]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-uboot.git/blob - doc/driver-model/README.txt
Merge branch 'master' of git://git.denx.de/u-boot-ti
[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 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 The driver model tree is intended to mirror that of the device tree. The
367 root driver is at device tree offset 0 (the root node, '/'), and its
368 children are the children of the root node.
369
370
371 Declaring Uclasses
372 ------------------
373
374 The demo uclass is declared like this:
375
376 U_BOOT_CLASS(demo) = {
377         .id             = UCLASS_DEMO,
378 };
379
380 It is also possible to specify special methods for probe, etc. The uclass
381 numbering comes from include/dm/uclass.h. To add a new uclass, add to the
382 end of the enum there, then declare your uclass as above.
383
384
385 Device Sequence Numbers
386 -----------------------
387
388 U-Boot numbers devices from 0 in many situations, such as in the command
389 line for I2C and SPI buses, and the device names for serial ports (serial0,
390 serial1, ...). Driver model supports this numbering and permits devices
391 to be locating by their 'sequence'. This numbering uniquely identifies a
392 device in its uclass, so no two devices within a particular uclass can have
393 the same sequence number.
394
395 Sequence numbers start from 0 but gaps are permitted. For example, a board
396 may have I2C buses 1, 4, 5 but no 0, 2 or 3. The choice of how devices are
397 numbered is up to a particular board, and may be set by the SoC in some
398 cases. While it might be tempting to automatically renumber the devices
399 where there are gaps in the sequence, this can lead to confusion and is
400 not the way that U-Boot works.
401
402 Each device can request a sequence number. If none is required then the
403 device will be automatically allocated the next available sequence number.
404
405 To specify the sequence number in the device tree an alias is typically
406 used. Make sure that the uclass has the DM_UC_FLAG_SEQ_ALIAS flag set.
407
408 aliases {
409         serial2 = "/serial@22230000";
410 };
411
412 This indicates that in the uclass called "serial", the named node
413 ("/serial@22230000") will be given sequence number 2. Any command or driver
414 which requests serial device 2 will obtain this device.
415
416 More commonly you can use node references, which expand to the full path:
417
418 aliases {
419         serial2 = &serial_2;
420 };
421 ...
422 serial_2: serial@22230000 {
423 ...
424 };
425
426 The alias resolves to the same string in this case, but this version is
427 easier to read.
428
429 Device sequence numbers are resolved when a device is probed. Before then
430 the sequence number is only a request which may or may not be honoured,
431 depending on what other devices have been probed. However the numbering is
432 entirely under the control of the board author so a conflict is generally
433 an error.
434
435
436 Bus Drivers
437 -----------
438
439 A common use of driver model is to implement a bus, a device which provides
440 access to other devices. Example of buses include SPI and I2C. Typically
441 the bus provides some sort of transport or translation that makes it
442 possible to talk to the devices on the bus.
443
444 Driver model provides some useful features to help with implementing buses.
445 Firstly, a bus can request that its children store some 'parent data' which
446 can be used to keep track of child state. Secondly, the bus can define
447 methods which are called when a child is probed or removed. This is similar
448 to the methods the uclass driver provides. Thirdly, per-child platform data
449 can be provided to specify things like the child's address on the bus. This
450 persists across child probe()/remove() cycles.
451
452 For consistency and ease of implementation, the bus uclass can specify the
453 per-child platform data, so that it can be the same for all children of buses
454 in that uclass. There are also uclass methods which can be called when
455 children are bound and probed.
456
457 Here an explanation of how a bus fits with a uclass may be useful. Consider
458 a USB bus with several devices attached to it, each from a different (made
459 up) uclass:
460
461    xhci_usb (UCLASS_USB)
462       eth (UCLASS_ETHERNET)
463       camera (UCLASS_CAMERA)
464       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)
465
466 Each of the devices is connected to a different address on the USB bus.
467 The bus device wants to store this address and some other information such
468 as the bus speed for each device.
469
470 To achieve this, the bus device can use dev->parent_platdata in each of its
471 three children. This can be auto-allocated if the bus driver (or bus uclass)
472 has a non-zero value for per_child_platdata_auto_alloc_size. If not, then
473 the bus device or uclass can allocate the space itself before the child
474 device is probed.
475
476 Also the bus driver can define the child_pre_probe() and child_post_remove()
477 methods to allow it to do some processing before the child is activated or
478 after it is deactivated.
