Documentation/driver-api/fpga/fpga-mgr.rst

   1 FPGA Manager
   2 ============
   3
   4 Overview
   5 --------
   6
   7 The FPGA manager core exports a set of functions for programming an FPGA with
   8 an image.  The API is manufacturer agnostic.  All manufacturer specifics are
   9 hidden away in a low level driver which registers a set of ops with the core.
  10 The FPGA image data itself is very manufacturer specific, but for our purposes
  11 it's just binary data.  The FPGA manager core won't parse it.
  12
  13 The FPGA image to be programmed can be in a scatter gather list, a single
  14 contiguous buffer, or a firmware file.  Because allocating contiguous kernel
  15 memory for the buffer should be avoided, users are encouraged to use a scatter
  16 gather list instead if possible.
  17
  18 The particulars for programming the image are presented in a structure (struct
  19 fpga_image_info).  This struct contains parameters such as pointers to the
  20 FPGA image as well as image-specific particulars such as whether the image was
  21 built for full or partial reconfiguration.
  22
  23 How to support a new FPGA device
  24 --------------------------------
  25
  26 To add another FPGA manager, write a driver that implements a set of ops.  The
  27 probe function calls fpga_mgr_register(), such as::
  28
  29         static const struct fpga_manager_ops socfpga_fpga_ops = {
  30                 .write_init = socfpga_fpga_ops_configure_init,
  31                 .write = socfpga_fpga_ops_configure_write,
  32                 .write_complete = socfpga_fpga_ops_configure_complete,
  33                 .state = socfpga_fpga_ops_state,
  34         };
  35
  36         static int socfpga_fpga_probe(struct platform_device *pdev)
  37         {
  38                 struct device *dev = &pdev->dev;
  39                 struct socfpga_fpga_priv *priv;
  40                 struct fpga_manager *mgr;
  41                 int ret;
  42
  43                 priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
  44                 if (!priv)
  45                         return -ENOMEM;
  46
  47                 /*
  48                  * do ioremaps, get interrupts, etc. and save
  49                  * them in priv
  50                  */
  51
  52                 mgr = fpga_mgr_create(dev, "Altera SOCFPGA FPGA Manager",
  53                                       &socfpga_fpga_ops, priv);
  54                 if (!mgr)
  55                         return -ENOMEM;
  56
  57                 platform_set_drvdata(pdev, mgr);
  58
  59                 ret = fpga_mgr_register(mgr);
  60                 if (ret)
  61                         fpga_mgr_free(mgr);
  62
  63                 return ret;
  64         }
  65
  66         static int socfpga_fpga_remove(struct platform_device *pdev)
  67         {
  68                 struct fpga_manager *mgr = platform_get_drvdata(pdev);
  69
  70                 fpga_mgr_unregister(mgr);
  71
  72                 return 0;
  73         }
  74
  75
  76 The ops will implement whatever device specific register writes are needed to
  77 do the programming sequence for this particular FPGA.  These ops return 0 for
  78 success or negative error codes otherwise.
  79
  80 The programming sequence is::
  81  1. .write_init
  82  2. .write or .write_sg (may be called once or multiple times)
  83  3. .write_complete
  84
  85 The .write_init function will prepare the FPGA to receive the image data.  The
  86 buffer passed into .write_init will be atmost .initial_header_size bytes long,
  87 if the whole bitstream is not immediately available then the core code will
  88 buffer up at least this much before starting.
  89
  90 The .write function writes a buffer to the FPGA. The buffer may be contain the
  91 whole FPGA image or may be a smaller chunk of an FPGA image.  In the latter
  92 case, this function is called multiple times for successive chunks. This interface
  93 is suitable for drivers which use PIO.
  94
  95 The .write_sg version behaves the same as .write except the input is a sg_table
  96 scatter list. This interface is suitable for drivers which use DMA.
  97
  98 The .write_complete function is called after all the image has been written
  99 to put the FPGA into operating mode.
