U-Boot Driver Model領域模型設計

需求分析

在2014年之前，uboot沒有一種相似於linux kernel的設備驅動模型，隨着uboot支持的設備愈來愈多，其一直受到以下問題困擾：

• 設備初始化流程都獨立實現，並且爲了集成到系統，須要修改核心公共代碼（如init_sequence）
• 不少子系統只容許一個驅動，好比沒法同時支持USB2.0和USB3.0
• 子系統間的交互實現各異，開發難度大
• 沒有個統一的設備視圖（如linux的/sys）

uboot driver model（U-Boot驅動模型，如下簡寫dm）的提出就是爲了解決這些問題，它的設計目標包括：

• 提供統一設備驅動框架，下降設備驅動的開發複雜度
• 提供設備樹視圖
• 支持設備組
• 支持設備lazy init
• 支持設備驅動沙盒測試
• 較小的系統開銷(內存和CPU)

對象設計

對象的設計之因此區分靜態形式和運行態形式，考量的出發點是設計模塊化。
靜態表達形式的對象是離散的，和系統和其餘對象隔離開，減少對象的複雜度，利於模塊化設計，遵循人類表達習慣。
運行態形式的對象是把全部對象組合成層次視圖，有着清晰的數據關聯視圖。方便系統運行時數據的流動。

靜態表達形式

device: FDT(設備樹文本描述) 或者 靜態數據結構U_BOOT_DEVICE(以數據段形式組織)
driver: 靜態數據結構U_BOOT_DRIVER(以數據段形式組織)

運行態形式

udevice: 設備對象(以鏈表形式組織)
driver: 驅動對象。做爲udevice的一個屬性
uclass：設備組公共屬性對象(以鏈表形式組織),外部頂層對象，做爲udevice的一個屬性
uclass_driver: 設備組公共行爲對象，做爲uclass的一個屬性

領域建模

uboot設備模型中udevice爲核心對象，以樹型模型組織（以下），其爲dm的頂層結構。

 

 

單個udevice建模以下，詳細對象定義參見《附：核心數據結構》小節。

全部對象能夠按udevice或者uclass進行遍歷。

 

DM初始化流程

DM初始化流程包括：

• 模型初始化
• 靜態對象初始化
• 運行態對象初始化
• 設備組公共初始化
• 設備初始化

DM初始化的總入口接口：dm_init_and_scan()，其主要由如下三塊組成：

dm_init()：建立udevice和uclass空鏈表，建立根設備（root device）

dm_scan_platdata()：掃描U_BOOT_DEVICE定義的設備，建立對應的udevice和uclass對象，查找並綁定相應driver，並調用probe流程。

dm_scan_fdt()：掃描由FDT設備樹文件定義的設備，建立對應的udevice和uclass對象，查找並綁定相應driver，並調用probe流程。

附：核心數據結構

U_BOOT_DRIVER(demo_shape_drv) = {
    .name    = "demo_shape_drv",
    .of_match = demo_shape_id,
    .id    = UCLASS_DEMO,
    .ofdata_to_platdata = shape_ofdata_to_platdata,
    .ops    = &shape_ops,
    .probe = dm_shape_probe,
    .remove = dm_shape_remove,
    .priv_auto_alloc_size = sizeof(struct shape_data),
    .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct dm_demo_pdata),
};

#define U_BOOT_DRIVER(__name)                        \
    ll_entry_declare(struct driver, __name, driver)
    
#define ll_entry_declare(_type, _name, _list)                \
    _type _u_boot_list_2_##_list##_2_##_name __aligned(4)        \
            __attribute__((unused,                \
            section(".u_boot_list_2_"#_list"_2_"#_name)))

struct driver {
    char *name;
    enum uclass_id id;
    const struct udevice_id *of_match;
    int (*bind)(struct udevice *dev);
    int (*probe)(struct udevice *dev);
    int (*remove)(struct udevice *dev);
    int (*unbind)(struct udevice *dev);
    int (*ofdata_to_platdata)(struct udevice *dev);
    int (*child_post_bind)(struct udevice *dev);
    int (*child_pre_probe)(struct udevice *dev);
    int (*child_post_remove)(struct udevice *dev);
    int priv_auto_alloc_size;
    int platdata_auto_alloc_size;
    int per_child_auto_alloc_size;
    int per_child_platdata_auto_alloc_size;
    const void *ops;    /* driver-specific operations */
    uint32_t flags;
};

U_BOOT_DEVICE(demo0) = {
    .name = "demo_shape_drv",
    .platdata = &red_square,
};

#define U_BOOT_DEVICE(__name)                        \
    ll_entry_declare(struct driver_info, __name, driver_info)   
     
struct driver_info {
    const char *name;
    const void *platdata;
#if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
    uint platdata_size;
#endif
};

struct uclass {
    void *priv;
    struct uclass_driver *uc_drv;
    struct list_head dev_head;
    struct list_head sibling_node;
};
    
UCLASS_DRIVER(demo) = {
    .name        = "demo",
    .id        = UCLASS_DEMO,
};

#define UCLASS_DRIVER(__name)                        \
    ll_entry_declare(struct uclass_driver, __name, uclass)

struct uclass_driver {
    const char *name;
    enum uclass_id id;
    int (*post_bind)(struct udevice *dev);
    int (*pre_unbind)(struct udevice *dev);
    int (*pre_probe)(struct udevice *dev);
    int (*post_probe)(struct udevice *dev);
    int (*pre_remove)(struct udevice *dev);
    int (*child_post_bind)(struct udevice *dev);
    int (*child_pre_probe)(struct udevice *dev);
    int (*init)(struct uclass *class);
    int (*destroy)(struct uclass *class);
    int priv_auto_alloc_size;
    int per_device_auto_alloc_size;
    int per_device_platdata_auto_alloc_size;
    int per_child_auto_alloc_size;
    int per_child_platdata_auto_alloc_size;
    const void *ops;
    uint32_t flags;
};

struct udevice {
    const struct driver *driver;
    const char *name;
    void *platdata;
    void *parent_platdata;
    void *uclass_platdata;
    int of_offset;
    ulong driver_data;
    struct udevice *parent;
    void *priv;
    struct uclass *uclass;
    void *uclass_priv;
    void *parent_priv;
    struct list_head uclass_node;
    struct list_head child_head;
    struct list_head sibling_node;
    uint32_t flags;
    int req_seq;
    int seq;
#ifdef CONFIG_DEVRES
    struct list_head devres_head;
#endif
};    

 

--EOF--