479
480 Similarly the bus uclass can define the child_post_bind() method to obtain
481 the per-child platform data from the device tree and set it up for the child.
482 The bus uclass can also provide a child_pre_probe() method. Very often it is
483 the bus uclass that controls these features, since it avoids each driver
484 having to do the same processing. Of course the driver can still tweak and
485 override these activities.
486
487 Note that the information that controls this behaviour is in the bus's
488 driver, not the child's. In fact it is possible that child has no knowledge
489 that it is connected to a bus. The same child device may even be used on two
490 different bus types. As an example. the 'flash' device shown above may also
491 be connected on a SATA bus or standalone with no bus:
492
493    xhci_usb (UCLASS_USB)
494       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by USB bus
495
496    sata (UCLASS_SATA)
497       flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - parent data/methods defined by SATA bus
498
499    flash (UCLASS_FLASH_STORAGE)  - no parent data/methods (not on a bus)
500
501 Above you can see that the driver for xhci_usb/sata controls the child's
502 bus methods. In the third example the device is not on a bus, and therefore
503 will not have these methods at all. Consider the case where the flash
504 device defines child methods. These would be used for *its* children, and
505 would be quite separate from the methods defined by the driver for the bus
506 that the flash device is connetced to. The act of attaching a device to a
507 parent device which is a bus, causes the device to start behaving like a
508 bus device, regardless of its own views on the matter.
509
510 The uclass for the device can also contain data private to that uclass.
511 But note that each device on the bus may be a memeber of a different
512 uclass, and this data has nothing to do with the child data for each child
513 on the bus. It is the bus' uclass that controls the child with respect to
514 the bus.
515
516
517 Driver Lifecycle
518 ----------------
519
520 Here are the stages that a device goes through in driver model. Note that all
521 methods mentioned here are optional - e.g. if there is no probe() method for
522 a device then it will not be called. A simple device may have very few
523 methods actually defined.
524
525 1. Bind stage
526
527 A device and its driver are bound using one of these two methods:
528
529    - Scan the U_BOOT_DEVICE() definitions. U-Boot It looks up the
530 name specified by each, to find the appropriate driver. It then calls
531 device_bind() to create a new device and bind' it to its driver. This will
532 call the device's bind() method.
533
534    - Scan through the device tree definitions. U-Boot looks at top-level
535 nodes in the the device tree. It looks at the compatible string in each node
536 and uses the of_match part of the U_BOOT_DRIVER() structure to find the
537 right driver for each node. It then calls device_bind() to bind the
538 newly-created device to its driver (thereby creating a device structure).
539 This will also call the device's bind() method.
540
541 At this point all the devices are known, and bound to their drivers. There
542 is a 'struct udevice' allocated for all devices. However, nothing has been
543 activated (except for the root device). Each bound device that was created
544 from a U_BOOT_DEVICE() declaration will hold the platdata pointer specified
545 in that declaration. For a bound device created from the device tree,
546 platdata will be NULL, but of_offset will be the offset of the device tree
547 node that caused the device to be created. The uclass is set correctly for
548 the device.
549
550 The device's bind() method is permitted to perform simple actions, but
551 should not scan the device tree node, not initialise hardware, nor set up
552 structures or allocate memory. All of these tasks should be left for
553 the probe() method.
554
555 Note that compared to Linux, U-Boot's driver model has a separate step of
556 probe/remove which is independent of bind/unbind. This is partly because in
557 U-Boot it may be expensive to probe devices and we don't want to do it until
558 they are needed, or perhaps until after relocation.
559
560 2. Activation/probe
561
562 When a device needs to be used, U-Boot activates it, by following these
563 steps (see device_probe()):
564
565    a. If priv_auto_alloc_size is non-zero, then the device-private space
566    is allocated for the device and zeroed. It will be accessible as
567    dev->priv. The driver can put anything it likes in there, but should use
568    it for run-time information, not platform data (which should be static
569    and known before the device is probed).
570
571    b. If platdata_auto_alloc_size is non-zero, then the platform data space
572    is allocated. This is only useful for device tree operation, since
573    otherwise you would have to specific the platform data in the
574    U_BOOT_DEVICE() declaration. The space is allocated for the device and
575    zeroed. It will be accessible as dev->platdata.
576
577    c. If the device's uclass specifies a non-zero per_device_auto_alloc_size,
578    then this space is allocated and zeroed also. It is allocated for and
579    stored in the device, but it is uclass data. owned by the uclass driver.
