kernel/Documentation/devicetree/bindings/xilinx.txt

   1    d) Xilinx IP cores
   2
   3    The Xilinx EDK toolchain ships with a set of IP cores (devices) for use
   4    in Xilinx Spartan and Virtex FPGAs.  The devices cover the whole range
   5    of standard device types (network, serial, etc.) and miscellaneous
   6    devices (gpio, LCD, spi, etc).  Also, since these devices are
   7    implemented within the fpga fabric every instance of the device can be
   8    synthesised with different options that change the behaviour.
   9
  10    Each IP-core has a set of parameters which the FPGA designer can use to
  11    control how the core is synthesized.  Historically, the EDK tool would
  12    extract the device parameters relevant to device drivers and copy them
  13    into an 'xparameters.h' in the form of #define symbols.  This tells the
  14    device drivers how the IP cores are configured, but it requires the kernel
  15    to be recompiled every time the FPGA bitstream is resynthesized.
  16
  17    The new approach is to export the parameters into the device tree and
  18    generate a new device tree each time the FPGA bitstream changes.  The
  19    parameters which used to be exported as #defines will now become
  20    properties of the device node.  In general, device nodes for IP-cores
  21    will take the following form:
  22
  23         (name): (generic-name)@(base-address) {
  24                 compatible = "xlnx,(ip-core-name)-(HW_VER)"
  25                              [, (list of compatible devices), ...];
  26                 reg = <(baseaddr) (size)>;
  27                 interrupt-parent = <&interrupt-controller-phandle>;
  28                 interrupts = < ... >;
  29                 xlnx,(parameter1) = "(string-value)";
  30                 xlnx,(parameter2) = <(int-value)>;
  31         };
  32
  33         (generic-name):   an open firmware-style name that describes the
  34                         generic class of device.  Preferably, this is one word, such
  35                         as 'serial' or 'ethernet'.
  36         (ip-core-name): the name of the ip block (given after the BEGIN
  37                         directive in system.mhs).  Should be in lowercase
  38                         and all underscores '_' converted to dashes '-'.
  39         (name):         is derived from the "PARAMETER INSTANCE" value.
  40         (parameter#):   C_* parameters from system.mhs.  The C_ prefix is
  41                         dropped from the parameter name, the name is converted
  42                         to lowercase and all underscore '_' characters are
  43                         converted to dashes '-'.
  44         (baseaddr):     the baseaddr parameter value (often named C_BASEADDR).
  45         (HW_VER):       from the HW_VER parameter.
  46         (size):         the address range size (often C_HIGHADDR - C_BASEADDR + 1).
  47
  48    Typically, the compatible list will include the exact IP core version
  49    followed by an older IP core version which implements the same
  50    interface or any other device with the same interface.
  51
  52    'reg', 'interrupt-parent' and 'interrupts' are all optional properties.
  53
  54    For example, the following block from system.mhs:
  55
  56         BEGIN opb_uartlite
  57                 PARAMETER INSTANCE = opb_uartlite_0
  58                 PARAMETER HW_VER = 1.00.b
  59                 PARAMETER C_BAUDRATE = 115200
  60                 PARAMETER C_DATA_BITS = 8
  61                 PARAMETER C_ODD_PARITY = 0
  62                 PARAMETER C_USE_PARITY = 0
  63                 PARAMETER C_CLK_FREQ = 50000000
  64                 PARAMETER C_BASEADDR = 0xEC100000
  65                 PARAMETER C_HIGHADDR = 0xEC10FFFF
  66                 BUS_INTERFACE SOPB = opb_7
  67                 PORT OPB_Clk = CLK_50MHz
  68                 PORT Interrupt = opb_uartlite_0_Interrupt
  69                 PORT RX = opb_uartlite_0_RX
  70                 PORT TX = opb_uartlite_0_TX
  71                 PORT OPB_Rst = sys_bus_reset_0
  72         END
  73
  74    becomes the following device tree node:
  75
  76         opb_uartlite_0: serial@ec100000 {
  77                 device_type = "serial";
  78                 compatible = "xlnx,opb-uartlite-1.00.b";
  79                 reg = <ec100000 10000>;
  80                 interrupt-parent = <&opb_intc_0>;
  81                 interrupts = <1 0>; // got this from the opb_intc parameters
  82                 current-speed = <d#115200>;     // standard serial device prop
  83                 clock-frequency = <d#50000000>; // standard serial device prop
  84                 xlnx,data-bits = <8>;
  85                 xlnx,odd-parity = <0>;
  86                 xlnx,use-parity = <0>;
  87         };
  88
  89    Some IP cores actually implement 2 or more logical devices.  In
  90    this case, the device should still describe the whole IP core with
  91    a single node and add a child node for each logical device.  The
  92    ranges property can be used to translate from parent IP-core to the
  93    registers of each device.  In addition, the parent node should be
  94    compatible with the bus type 'xlnx,compound', and should contain
  95    #address-cells and #size-cells, as with any other bus.  (Note: this
  96    makes the assumption that both logical devices have the same bus
  97    binding.  If this is not true, then separate nodes should be used
  98    for each logical device).  The 'cell-index' property can be used to
  99    enumerate logical devices within an IP core.  For example, the
 100    following is the system.mhs entry for the dual ps2 controller found
 101    on the ml403 reference design.
