Merge tag 'ti-v2021.07-rc1' of https://source.denx.de/u-boot/custodians/u-boot-ti
[platform/kernel/u-boot.git] / doc / develop / driver-model / of-plat.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
2
3 Compiled-in Device Tree / Platform Data
4 =======================================
5
6
7 Introduction
8 ------------
9
10 Device tree is the standard configuration method in U-Boot. It is used to
11 define what devices are in the system and provide configuration information
12 to these devices.
13
14 The overhead of adding devicetree access to U-Boot is fairly modest,
15 approximately 3KB on Thumb 2 (plus the size of the DT itself). This means
16 that in most cases it is best to use devicetree for configuration.
17
18 However there are some very constrained environments where U-Boot needs to
19 work. These include SPL with severe memory limitations. For example, some
20 SoCs require a 16KB SPL image which must include a full MMC stack. In this
21 case the overhead of devicetree access may be too great.
22
23 It is possible to create platform data manually by defining C structures
24 for it, and reference that data in a `U_BOOT_DRVINFO()` declaration. This
25 bypasses the use of devicetree completely, effectively creating a parallel
26 configuration mechanism. But it is an available option for SPL.
27
28 As an alternative, the 'of-platdata' feature is provided. This converts the
29 devicetree contents into C code which can be compiled into the SPL binary.
30 This saves the 3KB of code overhead and perhaps a few hundred more bytes due
31 to more efficient storage of the data.
32
33
34 How it works
35 ------------
36
37 The feature is enabled by CONFIG OF_PLATDATA. This is only available in
38 SPL/TPL and should be tested with:
39
40 .. code-block:: c
41
42     #if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
43
44 A tool called 'dtoc' converts a devicetree file either into a set of
45 struct declarations, one for each compatible node, and a set of
46 `U_BOOT_DRVINFO()` declarations along with the actual platform data for each
47 device. As an example, consider this MMC node:
48
49 .. code-block:: none
50
51     sdmmc: dwmmc@ff0c0000 {
52             compatible = "rockchip,rk3288-dw-mshc";
53             clock-freq-min-max = <400000 150000000>;
54             clocks = <&cru HCLK_SDMMC>, <&cru SCLK_SDMMC>,
55                      <&cru SCLK_SDMMC_DRV>, <&cru SCLK_SDMMC_SAMPLE>;
56             clock-names = "biu", "ciu", "ciu_drv", "ciu_sample";
57             fifo-depth = <0x100>;
58             interrupts = <GIC_SPI 32 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
59             reg = <0xff0c0000 0x4000>;
60             bus-width = <4>;
61             cap-mmc-highspeed;
62             cap-sd-highspeed;
63             card-detect-delay = <200>;
64             disable-wp;
65             num-slots = <1>;
66             pinctrl-names = "default";
67             pinctrl-0 = <&sdmmc_clk>, <&sdmmc_cmd>, <&sdmmc_cd>, <&sdmmc_bus4>;
68                 vmmc-supply = <&vcc_sd>;
69                 status = "okay";
70                 u-boot,dm-pre-reloc;
71         };
72
73
74 Some of these properties are dropped by U-Boot under control of the
75 CONFIG_OF_SPL_REMOVE_PROPS option. The rest are processed. This will produce
76 the following C struct declaration:
77
78 .. code-block:: c
79
80     struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc {
81             fdt32_t         bus_width;
82             bool            cap_mmc_highspeed;
83             bool            cap_sd_highspeed;
84             fdt32_t         card_detect_delay;
85             fdt32_t         clock_freq_min_max[2];
86             struct phandle_1_arg clocks[4];
87             bool            disable_wp;
88             fdt32_t         fifo_depth;
89             fdt32_t         interrupts[3];
90             fdt32_t         num_slots;
91             fdt32_t         reg[2];
92             fdt32_t         vmmc_supply;
93     };
94
95 and the following device declarations:
96
97 .. code-block:: c
98
99     /* Node /clock-controller@ff760000 index 0 */
100     ...
101
102     /* Node /dwmmc@ff0c0000 index 2 */
103     static struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc dtv_dwmmc_at_ff0c0000 = {
104             .fifo_depth             = 0x100,
105             .cap_sd_highspeed       = true,
106             .interrupts             = {0x0, 0x20, 0x4},
107             .clock_freq_min_max     = {0x61a80, 0x8f0d180},
108             .vmmc_supply            = 0xb,
109             .num_slots              = 0x1,
110             .clocks                 = {{0, 456},
111                                        {0, 68},
112                                        {0, 114},
113                                        {0, 118}},
114             .cap_mmc_highspeed      = true,
115             .disable_wp             = true,
116             .bus_width              = 0x4,
117             .u_boot_dm_pre_reloc    = true,
118             .reg                    = {0xff0c0000, 0x4000},
119             .card_detect_delay      = 0xc8,
120     };
121
122     U_BOOT_DRVINFO(dwmmc_at_ff0c0000) = {
123             .name           = "rockchip_rk3288_dw_mshc",
124             .plat       = &dtv_dwmmc_at_ff0c0000,
125             .plat_size  = sizeof(dtv_dwmmc_at_ff0c0000),
126             .parent_idx     = -1,
127     };
128
129 The device is then instantiated at run-time and the platform data can be
130 accessed using:
131
132 .. code-block:: c
133
134     struct udevice *dev;
135     struct dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc *plat = dev_get_plat(dev);
136
137 This avoids the code overhead of converting the devicetree data to
138 platform data in the driver. The `of_to_plat()` method should
139 therefore do nothing in such a driver.