580    It is possible for the device to access it.
581
582    d. If the device's immediate parent specifies a per_child_auto_alloc_size
583    then this space is allocated. This is intended for use by the parent
584    device to keep track of things related to the child. For example a USB
585    flash stick attached to a USB host controller would likely use this
586    space. The controller can hold information about the USB state of each
587    of its children.
588
589    e. All parent devices are probed. It is not possible to activate a device
590    unless its predecessors (all the way up to the root device) are activated.
591    This means (for example) that an I2C driver will require that its bus
592    be activated.
593
594    f. The device's sequence number is assigned, either the requested one
595    (assuming no conflicts) or the next available one if there is a conflict
596    or nothing particular is requested.
597
598    g. If the driver provides an ofdata_to_platdata() method, then this is
599    called to convert the device tree data into platform data. This should
600    do various calls like fdtdec_get_int(gd->fdt_blob, dev->of_offset, ...)
601    to access the node and store the resulting information into dev->platdata.
602    After this point, the device works the same way whether it was bound
603    using a device tree node or U_BOOT_DEVICE() structure. In either case,
604    the platform data is now stored in the platdata structure. Typically you
605    will use the platdata_auto_alloc_size feature to specify the size of the
606    platform data structure, and U-Boot will automatically allocate and zero
607    it for you before entry to ofdata_to_platdata(). But if not, you can
608    allocate it yourself in ofdata_to_platdata(). Note that it is preferable
609    to do all the device tree decoding in ofdata_to_platdata() rather than
610    in probe(). (Apart from the ugliness of mixing configuration and run-time
611    data, one day it is possible that U-Boot will cache platformat data for
612    devices which are regularly de/activated).
613
614    h. The device's probe() method is called. This should do anything that
615    is required by the device to get it going. This could include checking
616    that the hardware is actually present, setting up clocks for the
617    hardware and setting up hardware registers to initial values. The code
618    in probe() can access:
619
620       - platform data in dev->platdata (for configuration)
621       - private data in dev->priv (for run-time state)
622       - uclass data in dev->uclass_priv (for things the uclass stores
623         about this device)
624
625    Note: If you don't use priv_auto_alloc_size then you will need to
626    allocate the priv space here yourself. The same applies also to
627    platdata_auto_alloc_size. Remember to free them in the remove() method.
628
629    i. The device is marked 'activated'
630
631    j. The uclass's post_probe() method is called, if one exists. This may
632    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
633    activated and 'known' by the uclass.
634
635 3. Running stage
636
637 The device is now activated and can be used. From now until it is removed
638 all of the above structures are accessible. The device appears in the
639 uclass's list of devices (so if the device is in UCLASS_GPIO it will appear
640 as a device in the GPIO uclass). This is the 'running' state of the device.
641
642 4. Removal stage
643
644 When the device is no-longer required, you can call device_remove() to
645 remove it. This performs the probe steps in reverse:
646
647    a. The uclass's pre_remove() method is called, if one exists. This may
648    cause the uclass to do some housekeeping to record the device as
649    deactivated and no-longer 'known' by the uclass.
650
651    b. All the device's children are removed. It is not permitted to have
652    an active child device with a non-active parent. This means that
653    device_remove() is called for all the children recursively at this point.
654
655    c. The device's remove() method is called. At this stage nothing has been
656    deallocated so platform data, private data and the uclass data will all
657    still be present. This is where the hardware can be shut down. It is
658    intended that the device be completely inactive at this point, For U-Boot
659    to be sure that no hardware is running, it should be enough to remove
660    all devices.
661
662    d. The device memory is freed (platform data, private data, uclass data,
663    parent data).
664
665    Note: Because the platform data for a U_BOOT_DEVICE() is defined with a
666    static pointer, it is not de-allocated during the remove() method. For
667    a device instantiated using the device tree data, the platform data will
668    be dynamically allocated, and thus needs to be deallocated during the
669    remove() method, either:
670
671       1. if the platdata_auto_alloc_size is non-zero, the deallocation
672       happens automatically within the driver model core; or
673
674       2. when platdata_auto_alloc_size is 0, both the allocation (in probe()
675       or preferably ofdata_to_platdata()) and the deallocation in remove()
676       are the responsibility of the driver author.
677
678    e. The device sequence number is set to -1, meaning that it no longer
679    has an allocated sequence. If the device is later reactivated and that
680    sequence number is still free, it may well receive the name sequence
681    number again. But from this point, the sequence number previously used
682    by this device will no longer exist (think of SPI bus 2 being removed
683    and bus 2 is no longer available for use).
