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remoteproc: simplify unregister/free interfaces
[linux-beck.git] / Documentation / remoteproc.txt
1 Remote Processor Framework
2
3 1. Introduction
4
5 Modern SoCs typically have heterogeneous remote processor devices in asymmetric
6 multiprocessing (AMP) configurations, which may be running different instances
7 of operating system, whether it's Linux or any other flavor of real-time OS.
8
9 OMAP4, for example, has dual Cortex-A9, dual Cortex-M3 and a C64x+ DSP.
10 In a typical configuration, the dual cortex-A9 is running Linux in a SMP
11 configuration, and each of the other three cores (two M3 cores and a DSP)
12 is running its own instance of RTOS in an AMP configuration.
13
14 The remoteproc framework allows different platforms/architectures to
15 control (power on, load firmware, power off) those remote processors while
16 abstracting the hardware differences, so the entire driver doesn't need to be
17 duplicated. In addition, this framework also adds rpmsg virtio devices
18 for remote processors that supports this kind of communication. This way,
19 platform-specific remoteproc drivers only need to provide a few low-level
20 handlers, and then all rpmsg drivers will then just work
21 (for more information about the virtio-based rpmsg bus and its drivers,
22 please read Documentation/rpmsg.txt).
23 Registration of other types of virtio devices is now also possible. Firmwares
24 just need to publish what kind of virtio devices do they support, and then
25 remoteproc will add those devices. This makes it possible to reuse the
26 existing virtio drivers with remote processor backends at a minimal development
27 cost.
28
29 2. User API
30
31   int rproc_boot(struct rproc *rproc)
32     - Boot a remote processor (i.e. load its firmware, power it on, ...).
33       If the remote processor is already powered on, this function immediately
34       returns (successfully).
35       Returns 0 on success, and an appropriate error value otherwise.
36       Note: to use this function you should already have a valid rproc
37       handle. There are several ways to achieve that cleanly (devres, pdata,
38       the way remoteproc_rpmsg.c does this, or, if this becomes prevalent, we
39       might also consider using dev_archdata for this). See also
40       rproc_get_by_name() below.
41
42   void rproc_shutdown(struct rproc *rproc)
43     - Power off a remote processor (previously booted with rproc_boot()).
44       In case @rproc is still being used by an additional user(s), then
45       this function will just decrement the power refcount and exit,
46       without really powering off the device.
47       Every call to rproc_boot() must (eventually) be accompanied by a call
48       to rproc_shutdown(). Calling rproc_shutdown() redundantly is a bug.
49       Notes:
50       - we're not decrementing the rproc's refcount, only the power refcount.
51         which means that the @rproc handle stays valid even after
52         rproc_shutdown() returns, and users can still use it with a subsequent
53         rproc_boot(), if needed.
54       - don't call rproc_shutdown() to unroll rproc_get_by_name(), exactly
55         because rproc_shutdown() _does not_ decrement the refcount of @rproc.
56         To decrement the refcount of @rproc, use rproc_put() (but _only_ if
57         you acquired @rproc using rproc_get_by_name()).
58
59   struct rproc *rproc_get_by_name(const char *name)
60     - Find an rproc handle using the remote processor's name, and then
61       boot it. If it's already powered on, then just immediately return
62       (successfully). Returns the rproc handle on success, and NULL on failure.
63       This function increments the remote processor's refcount, so always
64       use rproc_put() to decrement it back once rproc isn't needed anymore.
65       Note: currently rproc_get_by_name() and rproc_put() are not used anymore
66       by the rpmsg bus and its drivers. We need to scrutinize the use cases
67       that still need them, and see if we can migrate them to use the non
68       name-based boot/shutdown interface.
69
70   void rproc_put(struct rproc *rproc)
71     - Decrement @rproc's power refcount and shut it down if it reaches zero
72       (essentially by just calling rproc_shutdown), and then decrement @rproc's
73       validity refcount too.
74       After this function returns, @rproc may _not_ be used anymore, and its
75       handle should be considered invalid.
76       This function should be called _iff_ the @rproc handle was grabbed by
77       calling rproc_get_by_name().
78
79 3. Typical usage
80
81 #include <linux/remoteproc.h>
82
83 /* in case we were given a valid 'rproc' handle */
84 int dummy_rproc_example(struct rproc *my_rproc)
85 {
86         int ret;
87
88         /* let's power on and boot our remote processor */
89         ret = rproc_boot(my_rproc);
90         if (ret) {
91                 /*
92                  * something went wrong. handle it and leave.