140
141 Note that for the platform data to be matched with a driver, the 'name'
142 property of the `U_BOOT_DRVINFO()` declaration has to match a driver declared
143 via `U_BOOT_DRIVER()`. This effectively means that a `U_BOOT_DRIVER()` with a
144 'name' corresponding to the devicetree 'compatible' string (after converting
145 it to a valid name for C) is needed, so a dedicated driver is required for
146 each 'compatible' string.
147
148 In order to make this a bit more flexible, the `DM_DRIVER_ALIAS()` macro can be
149 used to declare an alias for a driver name, typically a 'compatible' string.
150 This macro produces no code, but is used by dtoc tool. It must be located in the
151 same file as its associated driver, ideally just after it.
152
153 The parent_idx is the index of the parent `driver_info` structure within its
154 linker list (instantiated by the `U_BOOT_DRVINFO()` macro). This is used to
155 support `dev_get_parent()`.
156
157 During the build process dtoc parses both `U_BOOT_DRIVER()` and
158 `DM_DRIVER_ALIAS()` to build a list of valid driver names and driver aliases.
159 If the 'compatible' string used for a device does not not match a valid driver
160 name, it will be checked against the list of driver aliases in order to get the
161 right driver name to use. If in this step there is no match found a warning is
162 issued to avoid run-time failures.
163
164 Where a node has multiple compatible strings, dtoc generates a `#define` to
165 make them equivalent, e.g.:
166
167 .. code-block:: c
168
169     #define dtd_rockchip_rk3299_dw_mshc dtd_rockchip_rk3288_dw_mshc
170
171
172 Converting of-platdata to a useful form
173 ---------------------------------------
174
175 Of course it would be possible to use the of-platdata directly in your driver
176 whenever configuration information is required. However this means that the
177 driver will not be able to support devicetree, since the of-platdata
178 structure is not available when devicetree is used. It would make no sense
179 to use this structure if devicetree were available, since the structure has
180 all the limitations metioned in caveats below.
181
182 Therefore it is recommended that the of-platdata structure should be used
183 only in the `probe()` method of your driver. It cannot be used in the
184 `of_to_plat()` method since this is not called when platform data is
185 already present.
186
187
188 How to structure your driver
189 ----------------------------
190
191 Drivers should always support devicetree as an option. The of-platdata
192 feature is intended as a add-on to existing drivers.
193
194 Your driver should convert the plat struct in its `probe()` method. The
195 existing devicetree decoding logic should be kept in the
196 `of_to_plat()` method and wrapped with `#if`.
197
198 For example:
199
200 .. code-block:: c
201
202     #include <dt-structs.h>
203
204     struct mmc_plat {
205     #if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
206             /* Put this first since driver model will copy the data here */
207             struct dtd_mmc dtplat;
208     #endif
209             /*
210              * Other fields can go here, to be filled in by decoding from
211              * the devicetree (or the C structures when of-platdata is used).
212              */
213             int fifo_depth;
214     };
215
216     static int mmc_of_to_plat(struct udevice *dev)
217     {
218     #if !CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
219             /* Decode the devicetree data */
220             struct mmc_plat *plat = dev_get_plat(dev);
221             const void *blob = gd->fdt_blob;
222             int node = dev_of_offset(dev);
223
224             plat->fifo_depth = fdtdec_get_int(blob, node, "fifo-depth", 0);
225     #endif
226
227             return 0;
228     }
229
230     static int mmc_probe(struct udevice *dev)
231     {
232             struct mmc_plat *plat = dev_get_plat(dev);
233
234     #if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)
235             /* Decode the of-platdata from the C structures */
236             struct dtd_mmc *dtplat = &plat->dtplat;
237
238             plat->fifo_depth = dtplat->fifo_depth;
239     #endif
240             /* Set up the device from the plat data */
241             writel(plat->fifo_depth, ...)
242     }
243
244     static const struct udevice_id mmc_ids[] = {
245             { .compatible = "vendor,mmc" },
246             { }
247     };
248
249     U_BOOT_DRIVER(mmc_drv) = {
250             .name           = "mmc_drv",
251             .id             = UCLASS_MMC,
252             .of_match       = mmc_ids,
253             .of_to_plat = mmc_of_to_plat,
254             .probe          = mmc_probe,
255             .priv_auto = sizeof(struct mmc_priv),
256             .plat_auto = sizeof(struct mmc_plat),
257     };
258
259     DM_DRIVER_ALIAS(mmc_drv, vendor_mmc) /* matches compatible string */
260
261 Note that `struct mmc_plat` is defined in the C file, not in a header. This
262 is to avoid needing to include dt-structs.h in a header file. The idea is to
263 keep the use of each of-platdata struct to the smallest possible code area.