684
685    f. The device is marked inactive. Note that it is still bound, so the
686    device structure itself is not freed at this point. Should the device be
687    activated again, then the cycle starts again at step 2 above.
688
689 5. Unbind stage
690
691 The device is unbound. This is the step that actually destroys the device.
692 If a parent has children these will be destroyed first. After this point
693 the device does not exist and its memory has be deallocated.
694
695
696 Data Structures
697 ---------------
698
699 Driver model uses a doubly-linked list as the basic data structure. Some
700 nodes have several lists running through them. Creating a more efficient
701 data structure might be worthwhile in some rare cases, once we understand
702 what the bottlenecks are.
703
704
705 Changes since v1
706 ----------------
707
708 For the record, this implementation uses a very similar approach to the
709 original patches, but makes at least the following changes:
710
711 - Tried to aggressively remove boilerplate, so that for most drivers there
712 is little or no 'driver model' code to write.
713 - Moved some data from code into data structure - e.g. store a pointer to
714 the driver operations structure in the driver, rather than passing it
715 to the driver bind function.
716 - Rename some structures to make them more similar to Linux (struct udevice
717 instead of struct instance, struct platdata, etc.)
718 - Change the name 'core' to 'uclass', meaning U-Boot class. It seems that
719 this concept relates to a class of drivers (or a subsystem). We shouldn't
720 use 'class' since it is a C++ reserved word, so U-Boot class (uclass) seems
721 better than 'core'.
722 - Remove 'struct driver_instance' and just use a single 'struct udevice'.
723 This removes a level of indirection that doesn't seem necessary.
724 - Built in device tree support, to avoid the need for platdata
725 - Removed the concept of driver relocation, and just make it possible for
726 the new driver (created after relocation) to access the old driver data.
727 I feel that relocation is a very special case and will only apply to a few
728 drivers, many of which can/will just re-init anyway. So the overhead of
729 dealing with this might not be worth it.
730 - Implemented a GPIO system, trying to keep it simple
731
732
733 Pre-Relocation Support
734 ----------------------
735
736 For pre-relocation we simply call the driver model init function. Only
737 drivers marked with DM_FLAG_PRE_RELOC or the device tree
738 'u-boot,dm-pre-reloc' flag are initialised prior to relocation. This helps
739 to reduce the driver model overhead.
740
741 Then post relocation we throw that away and re-init driver model again.
742 For drivers which require some sort of continuity between pre- and
743 post-relocation devices, we can provide access to the pre-relocation
744 device pointers, but this is not currently implemented (the root device
745 pointer is saved but not made available through the driver model API).
746
747
748 SPL Support
749 -----------
750
751 Driver model can operate in SPL. Its efficient implementation and small code
752 size provide for a small overhead which is acceptable for all but the most
753 constrained systems.
754
755 To enable driver model in SPL, define CONFIG_SPL_DM. You might want to
756 consider the following option also. See the main README for more details.
757
758    - CONFIG_SYS_MALLOC_SIMPLE
759    - CONFIG_DM_WARN
760    - CONFIG_DM_DEVICE_REMOVE
761    - CONFIG_DM_STDIO
762
763
764 Enabling Driver Model
765 ---------------------
766
767 Driver model is being brought into U-Boot gradually. As each subsystems gets
768 support, a uclass is created and a CONFIG to enable use of driver model for
769 that subsystem.
770
771 For example CONFIG_DM_SERIAL enables driver model for serial. With that
772 defined, the old serial support is not enabled, and your serial driver must
773 conform to driver model. With that undefined, the old serial support is
774 enabled and driver model is not available for serial. This means that when
775 you convert a driver, you must either convert all its boards, or provide for
776 the driver to be compiled both with and without driver model (generally this
777 is not very hard).
778
779 See the main README for full details of the available driver model CONFIG
780 options.
781
782
783 Things to punt for later
784 ------------------------
785
786 Uclasses are statically numbered at compile time. It would be possible to
787 change this to dynamic numbering, but then we would require some sort of
788 lookup service, perhaps searching by name. This is slightly less efficient
789 so has been left out for now. One small advantage of dynamic numbering might
790 be fewer merge conflicts in uclass-id.h.
791
792
793 Simon Glass
794 sjg@chromium.org
795 April 2013
796 Updated 7-May-13
797 Updated 14-Jun-13
798 Updated 18-Oct-13
799 Updated 5-Nov-13