created and a CONFIG to enable use of driver model for
824 that subsystem.
825
826 For example CONFIG_DM_SERIAL enables driver model for serial. With that
827 defined, the old serial support is not enabled, and your serial driver must
828 conform to driver model. With that undefined, the old serial support is
829 enabled and driver model is not available for serial. This means that when
830 you convert a driver, you must either convert all its boards, or provide for
831 the driver to be compiled both with and without driver model (generally this
832 is not very hard).
833
834 See the main README for full details of the available driver model CONFIG
835 options.
836
837
838 Things to punt for later
839 ------------------------
840
841 Uclasses are statically numbered at compile time. It would be possible to
842 change this to dynamic numbering, but then we would require some sort of
843 lookup service, perhaps searching by name. This is slightly less efficient
844 so has been left out for now. One small advantage of dynamic numbering might
845 be fewer merge conflicts in uclass-id.h.
846
847
848 Simon Glass
849 sjg@chromium.org
850 April 2013
851 Updated 7-May-13
852 Updated 14-Jun-13
853 Updated 18-Oct-13
854 Updated 5-Nov-13