Linux 6.9-rc1
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / fpga / dfl.rst
1 =================================================
2 FPGA Device Feature List (DFL) Framework Overview
3 =================================================
4
5 Authors:
6
7 - Enno Luebbers <enno.luebbers@intel.com>
8 - Xiao Guangrong <guangrong.xiao@linux.intel.com>
9 - Wu Hao <hao.wu@intel.com>
10 - Xu Yilun <yilun.xu@intel.com>
11
12 The Device Feature List (DFL) FPGA framework (and drivers according to
13 this framework) hides the very details of low layer hardware and provides
14 unified interfaces to userspace. Applications could use these interfaces to
15 configure, enumerate, open and access FPGA accelerators on platforms which
16 implement the DFL in the device memory. Besides this, the DFL framework
17 enables system level management functions such as FPGA reconfiguration.
18
19
20 Device Feature List (DFL) Overview
21 ==================================
22 Device Feature List (DFL) defines a linked list of feature headers within the
23 device MMIO space to provide an extensible way of adding features. Software can
24 walk through these predefined data structures to enumerate FPGA features:
25 FPGA Interface Unit (FIU), Accelerated Function Unit (AFU) and Private Features,
26 as illustrated below::
27
28     Header            Header            Header            Header
29  +----------+  +-->+----------+  +-->+----------+  +-->+----------+
30  |   Type   |  |   |  Type    |  |   |  Type    |  |   |  Type    |
31  |   FIU    |  |   | Private  |  |   | Private  |  |   | Private  |
32  +----------+  |   | Feature  |  |   | Feature  |  |   | Feature  |
33  | Next_DFH |--+   +----------+  |   +----------+  |   +----------+
34  +----------+      | Next_DFH |--+   | Next_DFH |--+   | Next_DFH |--> NULL
35  |    ID    |      +----------+      +----------+      +----------+
36  +----------+      |    ID    |      |    ID    |      |    ID    |
37  | Next_AFU |--+   +----------+      +----------+      +----------+
38  +----------+  |   | Feature  |      | Feature  |      | Feature  |
39  |  Header  |  |   | Register |      | Register |      | Register |
40  | Register |  |   |   Set    |      |   Set    |      |   Set    |
41  |   Set    |  |   +----------+      +----------+      +----------+
42  +----------+  |      Header
43                +-->+----------+
44                    |   Type   |
45                    |   AFU    |
46                    +----------+
47                    | Next_DFH |--> NULL
48                    +----------+
49                    |   GUID   |
50                    +----------+
51                    |  Header  |
52                    | Register |
53                    |   Set    |
54                    +----------+
55
56 FPGA Interface Unit (FIU) represents a standalone functional unit for the
57 interface to FPGA, e.g. the FPGA Management Engine (FME) and Port (more
58 descriptions on FME and Port in later sections).
59
60 Accelerated Function Unit (AFU) represents an FPGA programmable region and
61 always connects to a FIU (e.g. a Port) as its child as illustrated above.
62
63 Private Features represent sub features of the FIU and AFU. They could be
64 various function blocks with different IDs, but all private features which
65 belong to the same FIU or AFU, must be linked to one list via the Next Device
66 Feature Header (Next_DFH) pointer.
67
68 Each FIU, AFU and Private Feature could implement its own functional registers.
69 The functional register set for FIU and AFU, is named as Header Register Set,
70 e.g. FME Header Register Set, and the one for Private Feature, is named as
71 Feature Register Set, e.g. FME Partial Reconfiguration Feature Register Set.
72
73 This Device Feature List provides a way of linking features together, it's
74 convenient for software to locate each feature by walking through this list,
75 and can be implemented in register regions of any FPGA device.
76
77
78 Device Feature Header - Version 0
79 =================================
80 Version 0 (DFHv0) is the original version of the Device Feature Header.
81 All multi-byte quantities in DFHv0 are little-endian.
82 The format of DFHv0 is shown below::
83
84     +-----------------------------------------------------------------------+
85     |63 Type 60|59 DFH VER 52|51 Rsvd 41|40 EOL|39 Next 16|15 REV 12|11 ID 0| 0x00
86     +-----------------------------------------------------------------------+
87     |63                                 GUID_L                             0| 0x08
88     +-----------------------------------------------------------------------+
89     |63                                 GUID_H                             0| 0x10
90     +-----------------------------------------------------------------------+
91
92 - Offset 0x00
93
94   * Type - The type of DFH (e.g. FME, AFU, or private feature).
