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