264 There is just one driver C file for each struct, that can convert from the
265 of-platdata struct to the standard one used by the driver.
266
267 In the case where SPL_OF_PLATDATA is enabled, `plat_auto` is
268 still used to allocate space for the platform data. This is different from
269 the normal behaviour and is triggered by the use of of-platdata (strictly
270 speaking it is a non-zero `plat_size` which triggers this).
271
272 The of-platdata struct contents is copied from the C structure data to the
273 start of the newly allocated area. In the case where devicetree is used,
274 the platform data is allocated, and starts zeroed. In this case the
275 `of_to_plat()` method should still set up the platform data (and the
276 of-platdata struct will not be present).
277
278 SPL must use either of-platdata or devicetree. Drivers cannot use both at
279 the same time, but they must support devicetree. Supporting of-platdata is
280 optional.
281
282 The devicetree becomes inaccessible when CONFIG_SPL_OF_PLATDATA is enabled,
283 since the devicetree access code is not compiled in. A corollary is that
284 a board can only move to using of-platdata if all the drivers it uses support
285 it. There would be little point in having some drivers require the device
286 tree data, since then libfdt would still be needed for those drivers and
287 there would be no code-size benefit.
288
289
290 Build-time instantiation
291 ------------------------
292
293 Even with of-platdata there is a fair amount of code required in driver model.
294 It is possible to have U-Boot handle the instantiation of devices at build-time,
295 so avoiding the need for the `device_bind()` code and some parts of
296 `device_probe()`.
297
298 The feature is enabled by CONFIG_OF_PLATDATA_INST.
299
300 Here is an example device, as generated by dtoc::
301
302    /*
303     * Node /serial index 6
304     * driver sandbox_serial parent root_driver
305    */
306
307    #include <asm/serial.h>
308    struct sandbox_serial_plat __attribute__ ((section (".priv_data")))
309       _sandbox_serial_plat_serial = {
310       .dtplat = {
311          .sandbox_text_colour   = "cyan",
312       },
313    };
314    #include <asm/serial.h>
315    u8 _sandbox_serial_priv_serial[sizeof(struct sandbox_serial_priv)]
316       __attribute__ ((section (".priv_data")));
317    #include <serial.h>
318    u8 _sandbox_serial_uc_priv_serial[sizeof(struct serial_dev_priv)]
319       __attribute__ ((section (".priv_data")));
320
321    DM_DEVICE_INST(serial) = {
322       .driver     = DM_DRIVER_REF(sandbox_serial),
323       .name       = "sandbox_serial",
324       .plat_      = &_sandbox_serial_plat_serial,
325       .priv_      = _sandbox_serial_priv_serial,
326       .uclass     = DM_UCLASS_REF(serial),
327       .uclass_priv_ = _sandbox_serial_uc_priv_serial,
328       .uclass_node   = {
329          .prev = &DM_UCLASS_REF(serial)->dev_head,
330          .next = &DM_UCLASS_REF(serial)->dev_head,
331       },
332       .child_head   = {
333          .prev = &DM_DEVICE_REF(serial)->child_head,
334          .next = &DM_DEVICE_REF(serial)->child_head,
335       },
336       .sibling_node   = {
337          .prev = &DM_DEVICE_REF(i2c_at_0)->sibling_node,
338          .next = &DM_DEVICE_REF(spl_test)->sibling_node,
339       },
340       .seq_ = 0,
341    };
342
343 Here is part of the driver, for reference::
344
345    static const struct udevice_id sandbox_serial_ids[] = {
346       { .compatible = "sandbox,serial" },
347       { }
348    };
349
350    U_BOOT_DRIVER(sandbox_serial) = {
351       .name   = "sandbox_serial",
352       .id   = UCLASS_SERIAL,
353       .of_match    = sandbox_serial_ids,
354       .of_to_plat  = sandbox_serial_of_to_plat,
355       .plat_auto   = sizeof(struct sandbox_serial_plat),
356       .priv_auto   = sizeof(struct sandbox_serial_priv),
357       .probe = sandbox_serial_probe,
358       .remove = sandbox_serial_remove,
359       .ops   = &sandbox_serial_ops,
360       .flags = DM_FLAG_PRE_RELOC,
361    };
362
363
364 The `DM_DEVICE_INST()` macro declares a struct udevice so you can see that the
365 members are from that struct. The private data is declared immediately above,
366 as `_sandbox_serial_priv_serial`, so there is no need for run-time memory
367 allocation. The #include lines are generated as well, since dtoc searches the
368 U-Boot source code for the definition of `struct sandbox_serial_priv` and adds
369 the relevant header so that the code will compile without errors.