 102
 103         BEGIN opb_ps2_dual_ref
 104                 PARAMETER INSTANCE = opb_ps2_dual_ref_0
 105                 PARAMETER HW_VER = 1.00.a
 106                 PARAMETER C_BASEADDR = 0xA9000000
 107                 PARAMETER C_HIGHADDR = 0xA9001FFF
 108                 BUS_INTERFACE SOPB = opb_v20_0
 109                 PORT Sys_Intr1 = ps2_1_intr
 110                 PORT Sys_Intr2 = ps2_2_intr
 111                 PORT Clkin1 = ps2_clk_rx_1
 112                 PORT Clkin2 = ps2_clk_rx_2
 113                 PORT Clkpd1 = ps2_clk_tx_1
 114                 PORT Clkpd2 = ps2_clk_tx_2
 115                 PORT Rx1 = ps2_d_rx_1
 116                 PORT Rx2 = ps2_d_rx_2
 117                 PORT Txpd1 = ps2_d_tx_1
 118                 PORT Txpd2 = ps2_d_tx_2
 119         END
 120
 121    It would result in the following device tree nodes:
 122
 123         opb_ps2_dual_ref_0: opb-ps2-dual-ref@a9000000 {
 124                 #address-cells = <1>;
 125                 #size-cells = <1>;
 126                 compatible = "xlnx,compound";
 127                 ranges = <0 a9000000 2000>;
 128                 // If this device had extra parameters, then they would
 129                 // go here.
 130                 ps2@0 {
 131                         compatible = "xlnx,opb-ps2-dual-ref-1.00.a";
 132                         reg = <0 40>;
 133                         interrupt-parent = <&opb_intc_0>;
 134                         interrupts = <3 0>;
 135                         cell-index = <0>;
 136                 };
 137                 ps2@1000 {
 138                         compatible = "xlnx,opb-ps2-dual-ref-1.00.a";
 139                         reg = <1000 40>;
 140                         interrupt-parent = <&opb_intc_0>;
 141                         interrupts = <3 0>;
 142                         cell-index = <0>;
 143                 };
 144         };
 145
 146    Also, the system.mhs file defines bus attachments from the processor
 147    to the devices.  The device tree structure should reflect the bus
 148    attachments.  Again an example; this system.mhs fragment:
 149
 150         BEGIN ppc405_virtex4
 151                 PARAMETER INSTANCE = ppc405_0
 152                 PARAMETER HW_VER = 1.01.a
 153                 BUS_INTERFACE DPLB = plb_v34_0
 154                 BUS_INTERFACE IPLB = plb_v34_0
 155         END
 156
 157         BEGIN opb_intc
 158                 PARAMETER INSTANCE = opb_intc_0
 159                 PARAMETER HW_VER = 1.00.c
 160                 PARAMETER C_BASEADDR = 0xD1000FC0
 161                 PARAMETER C_HIGHADDR = 0xD1000FDF
 162                 BUS_INTERFACE SOPB = opb_v20_0
 163         END
 164
 165         BEGIN opb_uart16550
 166                 PARAMETER INSTANCE = opb_uart16550_0
 167                 PARAMETER HW_VER = 1.00.d
 168                 PARAMETER C_BASEADDR = 0xa0000000
 169                 PARAMETER C_HIGHADDR = 0xa0001FFF
 170                 BUS_INTERFACE SOPB = opb_v20_0
 171         END
 172
 173         BEGIN plb_v34
 174                 PARAMETER INSTANCE = plb_v34_0
 175                 PARAMETER HW_VER = 1.02.a
 176         END
 177
 178         BEGIN plb_bram_if_cntlr
 179                 PARAMETER INSTANCE = plb_bram_if_cntlr_0
 180                 PARAMETER HW_VER = 1.00.b
 181                 PARAMETER C_BASEADDR = 0xFFFF0000
 182                 PARAMETER C_HIGHADDR = 0xFFFFFFFF
 183                 BUS_INTERFACE SPLB = plb_v34_0
 184         END
 185
 186         BEGIN plb2opb_bridge
 187                 PARAMETER INSTANCE = plb2opb_bridge_0
 188                 PARAMETER HW_VER = 1.01.a
 189                 PARAMETER C_RNG0_BASEADDR = 0x20000000
 190                 PARAMETER C_RNG0_HIGHADDR = 0x3FFFFFFF
 191                 PARAMETER C_RNG1_BASEADDR = 0x60000000
 192                 PARAMETER C_RNG1_HIGHADDR = 0x7FFFFFFF
 193                 PARAMETER C_RNG2_BASEADDR = 0x80000000
 194                 PARAMETER C_RNG2_HIGHADDR = 0xBFFFFFFF
 195                 PARAMETER C_RNG3_BASEADDR = 0xC0000000
 196                 PARAMETER C_RNG3_HIGHADDR = 0xDFFFFFFF
 197                 BUS_INTERFACE SPLB = plb_v34_0
 198                 BUS_INTERFACE MOPB = opb_v20_0
 199         END
 200
 201    Gives this device tree (some properties removed for clarity):
 202
 203         plb@0 {
 204                 #address-cells = <1>;
 205                 #size-cells = <1>;
 206                 compatible = "xlnx,plb-v34-1.02.a";
