drivers/gpio/TODO

   1 This is a place for planning the ongoing long-term work in the GPIO
   2 subsystem.
   3
   4
   5 GPIO descriptors
   6
   7 Starting with commit 79a9becda894 the GPIO subsystem embarked on a journey
   8 to move away from the global GPIO numberspace and toward a descriptor-based
   9 approach. This means that GPIO consumers, drivers and machine descriptions
  10 ideally have no use or idea of the global GPIO numberspace that has/was
  11 used in the inception of the GPIO subsystem.
  12
  13 The numberspace issue is the same as to why irq is moving away from irq
  14 numbers to IRQ descriptors.
  15
  16 The underlying motivation for this is that the GPIO numberspace has become
  17 unmanageable: machine board files tend to become full of macros trying to
  18 establish the numberspace at compile-time, making it hard to add any numbers
  19 in the middle (such as if you missed a pin on a chip) without the numberspace
  20 breaking.
  21
  22 Machine descriptions such as device tree or ACPI does not have a concept of the
  23 Linux GPIO number as those descriptions are external to the Linux kernel
  24 and treat GPIO lines as abstract entities.
  25
  26 The runtime-assigned GPIO numberspace (what you get if you assign the GPIO
  27 base as -1 in struct gpio_chip) has also became unpredictable due to factors
  28 such as probe ordering and the introduction of -EPROBE_DEFER making probe
  29 ordering of independent GPIO chips essentially unpredictable, as their base
  30 number will be assigned on a first come first serve basis.
  31
  32 The best way to get out of the problem is to make the global GPIO numbers
  33 unimportant by simply not using them. GPIO descriptors deal with this.
  34
  35 Work items:
  36
  37 - Convert all GPIO device drivers to only #include <linux/gpio/driver.h>
  38
  39 - Convert all consumer drivers to only #include <linux/gpio/consumer.h>
  40
  41 - Convert all machine descriptors in "boardfiles" to only
  42   #include <linux/gpio/machine.h>, the other option being to convert it
  43   to a machine description such as device tree, ACPI or fwnode that
  44   implicitly does not use global GPIO numbers.
  45
  46 - When this work is complete (will require some of the items in the
  47   following ongoing work as well) we can delete the old global
  48   numberspace accessors from <linux/gpio.h> and eventually delete
  49   <linux/gpio.h> altogether.
  50
  51
  52 Get rid of <linux/of_gpio.h>
  53
  54 This header and helpers appeared at one point when there was no proper
  55 driver infrastructure for doing simpler MMIO GPIO devices and there was
  56 no core support for parsing device tree GPIOs from the core library with
  57 the [devm_]gpiod_get() calls we have today that will implicitly go into
  58 the device tree back-end. It is legacy and should not be used in new code.
  59
  60 Work items:
  61
  62 - Get rid of struct of_mm_gpio_chip altogether: use the generic  MMIO
  63   GPIO for all current users (see below). Delete struct of_mm_gpio_chip,
  64   to_of_mm_gpio_chip(), of_mm_gpiochip_add_data(), of_mm_gpiochip_add()
  65   of_mm_gpiochip_remove() from the kernel.
  66
  67 - Change all consumer drivers that #include <linux/of_gpio.h> to
  68   #include <linux/gpio/consumer.h> and stop doing custom parsing of the
  69   GPIO lines from the device tree. This can be tricky and often ivolves
  70   changing boardfiles, etc.
  71
  72 - Pull semantics for legacy device tree (OF) GPIO lookups into
  73   gpiolib-of.c: in some cases subsystems are doing custom flags and
  74   lookups for polarity inversion, open drain and what not. As we now
  75   handle this with generic OF bindings, pull all legacy handling into
  76   gpiolib so the library API becomes narrow and deep and handle all
  77   legacy bindings internally. (See e.g. commits 6953c57ab172,
  78   6a537d48461d etc)
  79
  80 - Delete <linux/of_gpio.h> when all the above is complete and everything
  81   uses <linux/gpio/consumer.h> or <linux/gpio/driver.h> instead.
  82
  83
  84 Get rid of <linux/gpio.h>
  85
  86 This legacy header is a one stop shop for anything GPIO is closely tied
  87 to the global GPIO numberspace. The endgame of the above refactorings will
  88 be the removal of <linux/gpio.h> and from that point only the specialized
  89 headers under <linux/gpio/*.h> will be used. This requires all the above to
  90 be completed and is expected to take a long time.
