xref: /DragonOS/kernel/src/driver/base/device/mod.rs (revision 7ae679ddd6481897a86523a52fad3b060254fa5b)
1 use alloc::{
2     collections::BTreeMap,
3     string::{String, ToString},
4     sync::Arc,
5 };
6 
7 use crate::{
8     driver::base::map::{LockedDevsMap, LockedKObjMap},
9     filesystem::{
10         sysfs::{
11             devices::{sys_device_register, sys_device_unregister},
12             SYS_DEVICES_INODE,
13         },
14         vfs::IndexNode,
15     },
16     libs::spinlock::SpinLock,
17     syscall::SystemError,
18 };
19 use core::{any::Any, fmt::Debug};
20 
21 use super::platform::CompatibleTable;
22 
23 pub mod bus;
24 pub mod driver;
25 pub mod init;
26 
27 lazy_static! {
28     pub static ref DEVICE_MANAGER: Arc<LockedDeviceManager> = Arc::new(LockedDeviceManager::new());
29 }
30 lazy_static! {
31     // 全局字符设备号管理实例
32     pub static ref CHARDEVS: Arc<LockedDevsMap> = Arc::new(LockedDevsMap::default());
33 
34     // 全局块设备管理实例
35     pub static ref BLOCKDEVS: Arc<LockedDevsMap> = Arc::new(LockedDevsMap::default());
36 
37     // 全局设备管理实例
38     pub static ref DEVMAP: Arc<LockedKObjMap> = Arc::new(LockedKObjMap::default());
39 
40 }
41 
42 pub trait KObject: Any + Send + Sync + Debug {}
43 /// @brief 设备应该实现的操作
44 /// @usage Device::read_at()
45 pub trait Device: KObject {
46     // TODO: 待实现 open, close
47     fn as_any_ref(&self) -> &dyn core::any::Any;
48     /// @brief: 获取设备类型
49     /// @parameter: None
50     /// @return: 实现该trait的设备所属类型
51     fn dev_type(&self) -> DeviceType;
52 
53     /// @brief: 获取设备标识
54     /// @parameter: None
55     /// @return: 该设备唯一标识
56     fn id_table(&self) -> IdTable;
57 
58     /// @brief: 设置sysfs info
59     /// @parameter: None
60     /// @return: 该设备唯一标识
61     fn set_sys_info(&self, _sys_info: Option<Arc<dyn IndexNode>>);
62 
63     /// @brief: 获取设备的sys information
64     /// @parameter id_table: 设备标识符,用于唯一标识该设备
65     /// @return: 设备实例
66     fn sys_info(&self) -> Option<Arc<dyn IndexNode>>;
67 }
68 
69 // 暂定是不可修改的,在初始化的时候就要确定。以后可能会包括例如硬件中断包含的信息
70 #[allow(dead_code)]
71 #[derive(Debug, Clone)]
72 pub struct DevicePrivateData {
73     id_table: IdTable,
74     resource: Option<DeviceResource>,
75     compatible_table: CompatibleTable,
76     state: DeviceState,
77 }
78 
79 impl DevicePrivateData {
80     pub fn new(
81         id_table: IdTable,
82         resource: Option<DeviceResource>,
83         compatible_table: CompatibleTable,
84         state: DeviceState,
85     ) -> Self {
86         Self {
87             id_table,
88             resource,
89             compatible_table,
90             state,
91         }
92     }
93 
94     pub fn id_table(&self) -> &IdTable {
95         &self.id_table
96     }
97 
98     pub fn state(&self) -> DeviceState {
99         self.state
100     }
101 
102     #[allow(dead_code)]
103     pub fn resource(&self) -> Option<&DeviceResource> {
104         self.resource.as_ref()
105     }
106 
107     pub fn compatible_table(&self) -> &CompatibleTable {
108         &self.compatible_table
109     }
110 
111     pub fn set_state(&mut self, state: DeviceState) {
112         self.state = state;
113     }
114 }
115 
116 #[derive(Debug, Clone)]
117 pub struct DeviceResource {
118     //可能会用来保存例如 IRQ PWM 内存地址等需要申请的资源,将来由资源管理器+Framework框架进行管理。
119 }
120 
121 impl Default for DeviceResource {
122     fn default() -> Self {
123         return Self {};
124     }
125 }
126 
127 int_like!(DeviceNumber, usize);
128 
129 impl Default for DeviceNumber {
130     fn default() -> Self {
131         DeviceNumber(0)
132     }
133 }
134 
135 impl From<usize> for DeviceNumber {
136     fn from(dev_t: usize) -> Self {
137         DeviceNumber(dev_t)