370
371 The `plat_` member is set to the dtv data which is declared immediately above
372 the device. This is similar to how it would look without of-platdata-inst, but
373 node that the `dtplat` member inside is part of the wider
374 `_sandbox_serial_plat_serial` struct. This is because the driver declares its
375 own platform data, and the part generated by dtoc can only be a portion of it.
376 The `dtplat` part is always first in the struct. If the device has no
377 `.plat_auto` field, then a simple dtv struct can be used as with this example::
378
379    static struct dtd_sandbox_clk dtv_clk_sbox = {
380       .assigned_clock_rates   = 0x141,
381       .assigned_clocks   = {0x7, 0x3},
382    };
383
384    #include <asm/clk.h>
385    u8 _sandbox_clk_priv_clk_sbox[sizeof(struct sandbox_clk_priv)]
386       __attribute__ ((section (".priv_data")));
387
388    DM_DEVICE_INST(clk_sbox) = {
389       .driver    = DM_DRIVER_REF(sandbox_clk),
390       .name      = "sandbox_clk",
391       .plat_     = &dtv_clk_sbox,
392
393 Here is part of the driver, for reference::
394
395    static const struct udevice_id sandbox_clk_ids[] = {
396       { .compatible = "sandbox,clk" },
397       { }
398    };
399
400    U_BOOT_DRIVER(sandbox_clk) = {
401       .name       = "sandbox_clk",
402       .id         = UCLASS_CLK,
403       .of_match   = sandbox_clk_ids,
404       .ops        = &sandbox_clk_ops,
405       .probe      = sandbox_clk_probe,
406       .priv_auto  = sizeof(struct sandbox_clk_priv),
407    };
408
409
410 You can see that `dtv_clk_sbox` just has the devicetree contents and there is
411 no need for the `dtplat` separation, since the driver has no platform data of
412 its own, besides that provided by the devicetree (i.e. no `.plat_auto` field).
413
414 The doubly linked lists are handled by explicitly declaring the value of each
415 node, as you can see with the `.prev` and `.next` values in the example above.
416 Since dtoc knows the order of devices it can link them into the appropriate
417 lists correctly.
418
419 One of the features of driver model is the ability for a uclass to have a
420 small amount of private data for each device in that uclass. This is used to
421 provide a generic data structure that the uclass can use for all devices, thus
422 allowing generic features to be implemented in common code. An example is I2C,
423 which stores the bus speed there.
424
425 Similarly, parent devices can have data associated with each of their children.
426 This is used to provide information common to all children of a particular bus.
427 For an I2C bus, this is used to store the I2C address of each child on the bus.
428
429 This is all handled automatically by dtoc::
430
431    #include <asm/i2c.h>
432    u8 _sandbox_i2c_priv_i2c_at_0[sizeof(struct sandbox_i2c_priv)]
433       __attribute__ ((section (".priv_data")));
434    #include <i2c.h>
435    u8 _sandbox_i2c_uc_priv_i2c_at_0[sizeof(struct dm_i2c_bus)]
436       __attribute__ ((section (".priv_data")));
437
438    DM_DEVICE_INST(i2c_at_0) = {
439       .driver      = DM_DRIVER_REF(sandbox_i2c),
440       .name      = "sandbox_i2c",
441       .plat_   = &dtv_i2c_at_0,
442       .priv_      = _sandbox_i2c_priv_i2c_at_0,
443       .uclass   = DM_UCLASS_REF(i2c),
444       .uclass_priv_ = _sandbox_i2c_uc_priv_i2c_at_0,
445      ...
446
447 Part of driver, for reference::
448
449    static const struct udevice_id sandbox_i2c_ids[] = {
450       { .compatible = "sandbox,i2c" },
451       { }
452    };
453
454    U_BOOT_DRIVER(sandbox_i2c) = {
455       .name   = "sandbox_i2c",
456       .id   = UCLASS_I2C,
457       .of_match = sandbox_i2c_ids,
458       .ops   = &sandbox_i2c_ops,
459       .priv_auto   = sizeof(struct sandbox_i2c_priv),
460    };
461
462 Part of I2C uclass, for reference::
463
464    UCLASS_DRIVER(i2c) = {
465       .id         = UCLASS_I2C,
466       .name       = "i2c",
467       .flags      = DM_UC_FLAG_SEQ_ALIAS,
468       .post_bind  = i2c_post_bind,
469       .pre_probe  = i2c_pre_probe,
470       .post_probe = i2c_post_probe,
471       .per_device_auto   = sizeof(struct dm_i2c_bus),
472       .per_child_plat_auto   = sizeof(struct dm_i2c_chip),
473       .child_post_bind = i2c_child_post_bind,
474    };
475
476 Here, `_sandbox_i2c_uc_priv_i2c_at_0` is required by the uclass but is declared
477 in the device, as required by driver model. The required header file is included
478 so that the code will compile without errors. A similar mechanism is used for
479 child devices, but is not shown by this example.