  91
  92
  93 Collect drivers
  94
  95 Collect GPIO drivers from arch/* and other places that should be placed
  96 in drivers/gpio/gpio-*. Augment platforms to create platform devices or
  97 similar and probe a proper driver in the gpiolib subsystem.
  98
  99 In some cases it makes sense to create a GPIO chip from the local driver
 100 for a few GPIOs. Those should stay where they are.
 101
 102 At the same time it makes sense to get rid of code duplication in existing or
 103 new coming drivers. For example, gpio-ml-ioh should be incorporated into
 104 gpio-pch.
 105
 106
 107 Generic MMIO GPIO
 108
 109 The GPIO drivers can utilize the generic MMIO helper library in many
 110 cases, and the helper library should be as helpful as possible for MMIO
 111 drivers. (drivers/gpio/gpio-mmio.c)
 112
 113 Work items:
 114
 115 - Look over and identify any remaining easily converted drivers and
 116   dry-code conversions to MMIO GPIO for maintainers to test
 117
 118 - Expand the MMIO GPIO or write a new library for regmap-based I/O
 119   helpers for GPIO drivers on regmap that simply use offsets
 120   0..n in some register to drive GPIO lines
 121
 122 - Expand the MMIO GPIO or write a new library for port-mapped I/O
 123   helpers (x86 inb()/outb()) and convert port-mapped I/O drivers to use
 124   this with dry-coding and sending to maintainers to test
 125
 126
 127 GPIOLIB irqchip
 128
 129 The GPIOLIB irqchip is a helper irqchip for "simple cases" that should
 130 try to cover any generic kind of irqchip cascaded from a GPIO.
 131
 132 - Look over and identify any remaining easily converted drivers and
 133   dry-code conversions to gpiolib irqchip for maintainers to test
 134
 135
 136 Increase integration with pin control
 137
 138 There are already ways to use pin control as back-end for GPIO and
 139 it may make sense to bring these subsystems closer. One reason for
 140 creating pin control as its own subsystem was that we could avoid any
 141 use of the global GPIO numbers. Once the above is complete, it may
 142 make sense to simply join the subsystems into one and make pin
 143 multiplexing, pin configuration, GPIO, etc selectable options in one
 144 and the same pin control and GPIO subsystem.
 145
 146
 147 Debugfs in place of sysfs
 148
 149 The old sysfs code that enables simple uses of GPIOs from the
 150 command line is still popular despite the existance of the proper
 151 character device. The reason is that it is simple to use on
 152 root filesystems where you only have a minimal set of tools such
 153 as "cat", "echo" etc.
 154
 155 The old sysfs still need to be strongly deprecated and removed
 156 as it relies on the global GPIO numberspace that assume a strict
 157 order of global GPIO numbers that do not change between boots
 158 and is independent of probe order.
 159
 160 To solve this and provide an ABI that people can use for hacks
 161 and development, implement a debugfs interface to manipulate
 162 GPIO lines that can do everything that sysfs can do today: one
 163 directory per gpiochip and one file entry per line:
 164
 165 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip0
 166 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip0/gpio0
 167 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip0/gpio1
 168 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip0/gpio2
 169 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip0/gpio3
 170 ...
 171 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip1
 172 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip1/gpio0
 173 /sys/kernel/debug/gpiochip/gpiochip1/gpio1
 174 ...
 175
 176 The exact files and design of the debugfs interface can be
 177 discussed but the idea is to provide a low-level access point
 178 for debugging and hacking and to expose all lines without the
 179 need of any exporting. Also provide ample ammunition to shoot
 180 oneself in the foot, because this is debugfs after all.
 181
 182
 183 Moving over to immutable irq_chip structures
 184
 185 Most of the gpio chips implementing interrupt support rely on gpiolib
 186 intercepting some of the irq_chip callbacks, preventing the structures
 187 from being made read-only and forcing duplication of structures that
 188 should otherwise be unique.
 189
 190 The solution is to call into the gpiolib code when needed (resource
 191 management, enable/disable or unmask/mask callbacks), and to let the
 192 core code know about that by exposing a flag (IRQCHIP_IMMUTABLE) in
 193 the irq_chip structure. The irq_chip structure can then be made unique
 194 and const.
 195
 196 A small number of drivers have been converted (pl061, tegra186, msm,
 197 amd, apple), and can be used as examples of how to proceed with this
 198 conversion. Note that drivers using the generic irqchip framework
 199 cannot be converted yet, but watch this space!