95   * DFH VER - The version of the DFH.
96   * Rsvd - Currently unused.
97   * EOL - Set if the DFH is the end of the Device Feature List (DFL).
98   * Next - The offset in bytes of the next DFH in the DFL from the DFH start,
99     and the start of a DFH must be aligned to an 8 byte boundary.
100     If EOL is set, Next is the size of MMIO of the last feature in the list.
101   * REV - The revision of the feature associated with this header.
102   * ID - The feature ID if Type is private feature.
103
104 - Offset 0x08
105
106   * GUID_L - Least significant 64 bits of a 128-bit Globally Unique Identifier
107     (present only if Type is FME or AFU).
108
109 - Offset 0x10
110
111   * GUID_H - Most significant 64 bits of a 128-bit Globally Unique Identifier
112     (present only if Type is FME or AFU).
113
114
115 Device Feature Header - Version 1
116 =================================
117 Version 1 (DFHv1) of the Device Feature Header adds the following functionality:
118
119 * Provides a standardized mechanism for features to describe
120   parameters/capabilities to software.
121 * Standardize the use of a GUID for all DFHv1 types.
122 * Decouples the DFH location from the register space of the feature itself.
123
124 All multi-byte quantities in DFHv1 are little-endian.
125 The format of Version 1 of the Device Feature Header (DFH) is shown below::
126
127     +-----------------------------------------------------------------------+
128     |63 Type 60|59 DFH VER 52|51 Rsvd 41|40 EOL|39 Next 16|15 REV 12|11 ID 0| 0x00
129     +-----------------------------------------------------------------------+
130     |63                                 GUID_L                             0| 0x08
131     +-----------------------------------------------------------------------+
132     |63                                 GUID_H                             0| 0x10
133     +-----------------------------------------------------------------------+
134     |63                   Reg Address/Offset                      1|  Rel  0| 0x18
135     +-----------------------------------------------------------------------+
136     |63        Reg Size       32|Params 31|30 Group    16|15 Instance      0| 0x20
137     +-----------------------------------------------------------------------+
138     |63 Next    35|34RSV33|EOP32|31 Param Version 16|15 Param ID           0| 0x28
139     +-----------------------------------------------------------------------+
140     |63                 Parameter Data                                     0| 0x30
141     +-----------------------------------------------------------------------+
142
143                                   ...
144
145     +-----------------------------------------------------------------------+
146     |63 Next    35|34RSV33|EOP32|31 Param Version 16|15 Param ID           0|
147     +-----------------------------------------------------------------------+
148     |63                 Parameter Data                                     0|
149     +-----------------------------------------------------------------------+
150
151 - Offset 0x00
152
153   * Type - The type of DFH (e.g. FME, AFU, or private feature).
154   * DFH VER - The version of the DFH.
155   * Rsvd - Currently unused.
156   * EOL - Set if the DFH is the end of the Device Feature List (DFL).
157   * Next - The offset in bytes of the next DFH in the DFL from the DFH start,
158     and the start of a DFH must be aligned to an 8 byte boundary.
159     If EOL is set, Next is the size of MMIO of the last feature in the list.
160   * REV - The revision of the feature associated with this header.
161   * ID - The feature ID if Type is private feature.
162
163 - Offset 0x08
164
165   * GUID_L - Least significant 64 bits of a 128-bit Globally Unique Identifier.
166
167 - Offset 0x10
168
169   * GUID_H - Most significant 64 bits of a 128-bit Globally Unique Identifier.
170
171 - Offset 0x18
172
173   * Reg Address/Offset - If Rel bit is set, then the value is the high 63 bits
174     of a 16-bit aligned absolute address of the feature's registers. Otherwise
175     the value is the offset from the start of the DFH of the feature's registers.
176
177 - Offset 0x20
178
179   * Reg Size - Size of feature's register set in bytes.
180   * Params - Set if DFH has a list of parameter blocks.
181   * Group - Id of group if feature is part of a group.
182   * Instance - Id of feature instance within a group.
183
184 - Offset 0x28 if feature has parameters
185
186   * Next - Offset to the next parameter block in 8 byte words. If EOP set,
187     size in 8 byte words of last parameter.
188   * Param Version - Version of Param ID.
189   * Param ID - ID of parameter.
