]> git.sur5r.net Git - u-boot/blob - doc/driver-model/of-plat.txt
732bc34f067d5736456123c9c11988f0ba8ecae3
[u-boot] / doc / driver-model / of-plat.txt
1 Driver Model Compiled-in Device Tree / Platform Data
2 ====================================================
3
4
5 Introduction
6 ------------
7
8 Device tree is the standard configuration method in U-Boot. It is used to
9 define what devices are in the system and provide configuration information
10 to these devices.
11
12 The overhead of adding device tree access to U-Boot is fairly modest,
13 approximately 3KB on Thumb 2 (plus the size of the DT itself). This means
14 that in most cases it is best to use device tree for configuration.
15
16 However there are some very constrained environments where U-Boot needs to
17 work. These include SPL with severe memory limitations. For example, some
18 SoCs require a 16KB SPL image which must include a full MMC stack. In this
19 case the overhead of device tree access may be too great.
20
21 It is possible to create platform data manually by defining C structures
22 for it, and reference that data in a U_BOOT_DEVICE() declaration. This
23 bypasses the use of device tree completely, effectively creating a parallel
24 configuration mechanism. But it is an available option for SPL.
25
26 As an alternative, a new 'of-platdata' feature is provided. This converts the
27 device tree contents into C code which can be compiled into the SPL binary.
28 This saves the 3KB of code overhead and perhaps a few hundred more bytes due
29 to more efficient storage of the data.
30
31 Note: Quite a bit of thought has gone into the design of this feature.
32 However it still has many rough edges and comments and suggestions are
33 strongly encouraged! Quite possibly there is a much better approach.
34
35
36 Caveats
37 -------
38
39 There are many problems with this features. It should only be used when
40 strictly necessary. Notable problems include:
41
42    - Device tree does not describe data types. But the C code must define a
43         type for each property. These are guessed using heuristics which
44         are wrong in several fairly common cases. For example an 8-byte value
45         is considered to be a 2-item integer array, and is byte-swapped. A
46         boolean value that is not present means 'false', but cannot be
47         included in the structures since there is generally no mention of it
48         in the device tree file.
49
50    - Naming of nodes and properties is automatic. This means that they follow
51         the naming in the device tree, which may result in C identifiers that
52         look a bit strange.
53
54    - It is not possible to find a value given a property name. Code must use
55         the associated C member variable directly in the code. This makes
56         the code less robust in the face of device-tree changes. It also
57         makes it very unlikely that your driver code will be useful for more
58         than one SoC. Even if the code is common, each SoC will end up with
59         a different C struct name, and a likely a different format for the
60         platform data.
61
62    - The platform data is provided to drivers as a C structure. The driver
63         must use the same structure to access the data. Since a driver
64         normally also supports device tree it must use #ifdef to separate
65         out this code, since the structures are only available in SPL.
66
67
68 How it works
69 ------------
70
71 The feature is enabled by CONFIG SPL_OF_PLATDATA. This is only available
72 in SPL and should be tested with:
73
74         #if CONFIG_IS_ENABLED(SPL_OF_PLATDATA)
75
76 A new tool called 'dtoc' converts a device tree file either into a set of
77 struct declarations, one for each compatible node, or a set of
78 U_BOOT_DEVICE() declarations along with the actual platform data for each
79 device. As an example, consider this MMC node:
80
81         sdmmc: dwmmc@ff0c0000 {
82                 compatible = "rockchip,rk3288-dw-mshc";
83                 clock-freq-min-max = <400000 150000000>;
84                 clocks = <&cru HCLK_SDMMC>, <&cru SCLK_SDMMC>,
85                          <&cru SCLK_SDMMC_DRV>, <&cru SCLK_SDMMC_SAMPLE>;
86                 clock-names = "biu", "ciu", "ciu_drv", "ciu_sample";
87                 fifo-depth = <0x100>;
88                 interrupts = <GIC_SPI 32 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
89                 reg = <0xff0c0000 0x4000>;
90                 bus-width = <4>;
91                 cap-mmc-highspeed;
92                 cap-sd-highspeed;
93                 card-detect-delay = <200>;
94                 disable-wp;
