Documentation/remoteproc.txt

   1 Remote Processor Framework
   2
   3 1. Introduction
   4
   5 Modern SoCs typically have heterogeneous remote processor devices in asymmetric
   6 multiprocessing (AMP) configurations, which may be running different instances
   7 of operating system, whether it's Linux or any other flavor of real-time OS.
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   9 OMAP4, for example, has dual Cortex-A9, dual Cortex-M3 and a C64x+ DSP.
  10 In a typical configuration, the dual cortex-A9 is running Linux in a SMP
  11 configuration, and each of the other three cores (two M3 cores and a DSP)
  12 is running its own instance of RTOS in an AMP configuration.
  13
  14 The remoteproc framework allows different platforms/architectures to
  15 control (power on, load firmware, power off) those remote processors while
  16 abstracting the hardware differences, so the entire driver doesn't need to be
  17 duplicated. In addition, this framework also adds rpmsg virtio devices
  18 for remote processors that supports this kind of communication. This way,
  19 platform-specific remoteproc drivers only need to provide a few low-level
  20 handlers, and then all rpmsg drivers will then just work
  21 (for more information about the virtio-based rpmsg bus and its drivers,
  22 please read Documentation/rpmsg.txt).
  23 Registration of other types of virtio devices is now also possible. Firmwares
  24 just need to publish what kind of virtio devices do they support, and then
  25 remoteproc will add those devices. This makes it possible to reuse the
  26 existing virtio drivers with remote processor backends at a minimal development
  27 cost.
  28
  29 2. User API
  30
  31   int rproc_boot(struct rproc *rproc)
  32     - Boot a remote processor (i.e. load its firmware, power it on, ...).
  33       If the remote processor is already powered on, this function immediately
  34       returns (successfully).
  35       Returns 0 on success, and an appropriate error value otherwise.
  36       Note: to use this function you should already have a valid rproc
  37       handle. There are several ways to achieve that cleanly (devres, pdata,
  38       the way remoteproc_rpmsg.c does this, or, if this becomes prevalent, we
  39       might also consider using dev_archdata for this).
  40
  41   void rproc_shutdown(struct rproc *rproc)
  42     - Power off a remote processor (previously booted with rproc_boot()).
  43       In case @rproc is still being used by an additional user(s), then
  44       this function will just decrement the power refcount and exit,
  45       without really powering off the device.
  46       Every call to rproc_boot() must (eventually) be accompanied by a call
  47       to rproc_shutdown(). Calling rproc_shutdown() redundantly is a bug.
  48       Notes:
  49       - we're not decrementing the rproc's refcount, only the power refcount.
  50         which means that the @rproc handle stays valid even after
  51         rproc_shutdown() returns, and users can still use it with a subsequent
  52         rproc_boot(), if needed.
  53
  54 3. Typical usage
  55
  56 #include <linux/remoteproc.h>
  57
  58 /* in case we were given a valid 'rproc' handle */
  59 int dummy_rproc_example(struct rproc *my_rproc)
  60 {
  61         int ret;
  62
  63         /* let's power on and boot our remote processor */
  64         ret = rproc_boot(my_rproc);
  65         if (ret) {
  66                 /*
  67                  * something went wrong. handle it and leave.
  68                  */
  69         }
  70
  71         /*
  72          * our remote processor is now powered on... give it some work
  73          */
  74
  75         /* let's shut it down now */
  76         rproc_shutdown(my_rproc);
  77 }
  78
  79 4. API for implementors
  80
  81   struct rproc *rproc_alloc(struct device *dev, const char *name,
  82                                 const struct rproc_ops *ops,
  83                                 const char *firmware, int len)
  84     - Allocate a new remote processor handle, but don't register
  85       it yet. Required parameters are the underlying device, the
  86       name of this remote processor, platform-specific ops handlers,
  87       the name of the firmware to boot this rproc with, and the
  88       length of private data needed by the allocating rproc driver (in bytes).
  89
  90       This function should be used by rproc implementations during
  91       initialization of the remote processor.
  92       After creating an rproc handle using this function, and when ready,
  93       implementations should then call rproc_add() to complete
  94       the registration of the remote processor.
  95       On success, the new rproc is returned, and on failure, NULL.
  96
  97       Note: _never_ directly deallocate @rproc, even if it was not registered
  98       yet. Instead, when you need to unroll rproc_alloc(), use rproc_put().