190
191 - Offset 0x30
192
193   * Parameter Data - Parameter data whose size and format is defined by
194     version and ID of the parameter.
195
196
197 FIU - FME (FPGA Management Engine)
198 ==================================
199 The FPGA Management Engine performs reconfiguration and other infrastructure
200 functions. Each FPGA device only has one FME.
201
202 User-space applications can acquire exclusive access to the FME using open(),
203 and release it using close().
204
205 The following functions are exposed through ioctls:
206
207 - Get driver API version (DFL_FPGA_GET_API_VERSION)
208 - Check for extensions (DFL_FPGA_CHECK_EXTENSION)
209 - Program bitstream (DFL_FPGA_FME_PORT_PR)
210 - Assign port to PF (DFL_FPGA_FME_PORT_ASSIGN)
211 - Release port from PF (DFL_FPGA_FME_PORT_RELEASE)
212 - Get number of irqs of FME global error (DFL_FPGA_FME_ERR_GET_IRQ_NUM)
213 - Set interrupt trigger for FME error (DFL_FPGA_FME_ERR_SET_IRQ)
214
215 More functions are exposed through sysfs
216 (/sys/class/fpga_region/regionX/dfl-fme.n/):
217
218  Read bitstream ID (bitstream_id)
219      bitstream_id indicates version of the static FPGA region.
220
221  Read bitstream metadata (bitstream_metadata)
222      bitstream_metadata includes detailed information of static FPGA region,
223      e.g. synthesis date and seed.
224
225  Read number of ports (ports_num)
226      one FPGA device may have more than one port, this sysfs interface indicates
227      how many ports the FPGA device has.
228
229  Global error reporting management (errors/)
230      error reporting sysfs interfaces allow user to read errors detected by the
231      hardware, and clear the logged errors.
232
233  Power management (dfl_fme_power hwmon)
234      power management hwmon sysfs interfaces allow user to read power management
235      information (power consumption, thresholds, threshold status, limits, etc.)
236      and configure power thresholds for different throttling levels.
237
238  Thermal management (dfl_fme_thermal hwmon)
239      thermal management hwmon sysfs interfaces allow user to read thermal
240      management information (current temperature, thresholds, threshold status,
241      etc.).
242
243  Performance reporting
244      performance counters are exposed through perf PMU APIs. Standard perf tool
245      can be used to monitor all available perf events. Please see performance
246      counter section below for more detailed information.
247
248
249 FIU - PORT
250 ==========
251 A port represents the interface between the static FPGA fabric and a partially
252 reconfigurable region containing an AFU. It controls the communication from SW
253 to the accelerator and exposes features such as reset and debug. Each FPGA
254 device may have more than one port, but always one AFU per port.
255
256
257 AFU
258 ===
259 An AFU is attached to a port FIU and exposes a fixed length MMIO region to be
260 used for accelerator-specific control registers.
261
262 User-space applications can acquire exclusive access to an AFU attached to a
263 port by using open() on the port device node and release it using close().
264
265 The following functions are exposed through ioctls:
266
267 - Get driver API version (DFL_FPGA_GET_API_VERSION)
268 - Check for extensions (DFL_FPGA_CHECK_EXTENSION)
269 - Get port info (DFL_FPGA_PORT_GET_INFO)
270 - Get MMIO region info (DFL_FPGA_PORT_GET_REGION_INFO)
271 - Map DMA buffer (DFL_FPGA_PORT_DMA_MAP)
272 - Unmap DMA buffer (DFL_FPGA_PORT_DMA_UNMAP)
273 - Reset AFU (DFL_FPGA_PORT_RESET)
274 - Get number of irqs of port error (DFL_FPGA_PORT_ERR_GET_IRQ_NUM)
275 - Set interrupt trigger for port error (DFL_FPGA_PORT_ERR_SET_IRQ)
276 - Get number of irqs of UINT (DFL_FPGA_PORT_UINT_GET_IRQ_NUM)
277 - Set interrupt trigger for UINT (DFL_FPGA_PORT_UINT_SET_IRQ)
278
279 DFL_FPGA_PORT_RESET:
280   reset the FPGA Port and its AFU. Userspace can do Port
281   reset at any time, e.g. during DMA or Partial Reconfiguration. But it should
282   never cause any system level issue, only functional failure (e.g. DMA or PR
283   operation failure) and be recoverable from the failure.