480
481 It would not be that useful to avoid binding devices but still need to allocate
482 uclasses at runtime. So dtoc generates uclass instances as well::
483
484    struct list_head uclass_head = {
485       .prev = &DM_UCLASS_REF(serial)->sibling_node,
486       .next = &DM_UCLASS_REF(clk)->sibling_node,
487    };
488
489    DM_UCLASS_INST(clk) = {
490       .uc_drv      = DM_UCLASS_DRIVER_REF(clk),
491       .sibling_node   = {
492          .prev = &uclass_head,
493          .next = &DM_UCLASS_REF(i2c)->sibling_node,
494       },
495       .dev_head   = {
496          .prev = &DM_DEVICE_REF(clk_sbox)->uclass_node,
497          .next = &DM_DEVICE_REF(clk_fixed)->uclass_node,
498       },
499    };
500
501 At the top is the list head. Driver model uses this on start-up, instead of
502 creating its own.
503
504 Below that are a set of `DM_UCLASS_INST()` macros, each declaring a
505 `struct uclass`. The doubly linked lists work as for devices.
506
507 All private data is placed into a `.priv_data` section so that it is contiguous
508 in the resulting output binary.
509
510
511 Indexes
512 -------
513
514 U-Boot stores drivers, devices and many other things in linker_list structures.
515 These are sorted by name, so dtoc knows the order that they will appear when
516 the linker runs. Each driver_info / udevice is referenced by its index in the
517 linker_list array, called 'idx' in the code.
518
519 When CONFIG_OF_PLATDATA_INST is enabled, idx is the udevice index, otherwise it
520 is the driver_info index. In either case, indexes are used to reference devices
521 using device_get_by_ofplat_idx(). This allows phandles to work as expected.
522
523
524 Phases
525 ------
526
527 U-Boot operates in several phases, typically TPL, SPL and U-Boot proper.
528 The latter does not use dtoc.
529
530 In some rare cases different drivers are used for two phases. For example,
531 in TPL it may not be necessary to use the full PCI subsystem, so a simple
532 driver can be used instead.
533
534 This works in the build system simply by compiling in one driver or the
535 other (e.g. PCI driver + uclass for SPL; simple_bus for TPL). But dtoc has
536 no way of knowing which code is compiled in for which phase, since it does
537 not inspect Makefiles or dependency graphs.
538
539 So to make this work for dtoc, we need to be able to explicitly mark
540 drivers with their phase. This is done by adding a macro to the driver::
541
542    /* code in tpl.c only compiled into TPL */
543    U_BOOT_DRIVER(pci_x86) = {
544       .name   = "pci_x86",
545       .id   = UCLASS_SIMPLE_BUS,
546       .of_match = of_match_ptr(tpl_fake_pci_ids),
547       DM_PHASE(tpl)
548    };
549
550
551    /* code in pci_x86.c compiled into SPL and U-Boot proper */
552    U_BOOT_DRIVER(pci_x86) = {
553       .name   = "pci_x86",
554       .id   = UCLASS_PCI,
555       .of_match = pci_x86_ids,
556       .ops   = &pci_x86_ops,
557    };
558
559
560 Notice that the second driver has the same name but no DM_PHASE(), so it will be
561 used for SPL and U-Boot.
562
563 Note also that this only affects the code generated by dtoc. You still need to
564 make sure that only the required driver is build into each phase.
565
566
567 Header files
568 ------------
569
570 With OF_PLATDATA_INST, dtoc must include the correct header file in the
571 generated code for any structs that are used, so that the code will compile.
572 For example, if `struct ns16550_plat` is used, the code must include the
573 `ns16550.h` header file.
574
575 Typically dtoc can detect the header file needed for a driver by looking
576 for the structs that it uses. For example, if a driver as a `.priv_auto`
577 that uses `struct ns16550_plat`, then dtoc can search header files for the
578 definition of that struct and use the file.
579
580 In some cases, enums are used in drivers, typically with the `.data` field
581 of `struct udevice_id`. Since dtoc does not support searching for these,
582 you must use the `DM_HDR()` macro to tell dtoc which header to use. This works
583 as a macro included in the driver definition::
584
585    static const struct udevice_id apl_syscon_ids[] = {
586       { .compatible = "intel,apl-punit", .data = X86_SYSCON_PUNIT },
587       { }
588    };
589
590    U_BOOT_DRIVER(intel_apl_punit) = {
591       .name       = "intel_apl_punit",
592       .id         = UCLASS_SYSCON,
593       .of_match   = apl_syscon_ids,
594       .probe      = apl_punit_probe,
595       DM_HEADER(<asm/cpu.h>)    /* for X86_SYSCON_PUNIT */
596    };
597
598
599
600 Caveats
601 -------
602
603 There are various complications with this feature which mean it should only
604 be used when strictly necessary, i.e. in SPL with limited memory. Notable
605 caveats include:
606
607    - Device tree does not describe data types. But the C code must define a
608      type for each property. These are guessed using heuristics which
609      are wrong in several fairly common cases. For example an 8-byte value
610      is considered to be a 2-item integer array, and is byte-swapped. A
611      boolean value that is not present means 'false', but cannot be
612      included in the structures since there is generally no mention of it
613      in the devicetree file.
