Merge branch 'drm-fixes' of git://people.freedesktop.org/~airlied/linux
[platform/adaptation/renesas_rcar/renesas_kernel.git] / Documentation / rapidio / rapidio.txt
1                           The Linux RapidIO Subsystem
2
3 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
4
5 The RapidIO standard is a packet-based fabric interconnect standard designed for
6 use in embedded systems. Development of the RapidIO standard is directed by the
7 RapidIO Trade Association (RTA). The current version of the RapidIO specification
8 is publicly available for download from the RTA web-site [1].
9
10 This document describes the basics of the Linux RapidIO subsystem and provides
11 information on its major components.
12
13 1 Overview
14 ----------
15
16 Because the RapidIO subsystem follows the Linux device model it is integrated
17 into the kernel similarly to other buses by defining RapidIO-specific device and
18 bus types and registering them within the device model.
19
20 The Linux RapidIO subsystem is architecture independent and therefore defines
21 architecture-specific interfaces that provide support for common RapidIO
22 subsystem operations.
23
24 2. Core Components
25 ------------------
26
27 A typical RapidIO network is a combination of endpoints and switches.
28 Each of these components is represented in the subsystem by an associated data
29 structure. The core logical components of the RapidIO subsystem are defined
30 in include/linux/rio.h file.
31
32 2.1 Master Port
33
34 A master port (or mport) is a RapidIO interface controller that is local to the
35 processor executing the Linux code. A master port generates and receives RapidIO
36 packets (transactions). In the RapidIO subsystem each master port is represented
37 by a rio_mport data structure. This structure contains master port specific
38 resources such as mailboxes and doorbells. The rio_mport also includes a unique
39 host device ID that is valid when a master port is configured as an enumerating
40 host.
41
42 RapidIO master ports are serviced by subsystem specific mport device drivers
43 that provide functionality defined for this subsystem. To provide a hardware
44 independent interface for RapidIO subsystem operations, rio_mport structure
45 includes rio_ops data structure which contains pointers to hardware specific
46 implementations of RapidIO functions.
47
48 2.2 Device
49
50 A RapidIO device is any endpoint (other than mport) or switch in the network.
51 All devices are presented in the RapidIO subsystem by corresponding rio_dev data
52 structure. Devices form one global device list and per-network device lists
53 (depending on number of available mports and networks).
54
55 2.3 Switch
56
57 A RapidIO switch is a special class of device that routes packets between its
58 ports towards their final destination. The packet destination port within a
59 switch is defined by an internal routing table. A switch is presented in the
60 RapidIO subsystem by rio_dev data structure expanded by additional rio_switch
61 data structure, which contains switch specific information such as copy of the
62 routing table and pointers to switch specific functions.
63
64 The RapidIO subsystem defines the format and initialization method for subsystem
65 specific switch drivers that are designed to provide hardware-specific
66 implementation of common switch management routines.
67
68 2.4 Network
69
70 A RapidIO network is a combination of interconnected endpoint and switch devices.
71 Each RapidIO network known to the system is represented by corresponding rio_net
72 data structure. This structure includes lists of all devices and local master
73 ports that form the same network. It also contains a pointer to the default
74 master port that is used to communicate with devices within the network.
75
76 2.5 Device Drivers
77
78 RapidIO device-specific drivers follow Linux Kernel Driver Model and are
79 intended to support specific RapidIO devices attached to the RapidIO network.
80
81 2.6 Subsystem Interfaces
82
83 RapidIO interconnect specification defines features that may be used to provide
84 one or more common service layers for all participating RapidIO devices. These
85 common services may act separately from device-specific drivers or be used by
86 device-specific drivers. Example of such service provider is the RIONET driver
87 which implements Ethernet-over-RapidIO interface. Because only one driver can be
88 registered for a device, all common RapidIO services have to be registered as
89 subsystem interfaces. This allows to have multiple common services attached to
90 the same device without blocking attachment of a device-specific driver.