284
285 User-space applications can also mmap() accelerator MMIO regions.
286
287 More functions are exposed through sysfs:
288 (/sys/class/fpga_region/<regionX>/<dfl-port.m>/):
289
290  Read Accelerator GUID (afu_id)
291      afu_id indicates which PR bitstream is programmed to this AFU.
292
293  Error reporting (errors/)
294      error reporting sysfs interfaces allow user to read port/afu errors
295      detected by the hardware, and clear the logged errors.
296
297
298 DFL Framework Overview
299 ======================
300
301 ::
302
303          +----------+    +--------+ +--------+ +--------+
304          |   FME    |    |  AFU   | |  AFU   | |  AFU   |
305          |  Module  |    | Module | | Module | | Module |
306          +----------+    +--------+ +--------+ +--------+
307                  +-----------------------+
308                  | FPGA Container Device |    Device Feature List
309                  |  (FPGA Base Region)   |         Framework
310                  +-----------------------+
311   ------------------------------------------------------------------
312                +----------------------------+
313                |   FPGA DFL Device Module   |
314                | (e.g. PCIE/Platform Device)|
315                +----------------------------+
316                  +------------------------+
317                  |  FPGA Hardware Device  |
318                  +------------------------+
319
320 DFL framework in kernel provides common interfaces to create container device
321 (FPGA base region), discover feature devices and their private features from the
322 given Device Feature Lists and create platform devices for feature devices
323 (e.g. FME, Port and AFU) with related resources under the container device. It
324 also abstracts operations for the private features and exposes common ops to
325 feature device drivers.
326
327 The FPGA DFL Device could be different hardware, e.g. PCIe device, platform
328 device and etc. Its driver module is always loaded first once the device is
329 created by the system. This driver plays an infrastructural role in the
330 driver architecture. It locates the DFLs in the device memory, handles them
331 and related resources to common interfaces from DFL framework for enumeration.
332 (Please refer to drivers/fpga/dfl.c for detailed enumeration APIs).
333
334 The FPGA Management Engine (FME) driver is a platform driver which is loaded
335 automatically after FME platform device creation from the DFL device module. It
336 provides the key features for FPGA management, including:
337
338         a) Expose static FPGA region information, e.g. version and metadata.
339            Users can read related information via sysfs interfaces exposed
340            by FME driver.
341
342         b) Partial Reconfiguration. The FME driver creates FPGA manager, FPGA
343            bridges and FPGA regions during PR sub feature initialization. Once
344            it receives a DFL_FPGA_FME_PORT_PR ioctl from user, it invokes the
345            common interface function from FPGA Region to complete the partial
346            reconfiguration of the PR bitstream to the given port.
347
348 Similar to the FME driver, the FPGA Accelerated Function Unit (AFU) driver is
349 probed once the AFU platform device is created. The main function of this module
350 is to provide an interface for userspace applications to access the individual
351 accelerators, including basic reset control on port, AFU MMIO region export, dma
352 buffer mapping service functions.
353
354 After feature platform devices creation, matched platform drivers will be loaded
355 automatically to handle different functionalities. Please refer to next sections
356 for detailed information on functional units which have been already implemented
357 under this DFL framework.
358
359
360 Partial Reconfiguration
361 =======================
362 As mentioned above, accelerators can be reconfigured through partial
363 reconfiguration of a PR bitstream file. The PR bitstream file must have been
364 generated for the exact static FPGA region and targeted reconfigurable region
365 (port) of the FPGA, otherwise, the reconfiguration operation will fail and
366 possibly cause system instability. This compatibility can be checked by
367 comparing the compatibility ID noted in the header of PR bitstream file against
368 the compat_id exposed by the target FPGA region. This check is usually done by
369 userspace before calling the reconfiguration IOCTL.
370
371
372 FPGA virtualization - PCIe SRIOV
373 ================================
374 This section describes the virtualization support on DFL based FPGA device to
375 enable accessing an accelerator from applications running in a virtual machine
376 (VM). This section only describes the PCIe based FPGA device with SRIOV support.