 100
 101 The ops include a .state function which will read the hardware FPGA manager and
 102 return a code of type enum fpga_mgr_states.  It doesn't result in a change in
 103 hardware state.
 104
 105 How to write an image buffer to a supported FPGA
 106 ------------------------------------------------
 107
 108 Some sample code::
 109
 110         #include <linux/fpga/fpga-mgr.h>
 111
 112         struct fpga_manager *mgr;
 113         struct fpga_image_info *info;
 114         int ret;
 115
 116         /*
 117          * Get a reference to FPGA manager.  The manager is not locked, so you can
 118          * hold onto this reference without it preventing programming.
 119          *
 120          * This example uses the device node of the manager.  Alternatively, use
 121          * fpga_mgr_get(dev) instead if you have the device.
 122          */
 123         mgr = of_fpga_mgr_get(mgr_node);
 124
 125         /* struct with information about the FPGA image to program. */
 126         info = fpga_image_info_alloc(dev);
 127
 128         /* flags indicates whether to do full or partial reconfiguration */
 129         info->flags = FPGA_MGR_PARTIAL_RECONFIG;
 130
 131         /*
 132          * At this point, indicate where the image is. This is pseudo-code; you're
 133          * going to use one of these three.
 134          */
 135         if (image is in a scatter gather table) {
 136
 137                 info->sgt = [your scatter gather table]
 138
 139         } else if (image is in a buffer) {
 140
 141                 info->buf = [your image buffer]
 142                 info->count = [image buffer size]
 143
 144         } else if (image is in a firmware file) {
 145
 146                 info->firmware_name = devm_kstrdup(dev, firmware_name, GFP_KERNEL);
 147
 148         }
 149
 150         /* Get exclusive control of FPGA manager */
 151         ret = fpga_mgr_lock(mgr);
 152
 153         /* Load the buffer to the FPGA */
 154         ret = fpga_mgr_buf_load(mgr, &info, buf, count);
 155
 156         /* Release the FPGA manager */
 157         fpga_mgr_unlock(mgr);
 158         fpga_mgr_put(mgr);
 159
 160         /* Deallocate the image info if you're done with it */
 161         fpga_image_info_free(info);
 162
 163 API for implementing a new FPGA Manager driver
 164 ----------------------------------------------
 165
 166 .. kernel-doc:: include/linux/fpga/fpga-mgr.h
 167    :functions: fpga_manager
 168
 169 .. kernel-doc:: include/linux/fpga/fpga-mgr.h
 170    :functions: fpga_manager_ops
 171
 172 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 173    :functions: fpga_mgr_create
 174
 175 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 176    :functions: fpga_mgr_free
 177
 178 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 179    :functions: fpga_mgr_register
 180
 181 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 182    :functions: fpga_mgr_unregister
 183
 184 API for programming a FPGA
 185 --------------------------
 186
 187 .. kernel-doc:: include/linux/fpga/fpga-mgr.h
 188    :functions: fpga_image_info
 189
 190 .. kernel-doc:: include/linux/fpga/fpga-mgr.h
 191    :functions: fpga_mgr_states
 192
 193 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 194    :functions: fpga_image_info_alloc
 195
 196 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 197    :functions: fpga_image_info_free
 198
 199 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 200    :functions: of_fpga_mgr_get
 201
 202 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 203    :functions: fpga_mgr_get
 204
 205 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 206    :functions: fpga_mgr_put
 207
 208 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 209    :functions: fpga_mgr_lock
 210
 211 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 212    :functions: fpga_mgr_unlock
 213
 214 .. kernel-doc:: include/linux/fpga/fpga-mgr.h
 215    :functions: fpga_mgr_states
 216
 217 Note - use :c:func:`fpga_region_program_fpga()` instead of :c:func:`fpga_mgr_load()`
 218
 219 .. kernel-doc:: drivers/fpga/fpga-mgr.c
 220    :functions: fpga_mgr_load