93                  */
94         }
95
96         /*
97          * our remote processor is now powered on... give it some work
98          */
99
100         /* let's shut it down now */
101         rproc_shutdown(my_rproc);
102 }
103
104 4. API for implementors
105
106   struct rproc *rproc_alloc(struct device *dev, const char *name,
107                                 const struct rproc_ops *ops,
108                                 const char *firmware, int len)
109     - Allocate a new remote processor handle, but don't register
110       it yet. Required parameters are the underlying device, the
111       name of this remote processor, platform-specific ops handlers,
112       the name of the firmware to boot this rproc with, and the
113       length of private data needed by the allocating rproc driver (in bytes).
114
115       This function should be used by rproc implementations during
116       initialization of the remote processor.
117       After creating an rproc handle using this function, and when ready,
118       implementations should then call rproc_register() to complete
119       the registration of the remote processor.
120       On success, the new rproc is returned, and on failure, NULL.
121
122       Note: _never_ directly deallocate @rproc, even if it was not registered
123       yet. Instead, when you need to unroll rproc_alloc(), use rproc_free().
124
125   void rproc_free(struct rproc *rproc)
126     - Free an rproc handle that was allocated by rproc_alloc.
127       This function essentially unrolls rproc_alloc(), by decrementing the
128       rproc's refcount. It doesn't directly free rproc; that would happen
129       only if there are no other references to rproc and its refcount now
130       dropped to zero.
131
132   int rproc_register(struct rproc *rproc)
133     - Register @rproc with the remoteproc framework, after it has been
134       allocated with rproc_alloc().
135       This is called by the platform-specific rproc implementation, whenever
136       a new remote processor device is probed.
137       Returns 0 on success and an appropriate error code otherwise.
138       Note: this function initiates an asynchronous firmware loading
139       context, which will look for virtio devices supported by the rproc's
140       firmware.
141       If found, those virtio devices will be created and added, so as a result
142       of registering this remote processor, additional virtio drivers might get
143       probed.
144
145   int rproc_unregister(struct rproc *rproc)
146     - Unroll rproc_register().
147       This function should be called when the platform specific rproc
148       implementation decides to remove the rproc device. it should
149       _only_ be called if a previous invocation of rproc_register()
150       has completed successfully.
151
152       After rproc_unregister() returns, @rproc is still valid, and its
153       last refcount should be decremented by calling rproc_free().
154
155       Returns 0 on success and -EINVAL if @rproc isn't valid.
156
157 5. Implementation callbacks
158
159 These callbacks should be provided by platform-specific remoteproc
160 drivers:
161
162 /**
163  * struct rproc_ops - platform-specific device handlers
164  * @start:      power on the device and boot it
165  * @stop:       power off the device
166  * @kick:       kick a virtqueue (virtqueue id given as a parameter)
167  */
168 struct rproc_ops {
169         int (*start)(struct rproc *rproc);
170         int (*stop)(struct rproc *rproc);
171         void (*kick)(struct rproc *rproc, int vqid);
172 };
173
174 Every remoteproc implementation should at least provide the ->start and ->stop
175 handlers. If rpmsg/virtio functionality is also desired, then the ->kick handler
176 should be provided as well.
177
178 The ->start() handler takes an rproc handle and should then power on the
179 device and boot it (use rproc->priv to access platform-specific private data).
180 The boot address, in case needed, can be found in rproc->bootaddr (remoteproc
181 core puts there the ELF entry point).
182 On success, 0 should be returned, and on failure, an appropriate error code.
183
184 The ->stop() handler takes an rproc handle and powers the device down.
185 On success, 0 is returned, and on failure, an appropriate error code.
186
187 The ->kick() handler takes an rproc handle, and an index of a virtqueue
188 where new message was placed in. Implementations should interrupt the remote
189 processor and let it know it has pending messages. Notifying remote processors
190 the exact virtqueue index to look in is optional: it is easy (and not
191 too expensive) to go through the existing virtqueues and look for new buffers
192 in the used rings.
193
194 6. Binary Firmware Structure
195
196 At this point remoteproc only supports ELF32 firmware binaries. However,
197 it is quite expected that other platforms/devices which we'd want to
198 support with this framework will be based on different binary formats.
199
200 When those use cases show up, we will have to decouple the binary format
201 from the framework core, so we can support several binary formats without
202 duplicating common code.