138     }
139 }
140 
141 impl Into<usize> for DeviceNumber {
142     fn into(self) -> usize {
143         self.0
144     }
145 }
146 
147 impl core::hash::Hash for DeviceNumber {
148     fn hash<H: core::hash::Hasher>(&self, state: &mut H) {
149         self.0.hash(state);
150     }
151 }
152 
153 impl DeviceNumber {
154     /// @brief: 获取主设备号
155     /// @parameter: none
156     /// @return: 主设备号
157     pub fn major(&self) -> usize {
158         (self.0 >> 20) & 0xfff
159     }
160 
161     /// @brief: 获取次设备号
162     /// @parameter: none
163     /// @return: 次设备号
164     pub fn minor(&self) -> usize {
165         self.0 & 0xfffff
166     }
167 
168     pub fn from_major_minor(major: usize, minor: usize) -> usize {
169         ((major & 0xffffff) << 8) | (minor & 0xff)
170     }
171 }
172 
173 /// @brief: 根据主次设备号创建设备号实例
174 /// @parameter: major: 主设备号
175 ///             minor: 次设备号
176 /// @return: 设备号实例
177 pub fn mkdev(major: usize, minor: usize) -> DeviceNumber {
178     DeviceNumber(((major & 0xfff) << 20) | (minor & 0xfffff))
179 }
180 
181 /// @brief: 设备类型
182 #[allow(dead_code)]
183 #[derive(Debug, Eq, PartialEq)]
184 pub enum DeviceType {
185     Bus,
186     Net,
187     Gpu,
188     Input,
189     Block,
190     Rtc,
191     Serial,
192     Intc,
193     PlatformDev,
194 }
195 
196 /// @brief: 设备标识符类型
197 #[derive(Debug, Clone, Hash, PartialOrd, PartialEq, Ord, Eq)]
198 pub struct IdTable(String, DeviceNumber);
199 
200 /// @brief: 设备标识符操作方法集
201 impl IdTable {
202     /// @brief: 创建一个新的设备标识符
203     /// @parameter name: 设备名
204     /// @parameter id: 设备id
205     /// @return: 设备标识符
206     pub fn new(name: String, id: DeviceNumber) -> IdTable {
207         Self(name, id)
208     }
209 
210     /// @brief: 将设备标识符转换成name
211     /// @parameter None
212     /// @return: 设备名
213     pub fn name(&self) -> String {
214         return format!("{}:{:?}", self.0, self.1 .0);
215     }
216 
217     pub fn device_number(&self) -> DeviceNumber {
218         return self.1;
219     }
220 }
221 
222 impl Default for IdTable {
223     fn default() -> Self {
224         IdTable("unknown".to_string(), DeviceNumber::new(0))
225     }
226 }
227 
228 // 以现在的模型,设备在加载到系统中就是已经初始化的状态了,因此可以考虑把这个删掉
229 /// @brief: 设备当前状态
230 #[derive(Debug, Clone, Copy)]
231 pub enum DeviceState {
232     NotInitialized = 0,
233     Initialized = 1,
234     UnDefined = 2,
235 }
236 
237 /// @brief: 设备错误类型
238 #[allow(dead_code)]
239 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
240 pub enum DeviceError {
241     DriverExists,         // 设备已存在
242     DeviceExists,         // 驱动已存在
243     InitializeFailed,     // 初始化错误
244     NotInitialized,       // 未初始化的设备
245     NoDeviceForDriver,    // 没有合适的设备匹配驱动
246     NoDriverForDevice,    // 没有合适的驱动匹配设备
247     RegisterError,        // 注册失败
248     UnsupportedOperation, // 不支持的操作
249 }
250 
251 impl Into<SystemError> for DeviceError {
252     fn into(self) -> SystemError {
253         match self {
254             DeviceError::DriverExists => SystemError::EEXIST,
255             DeviceError::DeviceExists => SystemError::EEXIST,
256             DeviceError::InitializeFailed => SystemError::EIO,
257             DeviceError::NotInitialized => SystemError::ENODEV,
258             DeviceError::NoDeviceForDriver => SystemError::ENODEV,
259             DeviceError::NoDriverForDevice => SystemError::ENODEV,
260             DeviceError::RegisterError => SystemError::EIO,
261             DeviceError::UnsupportedOperation => SystemError::EIO,
262         }
263     }
264 }
265 
266 /// @brief: 将u32类型转换为设备状态类型
267 impl From<u32> for DeviceState {
268     fn from(state: u32) -> Self {