614
615    - Naming of nodes and properties is automatic. This means that they follow
616      the naming in the devicetree, which may result in C identifiers that
617      look a bit strange.
618
619    - It is not possible to find a value given a property name. Code must use
620      the associated C member variable directly in the code. This makes
621      the code less robust in the face of devicetree changes. To avoid having
622      a second struct with similar members and names you need to explicitly
623      declare it as an alias with `DM_DRIVER_ALIAS()`.
624
625    - The platform data is provided to drivers as a C structure. The driver
626      must use the same structure to access the data. Since a driver
627      normally also supports devicetree it must use `#ifdef` to separate
628      out this code, since the structures are only available in SPL. This could
629      be fixed fairly easily by making the structs available outside SPL, so
630      that `IS_ENABLED()` could be used.
631
632    - With CONFIG_OF_PLATDATA_INST all binding happens at build-time, meaning
633      that (by default) it is not possible to call `device_bind()` from C code.
634      This means that all devices must have an associated devicetree node and
635      compatible string. For example if a GPIO device currently creates child
636      devices in its `bind()` method, it will not work with
637      CONFIG_OF_PLATDATA_INST. Arguably this is bad practice anyway and the
638      devicetree binding should be updated to declare compatible strings for
639      the child devices. It is possible to disable OF_PLATDATA_NO_BIND but this
640      is not recommended since it increases code size.
641
642
643 Internals
644 ---------
645
646 Generated files
647 ```````````````
648
649 When enabled, dtoc generates the following five files:
650
651 include/generated/dt-decl.h (OF_PLATDATA_INST only)
652    Contains declarations for all drivers, devices and uclasses. This allows
653    any `struct udevice`, `struct driver` or `struct uclass` to be located by its
654    name
655
656 include/generated/dt-structs-gen.h
657    Contains the struct definitions for the devicetree nodes that are used. This
658    is the same as without OF_PLATDATA_INST
659
660 spl/dts/dt-plat.c (only with !OF_PLATDATA_INST)
661    Contains the `U_BOOT_DRVINFO()` declarations that U-Boot uses to bind devices
662    at start-up. See above for an example
663
664 spl/dts/dt-device.c (only with OF_PLATDATA_INST)
665    Contains `DM_DEVICE_INST()` declarations for each device that can be used at
666    run-time. These are declared in the file along with any private/platform data
667    that they use. Every device has an idx, as above. Since each device must be
668    part of a double-linked list, the nodes are declared in the code as well.
669
670 spl/dts/dt-uclass.c (only with OF_PLATDATA_INST)
671    Contains `DM_UCLASS_INST()` declarations for each uclass that can be used at
672    run-time. These are declared in the file along with any private data
673    associated with the uclass itself (the `.priv_auto` member). Since each
674    uclass must be part of a double-linked list, the nodes are declared in the
675    code as well.
676
677 The dt-structs.h file includes the generated file
678 `(include/generated/dt-structs.h`) if CONFIG_SPL_OF_PLATDATA is enabled.
679 Otherwise (such as in U-Boot proper) these structs are not available. This
680 prevents them being used inadvertently. All usage must be bracketed with
681 `#if CONFIG_IS_ENABLED(OF_PLATDATA)`.
682
683 The dt-plat.c file contains the device declarations and is is built in
684 spl/dt-plat.c.
685
686
687 CONFIG options
688 ``````````````
689
690 Several CONFIG options are used to control the behaviour of of-platdata, all
691 available for both SPL and TPL:
692
693 OF_PLATDATA
694    This is the main option which enables the of-platdata feature
695
696 OF_PLATDATA_PARENT
697    This allows `device_get_parent()` to work. Without this, all devices exist as
698    direct children of the root node. This option is highly desirable (if not
699    always absolutely essential) for buses such as I2C.
700
701 OF_PLATDATA_INST
702    This controls the instantiation of devices at build time. With it disabled,
703    only `U_BOOT_DRVINFO()` records are created, with U-Boot handling the binding
704    in `device_bind()` on start-up. With it enabled, only `DM_DEVICE_INST()` and
705    `DM_UCLASS_INST()` records are created, and `device_bind()` is not needed at
706    runtime.
707
708 OF_PLATDATA_NO_BIND
709    This controls whether `device_bind()` is supported. It is enabled by default
710    with OF_PLATDATA_INST since code-size reduction is really the main point of
711    the feature. It can be disabled if needed but is not likely to be supported
712    in the long term.