 207                 device_type = "ibm,plb";
 208                 ranges; // 1:1 translation
 209
 210                 plb_bram_if_cntrl_0: bram@ffff0000 {
 211                         reg = <ffff0000 10000>;
 212                 }
 213
 214                 opb@20000000 {
 215                         #address-cells = <1>;
 216                         #size-cells = <1>;
 217                         ranges = <20000000 20000000 20000000
 218                                   60000000 60000000 20000000
 219                                   80000000 80000000 40000000
 220                                   c0000000 c0000000 20000000>;
 221
 222                         opb_uart16550_0: serial@a0000000 {
 223                                 reg = <a00000000 2000>;
 224                         };
 225
 226                         opb_intc_0: interrupt-controller@d1000fc0 {
 227                                 reg = <d1000fc0 20>;
 228                         };
 229                 };
 230         };
 231
 232    That covers the general approach to binding xilinx IP cores into the
 233    device tree.  The following are bindings for specific devices:
 234
 235       i) Xilinx ML300 Framebuffer
 236
 237       Simple framebuffer device from the ML300 reference design (also on the
 238       ML403 reference design as well as others).
 239
 240       Optional properties:
 241        - resolution = <xres yres> : pixel resolution of framebuffer.  Some
 242                                     implementations use a different resolution.
 243                                     Default is <d#640 d#480>
 244        - virt-resolution = <xvirt yvirt> : Size of framebuffer in memory.
 245                                            Default is <d#1024 d#480>.
 246        - rotate-display (empty) : rotate display 180 degrees.
 247
 248       ii) Xilinx SystemACE
 249
 250       The Xilinx SystemACE device is used to program FPGAs from an FPGA
 251       bitstream stored on a CF card.  It can also be used as a generic CF
 252       interface device.
 253
 254       Optional properties:
 255        - 8-bit (empty) : Set this property for SystemACE in 8 bit mode
 256
 257       iii) Xilinx EMAC and Xilinx TEMAC
 258
 259       Xilinx Ethernet devices.  In addition to general xilinx properties
 260       listed above, nodes for these devices should include a phy-handle
 261       property, and may include other common network device properties
 262       like local-mac-address.
 263
 264       iv) Xilinx Uartlite
 265
 266       Xilinx uartlite devices are simple fixed speed serial ports.
 267
 268       Required properties:
 269        - current-speed : Baud rate of uartlite
 270
 271       v) Xilinx hwicap
 272
 273                 Xilinx hwicap devices provide access to the configuration logic
 274                 of the FPGA through the Internal Configuration Access Port
 275                 (ICAP).  The ICAP enables partial reconfiguration of the FPGA,
 276                 readback of the configuration information, and some control over
 277                 'warm boots' of the FPGA fabric.
 278
 279                 Required properties:
 280                 - xlnx,family : The family of the FPGA, necessary since the
 281                       capabilities of the underlying ICAP hardware
 282                       differ between different families.  May be
 283                       'virtex2p', 'virtex4', or 'virtex5'.
 284
 285       vi) Xilinx Uart 16550
 286
 287       Xilinx UART 16550 devices are very similar to the NS16550 but with
 288       different register spacing and an offset from the base address.
 289
 290       Required properties:
 291        - clock-frequency : Frequency of the clock input
 292        - reg-offset : A value of 3 is required
 293        - reg-shift : A value of 2 is required
 294
 295       vii) Xilinx USB Host controller
 296
 297       The Xilinx USB host controller is EHCI compatible but with a different
 298       base address for the EHCI registers, and it is always a big-endian
 299       USB Host controller. The hardware can be configured as high speed only,
 300       or high speed/full speed hybrid.
 301
 302       Required properties:
 303       - xlnx,support-usb-fs: A value 0 means the core is built as high speed
 304                              only. A value 1 means the core also supports
 305                              full speed devices.
 306