269         match state {
270             0 => DeviceState::NotInitialized,
271             1 => DeviceState::Initialized,
272             _ => todo!(),
273         }
274     }
275 }
276 
277 /// @brief: 将设备状态转换为u32类型
278 impl From<DeviceState> for u32 {
279     fn from(state: DeviceState) -> Self {
280         match state {
281             DeviceState::NotInitialized => 0,
282             DeviceState::Initialized => 1,
283             DeviceState::UnDefined => 2,
284         }
285     }
286 }
287 
288 /// @brief Device管理器(锁)
289 #[derive(Debug)]
290 pub struct LockedDeviceManager(SpinLock<DeviceManager>);
291 
292 impl LockedDeviceManager {
293     fn new() -> LockedDeviceManager {
294         LockedDeviceManager(SpinLock::new(DeviceManager::new()))
295     }
296 
297     /// @brief: 添加设备
298     /// @parameter id_table: 总线标识符,用于唯一标识该总线
299     /// @parameter dev: 设备实例
300     /// @return: None
301     #[inline]
302     #[allow(dead_code)]
303     pub fn add_device(&self, id_table: IdTable, dev: Arc<dyn Device>) {
304         let mut device_manager = self.0.lock();
305         device_manager.devices.insert(id_table, dev);
306     }
307 
308     /// @brief: 卸载设备
309     /// @parameter id_table: 总线标识符,用于唯一标识该设备
310     /// @return: None
311     #[inline]
312     #[allow(dead_code)]
313     pub fn remove_device(&self, id_table: &IdTable) {
314         let mut device_manager = self.0.lock();
315         device_manager.devices.remove(id_table);
316     }
317 
318     /// @brief: 获取设备
319     /// @parameter id_table: 设备标识符,用于唯一标识该设备
320     /// @return: 设备实例
321     #[inline]
322     #[allow(dead_code)]
323     pub fn get_device(&self, id_table: &IdTable) -> Option<Arc<dyn Device>> {
324         let device_manager = self.0.lock();
325         device_manager.devices.get(id_table).cloned()
326     }
327 
328     /// @brief: 获取设备管理器的sys information
329     /// @parameter id_table: 设备标识符,用于唯一标识该设备
330     /// @return: 设备实例
331     #[inline]
332     #[allow(dead_code)]
333     fn sys_info(&self) -> Option<Arc<dyn IndexNode>> {
334         return self.0.lock().sys_info.clone();
335     }
336 }
337 
338 /// @brief Device管理器
339 #[derive(Debug, Clone)]
340 pub struct DeviceManager {
341     devices: BTreeMap<IdTable, Arc<dyn Device>>, // 所有设备
342     sys_info: Option<Arc<dyn IndexNode>>,        // sys information
343 }
344 
345 impl DeviceManager {
346     /// @brief: 创建一个新的设备管理器
347     /// @parameter: None
348     /// @return: DeviceManager实体
349     #[inline]
350     fn new() -> DeviceManager {
351         DeviceManager {
352             devices: BTreeMap::new(),
353             sys_info: Some(SYS_DEVICES_INODE()),
354         }
355     }
356 }
357 
358 /// @brief: 设备注册
359 /// @parameter: name: 设备名
360 /// @return: 操作成功,返回(),操作失败,返回错误码
361 pub fn device_register<T: Device>(device: Arc<T>) -> Result<(), DeviceError> {
362     DEVICE_MANAGER.add_device(device.id_table(), device.clone());
363     match sys_device_register(&device.id_table().name()) {
364         Ok(sys_info) => {
365             device.set_sys_info(Some(sys_info));
366             return Ok(());
367         }
368         Err(_) => Err(DeviceError::RegisterError),
369     }
370 }
371 
372 /// @brief: 设备卸载
373 /// @parameter: name: 设备名
374 /// @return: 操作成功,返回(),操作失败,返回错误码
375 pub fn device_unregister<T: Device>(device: Arc<T>) -> Result<(), DeviceError> {
376     DEVICE_MANAGER.add_device(device.id_table(), device.clone());
377     match sys_device_unregister(&device.id_table().name()) {
378         Ok(_) => {
379             device.set_sys_info(None);
380             return Ok(());
381         }
382         Err(_) => Err(DeviceError::RegisterError),
383     }
384 }
385