91
92 3. Subsystem Initialization
93 ---------------------------
94
95 In order to initialize the RapidIO subsystem, a platform must initialize and
96 register at least one master port within the RapidIO network. To register mport
97 within the subsystem controller driver's initialization code calls function
98 rio_register_mport() for each available master port.
99
100 After all active master ports are registered with a RapidIO subsystem,
101 an enumeration and/or discovery routine may be called automatically or
102 by user-space command.
103
104 RapidIO subsystem can be configured to be built as a statically linked or
105 modular component of the kernel (see details below).
106
107 4. Enumeration and Discovery
108 ----------------------------
109
110 4.1 Overview
111 ------------
112
113 RapidIO subsystem configuration options allow users to build enumeration and
114 discovery methods as statically linked components or loadable modules.
115 An enumeration/discovery method implementation and available input parameters
116 define how any given method can be attached to available RapidIO mports:
117 simply to all available mports OR individually to the specified mport device.
118
119 Depending on selected enumeration/discovery build configuration, there are
120 several methods to initiate an enumeration and/or discovery process:
121
122   (a) Statically linked enumeration and discovery process can be started
123   automatically during kernel initialization time using corresponding module
124   parameters. This was the original method used since introduction of RapidIO
125   subsystem. Now this method relies on enumerator module parameter which is
126   'rio-scan.scan' for existing basic enumeration/discovery method.
127   When automatic start of enumeration/discovery is used a user has to ensure
128   that all discovering endpoints are started before the enumerating endpoint
129   and are waiting for enumeration to be completed.
130   Configuration option CONFIG_RAPIDIO_DISC_TIMEOUT defines time that discovering
131   endpoint waits for enumeration to be completed. If the specified timeout
132   expires the discovery process is terminated without obtaining RapidIO network
133   information. NOTE: a timed out discovery process may be restarted later using
134   a user-space command as it is described below (if the given endpoint was
135   enumerated successfully).
136
137   (b) Statically linked enumeration and discovery process can be started by
138   a command from user space. This initiation method provides more flexibility
139   for a system startup compared to the option (a) above. After all participating
140   endpoints have been successfully booted, an enumeration process shall be
141   started first by issuing a user-space command, after an enumeration is
142   completed a discovery process can be started on all remaining endpoints.
143
144   (c) Modular enumeration and discovery process can be started by a command from
145   user space. After an enumeration/discovery module is loaded, a network scan
146   process can be started by issuing a user-space command.
147   Similar to the option (b) above, an enumerator has to be started first.
148
149   (d) Modular enumeration and discovery process can be started by a module
150   initialization routine. In this case an enumerating module shall be loaded
151   first.
152
153 When a network scan process is started it calls an enumeration or discovery
154 routine depending on the configured role of a master port: host or agent.
155
156 Enumeration is performed by a master port if it is configured as a host port by
157 assigning a host destination ID greater than or equal to zero. The host
158 destination ID can be assigned to a master port using various methods depending
159 on RapidIO subsystem build configuration:
160
161   (a) For a statically linked RapidIO subsystem core use command line parameter
162   "rapidio.hdid=" with a list of destination ID assignments in order of mport
163   device registration. For example, in a system with two RapidIO controllers
164   the command line parameter "rapidio.hdid=-1,7" will result in assignment of
165   the host destination ID=7 to the second RapidIO controller, while the first
166   one will be assigned destination ID=-1.
167
168   (b) If the RapidIO subsystem core is built as a loadable module, in addition
169   to the method shown above, the host destination ID(s) can be specified using
170   traditional methods of passing module parameter "hdid=" during its loading:
171   - from command line: "modprobe rapidio hdid=-1,7", or
172   - from modprobe configuration file using configuration command "options",
173     like in this example: "options rapidio hdid=-1,7". An example of modprobe
174     configuration file is provided in the section below.
175
176   NOTES:
177   (i) if "hdid=" parameter is omitted all available mport will be assigned
178   destination ID = -1;
179   (ii) the "hdid=" parameter in systems with multiple mports can have
180   destination ID assignments omitted from the end of list (default = -1).