  99
 100   void rproc_put(struct rproc *rproc)
 101     - Free an rproc handle that was allocated by rproc_alloc.
 102       This function essentially unrolls rproc_alloc(), by decrementing the
 103       rproc's refcount. It doesn't directly free rproc; that would happen
 104       only if there are no other references to rproc and its refcount now
 105       dropped to zero.
 106
 107   int rproc_add(struct rproc *rproc)
 108     - Register @rproc with the remoteproc framework, after it has been
 109       allocated with rproc_alloc().
 110       This is called by the platform-specific rproc implementation, whenever
 111       a new remote processor device is probed.
 112       Returns 0 on success and an appropriate error code otherwise.
 113       Note: this function initiates an asynchronous firmware loading
 114       context, which will look for virtio devices supported by the rproc's
 115       firmware.
 116       If found, those virtio devices will be created and added, so as a result
 117       of registering this remote processor, additional virtio drivers might get
 118       probed.
 119
 120   int rproc_del(struct rproc *rproc)
 121     - Unroll rproc_add().
 122       This function should be called when the platform specific rproc
 123       implementation decides to remove the rproc device. it should
 124       _only_ be called if a previous invocation of rproc_add()
 125       has completed successfully.
 126
 127       After rproc_del() returns, @rproc is still valid, and its
 128       last refcount should be decremented by calling rproc_put().
 129
 130       Returns 0 on success and -EINVAL if @rproc isn't valid.
 131
 132   void rproc_report_crash(struct rproc *rproc, enum rproc_crash_type type)
 133     - Report a crash in a remoteproc
 134       This function must be called every time a crash is detected by the
 135       platform specific rproc implementation. This should not be called from a
 136       non-remoteproc driver. This function can be called from atomic/interrupt
 137       context.
 138
 139 5. Implementation callbacks
 140
 141 These callbacks should be provided by platform-specific remoteproc
 142 drivers:
 143
 144 /**
 145  * struct rproc_ops - platform-specific device handlers
 146  * @start:      power on the device and boot it
 147  * @stop:       power off the device
 148  * @kick:       kick a virtqueue (virtqueue id given as a parameter)
 149  */
 150 struct rproc_ops {
 151         int (*start)(struct rproc *rproc);
 152         int (*stop)(struct rproc *rproc);
 153         void (*kick)(struct rproc *rproc, int vqid);
 154 };
 155
 156 Every remoteproc implementation should at least provide the ->start and ->stop
 157 handlers. If rpmsg/virtio functionality is also desired, then the ->kick handler
 158 should be provided as well.
 159
 160 The ->start() handler takes an rproc handle and should then power on the
 161 device and boot it (use rproc->priv to access platform-specific private data).
 162 The boot address, in case needed, can be found in rproc->bootaddr (remoteproc
 163 core puts there the ELF entry point).
 164 On success, 0 should be returned, and on failure, an appropriate error code.
 165
 166 The ->stop() handler takes an rproc handle and powers the device down.
 167 On success, 0 is returned, and on failure, an appropriate error code.
 168
 169 The ->kick() handler takes an rproc handle, and an index of a virtqueue
 170 where new message was placed in. Implementations should interrupt the remote
 171 processor and let it know it has pending messages. Notifying remote processors
 172 the exact virtqueue index to look in is optional: it is easy (and not
 173 too expensive) to go through the existing virtqueues and look for new buffers
 174 in the used rings.
 175
 176 6. Binary Firmware Structure
 177
 178 At this point remoteproc only supports ELF32 firmware binaries. However,
 179 it is quite expected that other platforms/devices which we'd want to
 180 support with this framework will be based on different binary formats.
 181
 182 When those use cases show up, we will have to decouple the binary format
 183 from the framework core, so we can support several binary formats without
 184 duplicating common code.
 185
 186 When the firmware is parsed, its various segments are loaded to memory
 187 according to the specified device address (might be a physical address
 188 if the remote processor is accessing memory directly).
 189
 190 In addition to the standard ELF segments, most remote processors would
 191 also include a special section which we call "the resource table".
 192
 193 The resource table contains system resources that the remote processor
 194 requires before it should be powered on, such as allocation of physically
 195 contiguous memory, or iommu mapping of certain on-chip peripherals.