203
204 When the firmware is parsed, its various segments are loaded to memory
205 according to the specified device address (might be a physical address
206 if the remote processor is accessing memory directly).
207
208 In addition to the standard ELF segments, most remote processors would
209 also include a special section which we call "the resource table".
210
211 The resource table contains system resources that the remote processor
212 requires before it should be powered on, such as allocation of physically
213 contiguous memory, or iommu mapping of certain on-chip peripherals.
214 Remotecore will only power up the device after all the resource table's
215 requirement are met.
216
217 In addition to system resources, the resource table may also contain
218 resource entries that publish the existence of supported features
219 or configurations by the remote processor, such as trace buffers and
220 supported virtio devices (and their configurations).
221
222 The resource table begins with this header:
223
224 /**
225  * struct resource_table - firmware resource table header
226  * @ver: version number
227  * @num: number of resource entries
228  * @reserved: reserved (must be zero)
229  * @offset: array of offsets pointing at the various resource entries
230  *
231  * The header of the resource table, as expressed by this structure,
232  * contains a version number (should we need to change this format in the
233  * future), the number of available resource entries, and their offsets
234  * in the table.
235  */
236 struct resource_table {
237         u32 ver;
238         u32 num;
239         u32 reserved[2];
240         u32 offset[0];
241 } __packed;
242
243 Immediately following this header are the resource entries themselves,
244 each of which begins with the following resource entry header:
245
246 /**
247  * struct fw_rsc_hdr - firmware resource entry header
248  * @type: resource type
249  * @data: resource data
250  *
251  * Every resource entry begins with a 'struct fw_rsc_hdr' header providing
252  * its @type. The content of the entry itself will immediately follow
253  * this header, and it should be parsed according to the resource type.
254  */
255 struct fw_rsc_hdr {
256         u32 type;
257         u8 data[0];
258 } __packed;
259
260 Some resources entries are mere announcements, where the host is informed
261 of specific remoteproc configuration. Other entries require the host to
262 do something (e.g. allocate a system resource). Sometimes a negotiation
263 is expected, where the firmware requests a resource, and once allocated,
264 the host should provide back its details (e.g. address of an allocated
265 memory region).
266
267 Here are the various resource types that are currently supported:
268
269 /**
270  * enum fw_resource_type - types of resource entries
271  *
272  * @RSC_CARVEOUT:   request for allocation of a physically contiguous
273  *                  memory region.
274  * @RSC_DEVMEM:     request to iommu_map a memory-based peripheral.
275  * @RSC_TRACE:      announces the availability of a trace buffer into which
276  *                  the remote processor will be writing logs.
277  * @RSC_VDEV:       declare support for a virtio device, and serve as its
278  *                  virtio header.
279  * @RSC_LAST:       just keep this one at the end
280  *
281  * Please note that these values are used as indices to the rproc_handle_rsc
282  * lookup table, so please keep them sane. Moreover, @RSC_LAST is used to
283  * check the validity of an index before the lookup table is accessed, so
284  * please update it as needed.
285  */
286 enum fw_resource_type {
287         RSC_CARVEOUT    = 0,
288         RSC_DEVMEM      = 1,
289         RSC_TRACE       = 2,
290         RSC_VDEV        = 3,
291         RSC_LAST        = 4,
292 };
293
294 For more details regarding a specific resource type, please see its
295 dedicated structure in include/linux/remoteproc.h.
296
297 We also expect that platform-specific resource entries will show up
298 at some point. When that happens, we could easily add a new RSC_PLATFORM
299 type, and hand those resources to the platform-specific rproc driver to handle.
300
301 7. Virtio and remoteproc
302
303 The firmware should provide remoteproc information about virtio devices
304 that it supports, and their configurations: a RSC_VDEV resource entry
305 should specify the virtio device id (as in virtio_ids.h), virtio features,
306 virtio config space, vrings information, etc.
307
308 When a new remote processor is registered, the remoteproc framework
309 will look for its resource table and will register the virtio devices
310 it supports. A firmware may support any number of virtio devices, and
311 of any type (a single remote processor can also easily support several
312 rpmsg virtio devices this way, if desired).
313
314 Of course, RSC_VDEV resource entries are only good enough for static
315 allocation of virtio devices. Dynamic allocations will also be made possible
316 using the rpmsg bus (similar to how we already do dynamic allocations of
317 rpmsg channels; read more about it in rpmsg.txt).