181
182 If the host device ID for a specific master port is set to -1, the discovery
183 process will be performed for it.
184
185 The enumeration and discovery routines use RapidIO maintenance transactions
186 to access the configuration space of devices.
187
188 NOTE: If RapidIO switch-specific device drivers are built as loadable modules
189 they must be loaded before enumeration/discovery process starts.
190 This requirement is cased by the fact that enumeration/discovery methods invoke
191 vendor-specific callbacks on early stages.
192
193 4.2 Automatic Start of Enumeration and Discovery
194 ------------------------------------------------
195
196 Automatic enumeration/discovery start method is applicable only to built-in
197 enumeration/discovery RapidIO configuration selection. To enable automatic
198 enumeration/discovery start by existing basic enumerator method set use boot
199 command line parameter "rio-scan.scan=1".
200
201 This configuration requires synchronized start of all RapidIO endpoints that
202 form a network which will be enumerated/discovered. Discovering endpoints have
203 to be started before an enumeration starts to ensure that all RapidIO
204 controllers have been initialized and are ready to be discovered. Configuration
205 parameter CONFIG_RAPIDIO_DISC_TIMEOUT defines time (in seconds) which
206 a discovering endpoint will wait for enumeration to be completed.
207
208 When automatic enumeration/discovery start is selected, basic method's
209 initialization routine calls rio_init_mports() to perform enumeration or
210 discovery for all known mport devices.
211
212 Depending on RapidIO network size and configuration this automatic
213 enumeration/discovery start method may be difficult to use due to the
214 requirement for synchronized start of all endpoints.
215
216 4.3 User-space Start of Enumeration and Discovery
217 -------------------------------------------------
218
219 User-space start of enumeration and discovery can be used with built-in and
220 modular build configurations. For user-space controlled start RapidIO subsystem
221 creates the sysfs write-only attribute file '/sys/bus/rapidio/scan'. To initiate
222 an enumeration or discovery process on specific mport device, a user needs to
223 write mport_ID (not RapidIO destination ID) into that file. The mport_ID is a
224 sequential number (0 ... RIO_MAX_MPORTS) assigned during mport device
225 registration. For example for machine with single RapidIO controller, mport_ID
226 for that controller always will be 0.
227
228 To initiate RapidIO enumeration/discovery on all available mports a user may
229 write '-1' (or RIO_MPORT_ANY) into the scan attribute file.
230
231 4.4 Basic Enumeration Method
232 ----------------------------
233
234 This is an original enumeration/discovery method which is available since
235 first release of RapidIO subsystem code. The enumeration process is
236 implemented according to the enumeration algorithm outlined in the RapidIO
237 Interconnect Specification: Annex I [1].
238
239 This method can be configured as statically linked or loadable module.
240 The method's single parameter "scan" allows to trigger the enumeration/discovery
241 process from module initialization routine.
242
243 This enumeration/discovery method can be started only once and does not support
244 unloading if it is built as a module.
245
246 The enumeration process traverses the network using a recursive depth-first
247 algorithm. When a new device is found, the enumerator takes ownership of that
248 device by writing into the Host Device ID Lock CSR. It does this to ensure that
249 the enumerator has exclusive right to enumerate the device. If device ownership
250 is successfully acquired, the enumerator allocates a new rio_dev structure and
251 initializes it according to device capabilities.
252
253 If the device is an endpoint, a unique device ID is assigned to it and its value
254 is written into the device's Base Device ID CSR.
255
256 If the device is a switch, the enumerator allocates an additional rio_switch
257 structure to store switch specific information. Then the switch's vendor ID and
258 device ID are queried against a table of known RapidIO switches. Each switch
259 table entry contains a pointer to a switch-specific initialization routine that
260 initializes pointers to the rest of switch specific operations, and performs
261 hardware initialization if necessary. A RapidIO switch does not have a unique
262 device ID; it relies on hopcount and routing for device ID of an attached
263 endpoint if access to its configuration registers is required. If a switch (or
264 chain of switches) does not have any endpoint (except enumerator) attached to
265 it, a fake device ID will be assigned to configure a route to that switch.