 196 Remotecore will only power up the device after all the resource table's
 197 requirement are met.
 198
 199 In addition to system resources, the resource table may also contain
 200 resource entries that publish the existence of supported features
 201 or configurations by the remote processor, such as trace buffers and
 202 supported virtio devices (and their configurations).
 203
 204 The resource table begins with this header:
 205
 206 /**
 207  * struct resource_table - firmware resource table header
 208  * @ver: version number
 209  * @num: number of resource entries
 210  * @reserved: reserved (must be zero)
 211  * @offset: array of offsets pointing at the various resource entries
 212  *
 213  * The header of the resource table, as expressed by this structure,
 214  * contains a version number (should we need to change this format in the
 215  * future), the number of available resource entries, and their offsets
 216  * in the table.
 217  */
 218 struct resource_table {
 219         u32 ver;
 220         u32 num;
 221         u32 reserved[2];
 222         u32 offset[0];
 223 } __packed;
 224
 225 Immediately following this header are the resource entries themselves,
 226 each of which begins with the following resource entry header:
 227
 228 /**
 229  * struct fw_rsc_hdr - firmware resource entry header
 230  * @type: resource type
 231  * @data: resource data
 232  *
 233  * Every resource entry begins with a 'struct fw_rsc_hdr' header providing
 234  * its @type. The content of the entry itself will immediately follow
 235  * this header, and it should be parsed according to the resource type.
 236  */
 237 struct fw_rsc_hdr {
 238         u32 type;
 239         u8 data[0];
 240 } __packed;
 241
 242 Some resources entries are mere announcements, where the host is informed
 243 of specific remoteproc configuration. Other entries require the host to
 244 do something (e.g. allocate a system resource). Sometimes a negotiation
 245 is expected, where the firmware requests a resource, and once allocated,
 246 the host should provide back its details (e.g. address of an allocated
 247 memory region).
 248
 249 Here are the various resource types that are currently supported:
 250
 251 /**
 252  * enum fw_resource_type - types of resource entries
 253  *
 254  * @RSC_CARVEOUT:   request for allocation of a physically contiguous
 255  *                  memory region.
 256  * @RSC_DEVMEM:     request to iommu_map a memory-based peripheral.
 257  * @RSC_TRACE:      announces the availability of a trace buffer into which
 258  *                  the remote processor will be writing logs.
 259  * @RSC_VDEV:       declare support for a virtio device, and serve as its
 260  *                  virtio header.
 261  * @RSC_LAST:       just keep this one at the end
 262  *
 263  * Please note that these values are used as indices to the rproc_handle_rsc
 264  * lookup table, so please keep them sane. Moreover, @RSC_LAST is used to
 265  * check the validity of an index before the lookup table is accessed, so
 266  * please update it as needed.
 267  */
 268 enum fw_resource_type {
 269         RSC_CARVEOUT    = 0,
 270         RSC_DEVMEM      = 1,
 271         RSC_TRACE       = 2,
 272         RSC_VDEV        = 3,
 273         RSC_LAST        = 4,
 274 };
 275
 276 For more details regarding a specific resource type, please see its
 277 dedicated structure in include/linux/remoteproc.h.
 278
 279 We also expect that platform-specific resource entries will show up
 280 at some point. When that happens, we could easily add a new RSC_PLATFORM
 281 type, and hand those resources to the platform-specific rproc driver to handle.
 282
 283 7. Virtio and remoteproc
 284
 285 The firmware should provide remoteproc information about virtio devices
 286 that it supports, and their configurations: a RSC_VDEV resource entry
 287 should specify the virtio device id (as in virtio_ids.h), virtio features,
 288 virtio config space, vrings information, etc.
 289
 290 When a new remote processor is registered, the remoteproc framework
 291 will look for its resource table and will register the virtio devices
 292 it supports. A firmware may support any number of virtio devices, and
 293 of any type (a single remote processor can also easily support several
 294 rpmsg virtio devices this way, if desired).
 295
 296 Of course, RSC_VDEV resource entries are only good enough for static
 297 allocation of virtio devices. Dynamic allocations will also be made possible
 298 using the rpmsg bus (similar to how we already do dynamic allocations of
 299 rpmsg channels; read more about it in rpmsg.txt).