图显系统DRM的注册机制研究

全文包括如下内容


  1. 组件系统介绍
  2. component组件
    辅助单元的注册
  3. master组件
    图显控制器的注册与所有辅助单元绑定

0. 引言

kernel的图显系统已经普遍采用 DRM 架构,SoC厂商结合各自图显处理器的特点来编写代码。图显系统包括图显处理器、时序控制设备、编解码设备、PHY等,每个设备的驱动代码独立编写,最后再组织成一个整体。

linux kernel图显系统

1. 组件系统介绍

玩具车组装

上图里的玩具车由核心单元(控制器) + 辅助单元(车轮、底盘等)组成。首先安装一堆的辅助单元、最后安装控制单元。在安装控制单元的时候需要知道它和辅助单元之间的拼装关系。

kernel里的组件系统类比为上图的玩具车系统,由一个且仅支持一个的核心单元master以及一堆的辅助单元component组成。将这种思想应用到基于DRM的图显系统中,master代表图显控制器;辅助单元component,是一堆的图显控制器外围设备,如HDMI、MIPI、LVDS等等。

组件式的代码架构由Russell King设计,2014年1月份,首次提交到了内核3.13.0 rc5版本中。

author	Russell King <rmk+kernel@arm.linux.org.uk>	2014-01-10 23:23:37 +0000
committer	Greg Kroah-Hartman <gregkh@linuxfoundation.org>	2014-01-10 16:27:36 -0800
commit	2a41e6070dd7ef539d0f3b1652b4839d04378e11 (patch)
tree	9cb329a1231a1f971e6c18ff472090872adb8da2 /drivers/base/component.c
parent	d1ba277e79889085a2faec3b68b91ce89c63f888 (diff)
download	linux-2a41e6070dd7ef539d0f3b1652b4839d04378e11.tar.gz
diff --git a/drivers/base/component.c b/drivers/base/component.c
new file mode 100644
index 0000000000000..c53efe6c6d8eb
--- /dev/null
+++ b/drivers/base/component.c

组件式代码架构,由设备树代码和驱动代码组成。

  1. 设备树代码
    在设备树文件中定义一个master设备结点,以master设备结点为核心,规划和其他组件之间的 连接关系,形成一个完整的图显系统拓扑结构图。
  2. 驱动代码
    master负责绑定各个component组件,当所有组件均匹配、绑定成功后,DRM图显系统才能正常工作。任何一个组件或master结点被移除,都会引起解绑定事件并将subsystem的状态设置为down。

2. component组件

component组件的驱动程序执行probe时:

  • 通过component_add()加入组件系统
  • 通过component_del()退出组件系统

后面仅介绍component如何加入组件系统。

component驱动程序probe的最后阶段,向组件系统注册。提供master驱动程序绑定该组件时所需的回调函数,使用struct component_ops完成数据封装:

struct component_ops {
	/**
	 * @bind:
	 *
	 * Called through component_bind_all() when the aggregate driver is
	 * ready to bind the overall driver.
	 */
	int (*bind)(struct device *comp, struct device *master,
		    void *master_data);
	/**
	 * @unbind:
	 *
	 * Called through component_unbind_all() when the aggregate driver is
	 * ready to bind the overall driver, or when component_bind_all() fails
	 * part-ways through and needs to unbind some already bound components.
	 */
	void (*unbind)(struct device *comp, struct device *master,
		       void *master_data);
};
  • (*bind)
    component的绑定函数,注册ENCODER/CONECTOR等
  • (*unbind)
    component的解绑定函数,释放ENCODER/CONECTOR等

component绑定时,通常不会涉及到组件设备的寄存器配置。因此,组件设备已经完成了注册但工作不正常时,不用排查绑定过程是否有问题。

component_ops例化:

static const struct component_ops dsi_ops = {
    .bind   = dsi_bind,
    .unbind = dsi_unbind,
};

当master注册到组件系统时,通过component_bind_all()/component_unbind_all()来回调上面例化的API。

static int kirin_drm_kms_init(struct drm_device *dev,
			      const struct kirin_drm_data *driver_data)
{
	...
	/* bind and init sub drivers */
	ret = component_bind_all(dev->dev, dev);
	if (ret) {
		DRM_ERROR("failed to bind all component.\n");
		goto err_private_cleanup;
	}
 ...
 err_unbind_all:
	component_unbind_all(dev->dev, dev);
 ...
}

component使用component_add()实现向组件系统的注册

static int dsi_probe(struct platform_device *pdev)
{
 ...

	ret = dsi_parse_dt(pdev, dsi);
	if (ret)
		return ret;

	platform_set_drvdata(pdev, data);

	return component_add(&pdev->dev, &dsi_ops);
}

component注册流程:

2. master组件

2.1 获取拓扑结构

kernel DRM架构下的图显系统的各个模块,按照crtc、plane、encoder、connector等进行抽象,在设备树文件中静态规划各个模块之间的连接关系。

master驱动程序通过of_graph_get_remote_node()来解析设备树文件,获取component设备树结点。

获取component设备树结点原理

  1. 箭头1
    代表master结点,通常为图显处理器
  2. 箭头2
    代表master设备的端口。若图显处理器支持多个显示设备,此处可能会有多个port项,通过phandle标识。
  3. 箭头3
    代表master设备端口所连接的远端端口。若component设备有多个端口,通过phandle标识。
  4. 箭头4
    remote的数据类型为device_node,代表component设备树结点

of_graph_get_remote_node(),最初的定义在drivers/of/base.c中,后来由于base.c文件中代码越来越多,在2017年的6月1日由Rob Herring 在内核版本4.12.0 rc1中,将of_graph_xxx相关函数移动到了新创建的property.c里面。

获取拓扑结构流程:

2.2 匹配component的规则

常见的匹配规则有两种:

  • 基于DRM官方API
    使用这种方式的SoC厂商有ARM、STI、海思等
  • 基于设备驱动
    使用这种方式的SoC厂商有三星、rockchip、中兴等

两种匹配方式最终都会归口到component_match_add_release()这个函数。

以DRM官方的drm_of_component_match_add() API为例,总结component匹配规则的创建和应用。

master驱动在probe过程中,首先解析设备树查找其所连接的component,获取到图显系统拓扑结构。通过drm_of_component_match_add()来例化component_match数据结构。

drm_of_component_match_add()函数中的第三个参数是一个函数指针,需要驱动程序来实现钩子函数,像下面这样:

static int compare_of(struct device *dev, void *data)
{
	return dev->of_node == data;
}

其中,dev->node代表master设备树结点。

匹配component的规则例化流程

2.3 master聚合component

component_master_add_with_match()按照匹配规则来查找component。通过遍历component_match链表,若master连接的component组件都有效可用,那么调用component_master_ops.bind来实现各个组件的聚合。此处,component_bind_all()回调各component的bind函数。

master聚合所有component流程

2.4 component的bind流程

在master聚合所有component的过程中,使用find_components()发现所有的component组件后,component_bind_all()调用component_bind(),完成component的bind

static int component_bind(struct component *component, struct master *master,
	void *data)
{
	int ret;

	...

	dev_dbg(master->dev, "binding %s (ops %ps)\n",
		dev_name(component->dev), component->ops);

	ret = component->ops->bind(component->dev, master->dev, data);
	if (!ret) {
		component->bound = true;

	...

	return ret;
}

component的bind流程


上面内容,总结了master与component的注册和bind流程,kernel完成这些工作后,Linux系统中便可以看到crtc、plane、encoder等DRM模块的信息。


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