95                 num-slots = <1>;
96                 pinctrl-names = "default";
97                 pinctrl-0 = <&sdmmc_clk>, <&sdmmc_cmd>, <&sdmmc_cd>, <&sdmmc_bus4>;
98                 vmmc-supply = <&vcc_sd>;
99                 status = "okay";
100                 u-boot,dm-pre-reloc;
101         };
102
103
104 Some of these properties are dropped by U-Boot under control of the
105 CONFIG_OF_SPL_REMOVE_PROPS option. The rest are processed. This will produce
106 the following C struct declaration:
107
108 struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc {
109         fdt32_t         bus_width;
110         bool            cap_mmc_highspeed;
111         bool            cap_sd_highspeed;
112         fdt32_t         card_detect_delay;
113         fdt32_t         clock_freq_min_max[2];
114         struct phandle_1_arg clocks[4];
115         bool            disable_wp;
116         fdt32_t         fifo_depth;
117         fdt32_t         interrupts[3];
118         fdt32_t         num_slots;
119         fdt32_t         reg[2];
120         fdt32_t         vmmc_supply;
121 };
122
123 and the following device declaration:
124
125 static struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc dtv_dwmmc_at_ff0c0000 = {
126         .fifo_depth             = 0x100,
127         .cap_sd_highspeed       = true,
128         .interrupts             = {0x0, 0x20, 0x4},
129         .clock_freq_min_max     = {0x61a80, 0x8f0d180},
130         .vmmc_supply            = 0xb,
131         .num_slots              = 0x1,
132         .clocks                 = {{&dtv_clock_controller_at_ff760000, 456},
133                                    {&dtv_clock_controller_at_ff760000, 68},
134                                    {&dtv_clock_controller_at_ff760000, 114},
135                                    {&dtv_clock_controller_at_ff760000, 118}},
136         .cap_mmc_highspeed      = true,
137         .disable_wp             = true,
138         .bus_width              = 0x4,
139         .u_boot_dm_pre_reloc    = true,
140         .reg                    = {0xff0c0000, 0x4000},
141         .card_detect_delay      = 0xc8,
142 };
143 U_BOOT_DEVICE(dwmmc_at_ff0c0000) = {
144         .name           = "rockchip_rk3288_dw_mshc",
145         .platdata       = &dtv_dwmmc_at_ff0c0000,
146         .platdata_size  = sizeof(dtv_dwmmc_at_ff0c0000),
147 };
148
149 The device is then instantiated at run-time and the platform data can be
150 accessed using:
151
152         struct udevice *dev;
153         struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc *plat = dev_get_platdata(dev);
154
155 This avoids the code overhead of converting the device tree data to
156 platform data in the driver. The ofdata_to_platdata() method should
157 therefore do nothing in such a driver.
158
159 Where a node has multiple compatible strings, a #define is used to make them
160 equivalent, e.g.:
161
162 #define dtd_rockchip_rk3299_dw_mshc dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc
163
164
165 Converting of-platdata to a useful form
166 ---------------------------------------
167
168 Of course it would be possible use the of-platdata directly in your driver
169 whenever configuration information is required. However this meands that the
170 driver will not be able to support device tree, since the of-platdata
171 structure is not available when device tree is used. It would make no sense
172 to use this structure if device tree were available, since the structure has
173 all the limitations metioned in caveats above.
174
175 Therefore it is recommended that the of-platdata structure should be used
176 only in the probe() method of your driver. It cannot be used in the
177 ofdata_to_platdata() method since this is not called when platform data is
178 already present.
179
180
181 How to structure your driver
182 ----------------------------
183
184 Drivers should always support device tree as an option. The of-platdata
185 feature is intended as a add-on to existing drivers.
186
187 Your driver should convert the platdata struct in its probe() method. The
188 existing device tree decoding logic should be kept in the
189 ofdata_to_platdata() method and wrapped with #if.
190
191 For example:
192
193     #include <dt-structs.h>
194
195     struct mmc_platdata {
196     #if CONFIG_IS_ENABLED(SPL_OF_PLATDATA)
197             /* Put this first since driver model will copy the data here */
198             struct dtd_mmc dtplat;
199     #endif
200             /*
201              * Other fields can go here, to be filled in by decoding from
202              * the device tree (or the C structures when of-platdata is used).