713
714 OF_PLATDATA_DRIVER_RT
715    This controls whether the `struct driver_rt` records are used by U-Boot.
716    Normally when a device is bound, U-Boot stores the device pointer in one of
717    these records. There is one for every `struct driver_info` in the system,
718    i.e. one for every device that is bound from those records. It provides a
719    way to locate a device in the code and is used by
720    `device_get_by_ofplat_idx()`. This option is always enabled with of-platdata,
721    provided OF_PLATDATA_INST is not. In that case the records are useless since
722    we don't have any `struct driver_info` records.
723
724 OF_PLATDATA_RT
725    This controls whether the `struct udevice_rt` records are used by U-Boot.
726    It moves the updatable fields from `struct udevice` (currently only `flags`)
727    into a separate structure, allowing the records to be kept in read-only
728    memory. It is generally enabled if OF_PLATDATA_INST is enabled. This option
729    also controls whether the private data is used in situ, or first copied into
730    an allocated region. Again this is to allow the private data declared by
731    dtoc-generated code to be in read-only memory. Note that access to private
732    data must be done via accessor functions, such as `dev_get_priv()`, so that
733    the relocation is handled.
734
735 READ_ONLY
736    This indicates that the data generated by dtoc should not be modified. Only
737    a few fields actually do get changed in U-Boot, such as device flags. This
738    option causes those to move into an allocated space (see OF_PLATDATA_RT).
739    Also, since updating doubly linked lists is generally impossible when some of
740    the nodes cannot be updated, OF_PLATDATA_NO_BIND is enabled.
741
742 Data structures
743 ```````````````
744
745 A few extra data structures are used with of-platdata:
746
747 `struct udevice_rt`
748    Run-time information for devices. When OF_PLATDATA_RT is enabled, this holds
749    the flags for each device, so that `struct udevice` can remain unchanged by
750    U-Boot, and potentially reside in read-only memory. Access to flags is then
751    via functions like `dev_get_flags()` and `dev_or_flags()`. This data
752    structure is allocated on start-up, where the private data is also copied.
753    All flags values start at 0 and any changes are handled by `dev_or_flags()`
754    and `dev_bic_flags()`. It would be more correct for the flags to be set to
755    `DM_FLAG_BOUND`, or perhaps `DM_FLAG_BOUND | DM_FLAG_ALLOC_PDATA`, but since
756    there is no code to bind/unbind devices and no code to allocate/free
757    private data / platform data, it doesn't matter.
758
759 `struct driver_rt`
760    Run-time information for `struct driver_info` records. When
761    OF_PLATDATA_DRIVER_RT is enabled, this holds a pointer to the device
762    created by each record. This is needed so that is it possible to locate a
763    device from C code. Specifically, the code can use `DM_DRVINFO_GET(name)` to
764    get a reference to a particular `struct driver_info`, with `name` being the
765    name of the devicetree node. This is very convenient. It is also fast, since
766    no    searching or string comparison is needed. This data structure is
767    allocated    on start-up, filled out by `device_bind()` and used by
768    `device_get_by_ofplat_idx()`.
769
770 Other changes
771 `````````````
772
773 Some other changes are made with of-platdata:
774
775 Accessor functions
776    Accessing private / platform data via functions such as `dev_get_priv()` has
777    always been encouraged. With OF_PLATDATA_RT this is essential, since the
778    `priv_` and `plat_`  (etc.) values point to the data generated by dtoc, not
779    the read-write copy that is sometimes made on start-up. Changing the
780    private / platform data  pointers has always been discouraged (the API is
781    marked internal) but with OF_PLATDATA_RT this is not currently supported in
782    general, since it assumes that all such pointers point to the relocated data.
783    Note also that the renaming of struct members to have a trailing underscore
784    was partly done to make people aware that they should not be accessed
785    directly.
786
787 `gd->uclass_root_s`
788    Normally U-Boot sets up the head of the uclass list here and makes
789    `gd->uclass_root` point to it. With OF_PLATDATA_INST, dtoc generates a
790    declaration of `uclass_head` in `dt-uclass.c` since it needs to link the
791    head node into the list. In that case, `gd->uclass_root_s` is not used and
792    U-Boot just makes `gd->uclass_root` point to `uclass_head`.
793
794 `gd->dm_driver_rt`
795    This holds a pointer to a list of `struct driver_rt` records, one for each
796    `struct driver_info`. The list is in alphabetical order by the name used
797    in `U_BOOT_DRVINFO(name)` and indexed by idx, with the first record having
798    an index of 0. It is only used if OF_PLATDATA_INST is not enabled. This is
799    accessed via macros so that it can be used inside IS_ENABLED(), rather than
800    requiring #ifdefs in the C code when it is not present.
801
802 `gd->dm_udevice_rt`
803    This holds a pointer to a list of `struct udevice_rt` records, one for each
804    `struct udevice`. The list is in alphabetical order by the name used
805    in `DM_DEVICE_INST(name)` (a C version of the devicetree node) and indexed by
806    idx, with the first record having an index of 0. It is only used if
807    OF_PLATDATA_INST is enabled. This is accessed via macros so that it can be
808    used inside `IS_ENABLED()`, rather than requiring #ifdefs in the C code when
809    it is not present.
