U-Boot Driver Model领域模型设计
需求分析
在2014年以前，uboot没有一种类似于linux kernel的设备驱动模型，随着uboot支持的设备越来越多，其一直受到如下问题困扰：
- 设备初始化流程都独立实现，而且为了集成到系统，需要修改核心公共代码（如init_sequence）
- 很多子系统只允许一个驱动，比如无法同时支持USB2.0和USB3.0
- 子系统间的交互实现各异，开发难度大
- 没有个统一的设备视图（如linux的/sys）
uboot driver model（U-Boot驱动模型，以下简写dm）的提出就是为了解决这些问题，它的设计目标包括：
- 提供统一设备驱动框架，降低设备驱动的开发复杂度
- 提供设备树视图
- 支持设备组
- 支持设备lazy init
- 支持设备驱动沙盒测试
- 较小的系统开销(内存和CPU)
对象设计
对象的设计之所以区分静态形式和运行态形式，考量的出发点是设计模块化。
静态表达形式的对象是离散的，和系统和其他对象隔离开，减小对象的复杂度，利于模块化设计，遵循人类表达习惯。
运行态形式的对象是把所有对象组合成层次视图，有着清晰的数据关联视图。方便系统运行时数据的流动。
静态表达形式
device: FDT(设备树文本描述) 或者 静态数据结构U_BOOT_DEVICE(以数据段形式组织)
driver: 静态数据结构U_BOOT_DRIVER(以数据段形式组织)
运行态形式
udevice: 设备对象(以链表形式组织)
driver: 驱动对象。作为udevice的一个属性
uclass：设备组公共属性对象(以链表形式组织),外部顶层对象，作为udevice的一个属性
uclass_driver: 设备组公共行为对象，作为uclass的一个属性
领域建模
uboot设备模型中udevice为核心对象，以树型模型组织（如下），其为dm的顶层结构。
单个udevice建模如下，详细对象定义参见《附：核心数据结构》小节。
所有对象可以按udevice或者uclass进行遍历。
DM初始化流程
DM初始化流程包括：
- 模型初始化
- 静态对象初始化
- 运行态对象初始化
- 设备组公共初始化
- 设备初始化
DM初始化的总入口接口：dm_init_and_scan()，其主要由以下三块组成：
dm_init()：创建udevice和uclass空链表，创建根设备（root device）
dm_scan_platdata()：扫描U_BOOT_DEVICE定义的设备，创建对应的udevice和uclass对象，查找并绑定相应driver，并调用probe流程。
dm_scan_fdt()：扫描由FDT设备树文件定义的设备，创建对应的udevice和uclass对象，查找并绑定相应driver，并调用probe流程。
附：核心数据结构
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--