377
378 Features supported by the particular FPGA device are exposed through Device
379 Feature Lists, as illustrated below:
380
381 ::
382
383     +-------------------------------+  +-------------+
384     |              PF               |  |     VF      |
385     +-------------------------------+  +-------------+
386         ^            ^         ^              ^
387         |            |         |              |
388   +-----|------------|---------|--------------|-------+
389   |     |            |         |              |       |
390   |  +-----+     +-------+ +-------+      +-------+   |
391   |  | FME |     | Port0 | | Port1 |      | Port2 |   |
392   |  +-----+     +-------+ +-------+      +-------+   |
393   |                  ^         ^              ^       |
394   |                  |         |              |       |
395   |              +-------+ +------+       +-------+   |
396   |              |  AFU  | |  AFU |       |  AFU  |   |
397   |              +-------+ +------+       +-------+   |
398   |                                                   |
399   |            DFL based FPGA PCIe Device             |
400   +---------------------------------------------------+
401
402 FME is always accessed through the physical function (PF).
403
404 Ports (and related AFUs) are accessed via PF by default, but could be exposed
405 through virtual function (VF) devices via PCIe SRIOV. Each VF only contains
406 1 Port and 1 AFU for isolation. Users could assign individual VFs (accelerators)
407 created via PCIe SRIOV interface, to virtual machines.
408
409 The driver organization in virtualization case is illustrated below:
410 ::
411
412     +-------++------++------+             |
413     | FME   || FME  || FME  |             |
414     | FPGA  || FPGA || FPGA |             |
415     |Manager||Bridge||Region|             |
416     +-------++------++------+             |
417     +-----------------------+  +--------+ |             +--------+
418     |          FME          |  |  AFU   | |             |  AFU   |
419     |         Module        |  | Module | |             | Module |
420     +-----------------------+  +--------+ |             +--------+
421           +-----------------------+       |       +-----------------------+
422           | FPGA Container Device |       |       | FPGA Container Device |
423           |  (FPGA Base Region)   |       |       |  (FPGA Base Region)   |
424           +-----------------------+       |       +-----------------------+
425             +------------------+          |         +------------------+
426             | FPGA PCIE Module |          | Virtual | FPGA PCIE Module |
427             +------------------+   Host   | Machine +------------------+
428    -------------------------------------- | ------------------------------
429              +---------------+            |          +---------------+
430              | PCI PF Device |            |          | PCI VF Device |
431              +---------------+            |          +---------------+
432
433 FPGA PCIe device driver is always loaded first once an FPGA PCIe PF or VF device
434 is detected. It:
435
436 * Finishes enumeration on both FPGA PCIe PF and VF device using common
437   interfaces from DFL framework.
438 * Supports SRIOV.
439
440 The FME device driver plays a management role in this driver architecture, it
441 provides ioctls to release Port from PF and assign Port to PF. After release
442 a port from PF, then it's safe to expose this port through a VF via PCIe SRIOV
443 sysfs interface.
444
445 To enable accessing an accelerator from applications running in a VM, the
446 respective AFU's port needs to be assigned to a VF using the following steps:
447
448 #. The PF owns all AFU ports by default. Any port that needs to be
449    reassigned to a VF must first be released through the
450    DFL_FPGA_FME_PORT_RELEASE ioctl on the FME device.
451
452 #. Once N ports are released from PF, then user can use command below
453    to enable SRIOV and VFs. Each VF owns only one Port with AFU.
454
455    ::
456
457       echo N > $PCI_DEVICE_PATH/sriov_numvfs
458
459 #. Pass through the VFs to VMs
460
461 #. The AFU under VF is accessible from applications in VM (using the
462    same driver inside the VF).
463
464 Note that an FME can't be assigned to a VF, thus PR and other management
465 functions are only available via the PF.
466
467 Device enumeration
468 ==================
469 This section introduces how applications enumerate the fpga device from
470 the sysfs hierarchy under /sys/class/fpga_region.
471
472 In the example below, two DFL based FPGA devices are installed in the host. Each
473 fpga device has one FME and two ports (AFUs).
474
475 FPGA regions are created under /sys/class/fpga_region/::
476
477         /sys/class/fpga_region/region0
478         /sys/class/fpga_region/region1
479         /sys/class/fpga_region/region2
480         ...
481
482 Application needs to search each regionX folder, if feature device is found,
483 (e.g. "dfl-port.n" or "dfl-fme.m" is found), then it's the base
484 fpga region which represents the FPGA device.
485
486 Each base region has one FME and two ports (AFUs) as child devices::
487
488         /sys/class/fpga_region/region0/dfl-fme.0
489         /sys/class/fpga_region/region0/dfl-port.0
490         /sys/class/fpga_region/region0/dfl-port.1
491         ...