810
811 `gd->dm_priv_base`
812    When OF_PLATDATA_RT is enabled, the private/platform data for each device is
813    copied into an allocated region by U-Boot on start-up. This points to that
814    region. All calls to accessor functions (e.g. `dev_get_priv()`) then
815    translate from the pointer provided by the caller (assumed to lie between
816    `__priv_data_start` and `__priv_data_end`) to the new allocated region. This
817    member is accessed via macros so that it can be used inside IS_ENABLED(),
818    rather than required #ifdefs in the C code when it is not present.
819
820 `struct udevice->flags_`
821    When OF_PLATDATA_RT is enabled, device flags are no-longer part of
822    `struct udevice`, but are instead kept in `struct udevice_rt`, as described
823    above. Flags are accessed via functions, such as `dev_get_flags()` and
824    `dev_or_flags()`.
825
826 `struct udevice->node_`
827    When OF_PLATDATA is enabled, there is no devicetree at runtime, so no need
828    for this field. It is removed, just to save space.
829
830 `DM_PHASE`
831    This macro is used to indicate which phase of U-Boot a driver is intended
832    for. See above for details.
833
834 `DM_HDR`
835    This macro is used to indicate which header file dtoc should use to allow
836    a driver declaration to compile correctly. See above for details.
837
838 `device_get_by_ofplat_idx()`
839    There used to be a function called `device_get_by_driver_info()` which
840    looked up a `struct driver_info` pointer and returned the `struct udevice`
841    that was created from it. It was only available for use with of-platdata.
842    This has been removed in favour of `device_get_by_ofplat_idx()` which uses
843    `idx`, the index of the `struct driver_info` or `struct udevice` in the
844    linker_list. Similarly, the `struct phandle_0_arg` (etc.) structs have been
845    updated to use this index instead of a pointer to `struct driver_info`.
846
847 `DM_DRVINFO_GET`
848    This has been removed since we now use indexes to obtain a driver from
849    `struct phandle_0_arg` and the like.
850
851 Two-pass binding
852    The original of-platdata tried to order `U_BOOT_DRVINFO()` in the generated
853    files so as to have parents declared ahead of children. This was convenient
854    as it avoided any special code in U-Boot. With OF_PLATDATA_INST this does
855    not work as the idx value relies on using alphabetical order for everything,
856    so that dtoc and U-Boot's linker_lists agree on the idx value. Devices are
857    then bound in order of idx, having no regard to parent/child relationships.
858    For this reason, device binding now hapens in multiple passes, with parents
859    being bound before their children. This is important so that children can
860    find their parents in the bind() method if needed.
861
862 Root device
863    The root device is generally bound by U-Boot but with OF_PLATDATA_INST it
864    cannot be, since binding needs to be done at build time. So in this case
865    dtoc sets up a root device using `DM_DEVICE_INST()` in `dt-device.c` and
866    U-Boot makes use of that. When OF_PLATDATA_INST is not enabled, U-Boot
867    generally ignores the root node and does not create a `U_BOOT_DRVINFO()`
868    record for it. This means that the idx numbers used by `struct driver_info`
869    (when OF_PLATDATA_INST is disabled) and the idx numbers used by
870    `struct udevice` (when OF_PLATDATA_INST is enabled) differ, since one has a
871    root node and the other does not. This does not actually matter, since only
872    one of them is actually used for any particular build, but it is worth
873    keeping in mind if comparing index values and switching OF_PLATDATA_INST on
874    and off.
875
876 `__priv_data_start` and `__priv_data_end`
877    The private/platform data declared by dtoc is all collected together in
878    a linker section and these symbols mark the start and end of it. This allows
879    U-Boot to relocate the area to a new location if needed (with
880    OF_PLATDATA_RT)
881
882 `dm_priv_to_rw()`
883    This function converts a private- or platform-data pointer value generated by
884    dtoc into one that can be used by U-Boot. It is a NOP unless OF_PLATDATA_RT
885    is enabled, in which case it translates the address to the relocated
886    region. See above for more information.
887
888 The dm_populate_phandle_data() function that was previous needed has now been
889 removed, since dtoc can address the drivers directly from dt-plat.c and does
890 not need to fix up things at runtime.
891
892 The pylibfdt Python module is used to access the devicetree.
893
894
895 Credits
896 -------
897
898 This is an implementation of an idea by Tom Rini <trini@konsulko.com>.
899
900
901 Future work
902 -----------
903 - Consider programmatically reading binding files instead of devicetree
904   contents
905 - Allow IS_ENABLED() to be used in the C code instead of #if
906
907
908 .. Simon Glass <sjg@chromium.org>
909 .. Google, Inc
910 .. 6/6/16
911 .. Updated Independence Day 2016
912 .. Updated 1st October 2020
913 .. Updated 5th February 2021