266 In the case of a chain of switches without endpoint, one fake device ID is used
267 to configure a route through the entire chain and switches are differentiated by
268 their hopcount value.
269
270 For both endpoints and switches the enumerator writes a unique component tag
271 into device's Component Tag CSR. That unique value is used by the error
272 management notification mechanism to identify a device that is reporting an
273 error management event.
274
275 Enumeration beyond a switch is completed by iterating over each active egress
276 port of that switch. For each active link, a route to a default device ID
277 (0xFF for 8-bit systems and 0xFFFF for 16-bit systems) is temporarily written
278 into the routing table. The algorithm recurs by calling itself with hopcount + 1
279 and the default device ID in order to access the device on the active port.
280
281 After the host has completed enumeration of the entire network it releases
282 devices by clearing device ID locks (calls rio_clear_locks()). For each endpoint
283 in the system, it sets the Discovered bit in the Port General Control CSR
284 to indicate that enumeration is completed and agents are allowed to execute
285 passive discovery of the network.
286
287 The discovery process is performed by agents and is similar to the enumeration
288 process that is described above. However, the discovery process is performed
289 without changes to the existing routing because agents only gather information
290 about RapidIO network structure and are building an internal map of discovered
291 devices. This way each Linux-based component of the RapidIO subsystem has
292 a complete view of the network. The discovery process can be performed
293 simultaneously by several agents. After initializing its RapidIO master port
294 each agent waits for enumeration completion by the host for the configured wait
295 time period. If this wait time period expires before enumeration is completed,
296 an agent skips RapidIO discovery and continues with remaining kernel
297 initialization.
298
299 4.5 Adding New Enumeration/Discovery Method
300 -------------------------------------------
301
302 RapidIO subsystem code organization allows addition of new enumeration/discovery
303 methods as new configuration options without significant impact to the core
304 RapidIO code.
305
306 A new enumeration/discovery method has to be attached to one or more mport
307 devices before an enumeration/discovery process can be started. Normally,
308 method's module initialization routine calls rio_register_scan() to attach
309 an enumerator to a specified mport device (or devices). The basic enumerator
310 implementation demonstrates this process.
311
312 4.6 Using Loadable RapidIO Switch Drivers
313 -----------------------------------------
314
315 In the case when RapidIO switch drivers are built as loadable modules a user
316 must ensure that they are loaded before the enumeration/discovery starts.
317 This process can be automated by specifying pre- or post- dependencies in the
318 RapidIO-specific modprobe configuration file as shown in the example below.
319
320   File /etc/modprobe.d/rapidio.conf:
321   ----------------------------------
322
323   # Configure RapidIO subsystem modules
324
325   # Set enumerator host destination ID (overrides kernel command line option)
326   options rapidio hdid=-1,2
327
328   # Load RapidIO switch drivers immediately after rapidio core module was loaded
329   softdep rapidio post: idt_gen2 idtcps tsi57x
330
331   # OR :
332
333   # Load RapidIO switch drivers just before rio-scan enumerator module is loaded
334   softdep rio-scan pre: idt_gen2 idtcps tsi57x
335
336   --------------------------
337
338 NOTE: In the example above, one of "softdep" commands must be removed or
339 commented out to keep required module loading sequence.
340
341 A. References
342 -------------
343
344 [1] RapidIO Trade Association. RapidIO Interconnect Specifications.
345     http://www.rapidio.org.
346 [2] Rapidio TA. Technology Comparisons.
347     http://www.rapidio.org/education/technology_comparisons/
348 [3] RapidIO support for Linux.
349     http://lwn.net/Articles/139118/
350 [4] Matt Porter. RapidIO for Linux. Ottawa Linux Symposium, 2005
351     http://www.kernel.org/doc/ols/2005/ols2005v2-pages-43-56.pdf