492
493         /sys/class/fpga_region/region3/dfl-fme.1
494         /sys/class/fpga_region/region3/dfl-port.2
495         /sys/class/fpga_region/region3/dfl-port.3
496         ...
497
498 In general, the FME/AFU sysfs interfaces are named as follows::
499
500         /sys/class/fpga_region/<regionX>/<dfl-fme.n>/
501         /sys/class/fpga_region/<regionX>/<dfl-port.m>/
502
503 with 'n' consecutively numbering all FMEs and 'm' consecutively numbering all
504 ports.
505
506 The device nodes used for ioctl() or mmap() can be referenced through::
507
508         /sys/class/fpga_region/<regionX>/<dfl-fme.n>/dev
509         /sys/class/fpga_region/<regionX>/<dfl-port.n>/dev
510
511
512 Performance Counters
513 ====================
514 Performance reporting is one private feature implemented in FME. It could
515 supports several independent, system-wide, device counter sets in hardware to
516 monitor and count for performance events, including "basic", "cache", "fabric",
517 "vtd" and "vtd_sip" counters. Users could use standard perf tool to monitor
518 FPGA cache hit/miss rate, transaction number, interface clock counter of AFU
519 and other FPGA performance events.
520
521 Different FPGA devices may have different counter sets, depending on hardware
522 implementation. E.g., some discrete FPGA cards don't have any cache. User could
523 use "perf list" to check which perf events are supported by target hardware.
524
525 In order to allow user to use standard perf API to access these performance
526 counters, driver creates a perf PMU, and related sysfs interfaces in
527 /sys/bus/event_source/devices/dfl_fme* to describe available perf events and
528 configuration options.
529
530 The "format" directory describes the format of the config field of struct
531 perf_event_attr. There are 3 bitfields for config: "evtype" defines which type
532 the perf event belongs to; "event" is the identity of the event within its
533 category; "portid" is introduced to decide counters set to monitor on FPGA
534 overall data or a specific port.
535
536 The "events" directory describes the configuration templates for all available
537 events which can be used with perf tool directly. For example, fab_mmio_read
538 has the configuration "event=0x06,evtype=0x02,portid=0xff", which shows this
539 event belongs to fabric type (0x02), the local event id is 0x06 and it is for
540 overall monitoring (portid=0xff).
541
542 Example usage of perf::
543
544   $# perf list |grep dfl_fme
545
546   dfl_fme0/fab_mmio_read/                              [Kernel PMU event]
547   <...>
548   dfl_fme0/fab_port_mmio_read,portid=?/                [Kernel PMU event]
549   <...>
550
551   $# perf stat -a -e dfl_fme0/fab_mmio_read/ <command>
552   or
553   $# perf stat -a -e dfl_fme0/event=0x06,evtype=0x02,portid=0xff/ <command>
554   or
555   $# perf stat -a -e dfl_fme0/config=0xff2006/ <command>
556
557 Another example, fab_port_mmio_read monitors mmio read of a specific port. So
558 its configuration template is "event=0x06,evtype=0x01,portid=?". The portid
559 should be explicitly set.
560
561 Its usage of perf::
562
563   $# perf stat -a -e dfl_fme0/fab_port_mmio_read,portid=0x0/ <command>
564   or
565   $# perf stat -a -e dfl_fme0/event=0x06,evtype=0x02,portid=0x0/ <command>
566   or
567   $# perf stat -a -e dfl_fme0/config=0x2006/ <command>
568
569 Please note for fabric counters, overall perf events (fab_*) and port perf
570 events (fab_port_*) actually share one set of counters in hardware, so it can't
571 monitor both at the same time. If this set of counters is configured to monitor
572 overall data, then per port perf data is not supported. See below example::
573
574   $# perf stat -e dfl_fme0/fab_mmio_read/,dfl_fme0/fab_port_mmio_write,\
575                                                     portid=0/ sleep 1
576
577   Performance counter stats for 'system wide':
578
579                  3      dfl_fme0/fab_mmio_read/
580    <not supported>      dfl_fme0/fab_port_mmio_write,portid=0x0/
581
582        1.001750904 seconds time elapsed
583
584 The driver also provides a "cpumask" sysfs attribute, which contains only one
585 CPU id used to access these perf events. Counting on multiple CPU is not allowed
586 since they are system-wide counters on FPGA device.