203              */
204             int fifo_depth;
205     };
206
207     static int mmc_ofdata_to_platdata(struct udevice *dev)
208     {
209     #if !CONFIG_IS_ENABLED(SPL_OF_PLATDATA)
210             /* Decode the device tree data */
211             struct mmc_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
212             const void *blob = gd->fdt_blob;
213             int node = dev_of_offset(dev);
214
215             plat->fifo_depth = fdtdec_get_int(blob, node, "fifo-depth", 0);
216     #endif
217
218             return 0;
219     }
220
221     static int mmc_probe(struct udevice *dev)
222     {
223             struct mmc_platdata *plat = dev_get_platdata(dev);
224
225     #if CONFIG_IS_ENABLED(SPL_OF_PLATDATA)
226             /* Decode the of-platdata from the C structures */
227             struct dtd_mmc *dtplat = &plat->dtplat;
228
229             plat->fifo_depth = dtplat->fifo_depth;
230     #endif
231             /* Set up the device from the plat data */
232             writel(plat->fifo_depth, ...)
233     }
234
235     static const struct udevice_id mmc_ids[] = {
236             { .compatible = "vendor,mmc" },
237             { }
238     };
239
240     U_BOOT_DRIVER(mmc_drv) = {
241             .name           = "mmc",
242             .id             = UCLASS_MMC,
243             .of_match       = mmc_ids,
244             .ofdata_to_platdata = mmc_ofdata_to_platdata,
245             .probe          = mmc_probe,
246             .priv_auto_alloc_size = sizeof(struct mmc_priv),
247             .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct mmc_platdata),
248     };
249
250
251 In the case where SPL_OF_PLATDATA is enabled, platdata_auto_alloc_size is
252 still used to allocate space for the platform data. This is different from
253 the normal behaviour and is triggered by the use of of-platdata (strictly
254 speaking it is a non-zero platdata_size which triggers this).
255
256 The of-platdata struct contents is copied from the C structure data to the
257 start of the newly allocated area. In the case where device tree is used,
258 the platform data is allocated, and starts zeroed. In this case the
259 ofdata_to_platdata() method should still set up the platform data (and the
260 of-platdata struct will not be present).
261
262 SPL must use either of-platdata or device tree. Drivers cannot use both at
263 the same time, but they must support device tree. Supporting of-platdata is
264 optional.
265
266 The device tree becomes in accessible when CONFIG_SPL_OF_PLATDATA is enabled,
267 since the device-tree access code is not compiled in. A corollary is that
268 a board can only move to using of-platdata if all the drivers it uses support
269 it. There would be little point in having some drivers require the device
270 tree data, since then libfdt would still be needed for those drivers and
271 there would be no code-size benefit.
272
273 Internals
274 ---------
275
276 The dt-structs.h file includes the generated file
277 (include/generated//dt-structs.h) if CONFIG_SPL_OF_PLATDATA is enabled.
278 Otherwise (such as in U-Boot proper) these structs are not available. This
279 prevents them being used inadvertently. All usage must be bracketed with
280 #if CONFIG_IS_ENABLED(SPL_OF_PLATDATA).
281
282 The dt-platdata.c file contains the device declarations and is is built in
283 spl/dt-platdata.c.
284
285 Some phandles (thsoe that are recognised as such) are converted into
286 points to platform data. This pointer can potentially be used to access the
287 referenced device (by searching for the pointer value). This feature is not
288 yet implemented, however.
289
290 The beginnings of a libfdt Python module are provided. So far this only
291 implements a subset of the features.
292
293 The 'swig' tool is needed to build the libfdt Python module. If this is not
294 found then the Python model is not used and a fallback is used instead, which
295 makes use of fdtget.
296
297
298 Credits
299 -------
300
301 This is an implementation of an idea by Tom Rini <trini@konsulko.com>.
302
303
304 Future work
305 -----------
306 - Consider programmatically reading binding files instead of device tree
307      contents
308 - Complete the phandle feature
309 - Move to using a full Python libfdt module
310
311 --
312 Simon Glass <sjg@chromium.org>
313 Google, Inc
314 6/6/16
315 Updated Independence Day 2016