587
588 The current driver does not support sampling. So "perf record" is unsupported.
589
590
591 Interrupt support
592 =================
593 Some FME and AFU private features are able to generate interrupts. As mentioned
594 above, users could call ioctl (DFL_FPGA_*_GET_IRQ_NUM) to know whether or how
595 many interrupts are supported for this private feature. Drivers also implement
596 an eventfd based interrupt handling mechanism for users to get notified when
597 interrupt happens. Users could set eventfds to driver via
598 ioctl (DFL_FPGA_*_SET_IRQ), and then poll/select on these eventfds waiting for
599 notification.
600 In Current DFL, 3 sub features (Port error, FME global error and AFU interrupt)
601 support interrupts.
602
603
604 Add new FIUs support
605 ====================
606 It's possible that developers made some new function blocks (FIUs) under this
607 DFL framework, then new platform device driver needs to be developed for the
608 new feature dev (FIU) following the same way as existing feature dev drivers
609 (e.g. FME and Port/AFU platform device driver). Besides that, it requires
610 modification on DFL framework enumeration code too, for new FIU type detection
611 and related platform devices creation.
612
613
614 Add new private features support
615 ================================
616 In some cases, we may need to add some new private features to existing FIUs
617 (e.g. FME or Port). Developers don't need to touch enumeration code in DFL
618 framework, as each private feature will be parsed automatically and related
619 mmio resources can be found under FIU platform device created by DFL framework.
620 Developer only needs to provide a sub feature driver with matched feature id.
621 FME Partial Reconfiguration Sub Feature driver (see drivers/fpga/dfl-fme-pr.c)
622 could be a reference.
623
624 Please refer to below link to existing feature id table and guide for new feature
625 ids application.
626 https://github.com/OPAE/dfl-feature-id
627
628
629 Location of DFLs on a PCI Device
630 ================================
631 The original method for finding a DFL on a PCI device assumed the start of the
632 first DFL to offset 0 of bar 0.  If the first node of the DFL is an FME,
633 then further DFLs in the port(s) are specified in FME header registers.
634 Alternatively, a PCIe vendor specific capability structure can be used to
635 specify the location of all the DFLs on the device, providing flexibility
636 for the type of starting node in the DFL.  Intel has reserved the
637 VSEC ID of 0x43 for this purpose.  The vendor specific
638 data begins with a 4 byte vendor specific register for the number of DFLs followed 4 byte
639 Offset/BIR vendor specific registers for each DFL. Bits 2:0 of Offset/BIR register
640 indicates the BAR, and bits 31:3 form the 8 byte aligned offset where bits 2:0 are
641 zero.
642 ::
643
644         +----------------------------+
645         |31     Number of DFLS      0|
646         +----------------------------+
647         |31     Offset     3|2 BIR  0|
648         +----------------------------+
649                       . . .
650         +----------------------------+
651         |31     Offset     3|2 BIR  0|
652         +----------------------------+
653
654 Being able to specify more than one DFL per BAR has been considered, but it
655 was determined the use case did not provide value.  Specifying a single DFL
656 per BAR simplifies the implementation and allows for extra error checking.
657
658
659 Userspace driver support for DFL devices
660 ========================================
661 The purpose of an FPGA is to be reprogrammed with newly developed hardware
662 components. New hardware can instantiate a new private feature in the DFL, and
663 then present a DFL device in the system. In some cases users may need a
664 userspace driver for the DFL device:
665
666 * Users may need to run some diagnostic test for their hardware.
667 * Users may prototype the kernel driver in user space.
668 * Some hardware is designed for specific purposes and does not fit into one of
669   the standard kernel subsystems.
670
671 This requires direct access to MMIO space and interrupt handling from
672 userspace. The uio_dfl module exposes the UIO device interfaces for this
673 purpose.
674
675 Currently the uio_dfl driver only supports the Ether Group sub feature, which
676 has no irq in hardware. So the interrupt handling is not added in this driver.
677
678 UIO_DFL should be selected to enable the uio_dfl module driver. To support a
679 new DFL feature via UIO direct access, its feature id should be added to the
680 driver's id_table.
681
682
683 Open discussion
684 ===============
685 FME driver exports one ioctl (DFL_FPGA_FME_PORT_PR) for partial reconfiguration
686 to user now. In the future, if unified user interfaces for reconfiguration are
687 added, FME driver should switch to them from ioctl interface.