8dd9b6cc296b57c2ee2b37612f796d6cb975aca1
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / include / media / videobuf2-core.h
1 /*
2  * videobuf2-core.h - V4L2 driver helper framework
3  *
4  * Copyright (C) 2010 Samsung Electronics
5  *
6  * Author: Pawel Osciak <pawel@osciak.com>
7  *
8  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
10  * the Free Software Foundation.
11  */
12 #ifndef _MEDIA_VIDEOBUF2_CORE_H
13 #define _MEDIA_VIDEOBUF2_CORE_H
14
15 #include <linux/mm_types.h>
16 #include <linux/mutex.h>
17 #include <linux/poll.h>
18 #include <linux/videodev2.h>
19
20 struct vb2_alloc_ctx;
21 struct vb2_fileio_data;
22
23 /**
24  * struct vb2_mem_ops - memory handling/memory allocator operations
25  * @alloc:      allocate video memory and, optionally, allocator private data,
26  *              return NULL on failure or a pointer to allocator private,
27  *              per-buffer data on success; the returned private structure
28  *              will then be passed as buf_priv argument to other ops in this
29  *              structure
30  * @put:        inform the allocator that the buffer will no longer be used;
31  *              usually will result in the allocator freeing the buffer (if
32  *              no other users of this buffer are present); the buf_priv
33  *              argument is the allocator private per-buffer structure
34  *              previously returned from the alloc callback
35  * @get_userptr: acquire userspace memory for a hardware operation; used for
36  *               USERPTR memory types; vaddr is the address passed to the
37  *               videobuf layer when queuing a video buffer of USERPTR type;
38  *               should return an allocator private per-buffer structure
39  *               associated with the buffer on success, NULL on failure;
40  *               the returned private structure will then be passed as buf_priv
41  *               argument to other ops in this structure
42  * @put_userptr: inform the allocator that a USERPTR buffer will no longer
43  *               be used
44  * @vaddr:      return a kernel virtual address to a given memory buffer
45  *              associated with the passed private structure or NULL if no
46  *              such mapping exists
47  * @cookie:     return allocator specific cookie for a given memory buffer
48  *              associated with the passed private structure or NULL if not
49  *              available
50  * @num_users:  return the current number of users of a memory buffer;
51  *              return 1 if the videobuf layer (or actually the driver using
52  *              it) is the only user
53  * @mmap:       setup a userspace mapping for a given memory buffer under
54  *              the provided virtual memory region
55  *
56  * Required ops for USERPTR types: get_userptr, put_userptr.
57  * Required ops for MMAP types: alloc, put, num_users, mmap.
58  * Required ops for read/write access types: alloc, put, num_users, vaddr
59  */
60 struct vb2_mem_ops {
61         void            *(*alloc)(void *alloc_ctx, unsigned long size);
62         void            (*put)(void *buf_priv);
63
64         void            *(*get_userptr)(void *alloc_ctx, unsigned long vaddr,
65                                         unsigned long size, int write);
66         void            (*put_userptr)(void *buf_priv);
67
68         void            *(*vaddr)(void *buf_priv);
69         void            *(*cookie)(void *buf_priv);
70
71         unsigned int    (*num_users)(void *buf_priv);
72
73         int             (*mmap)(void *buf_priv, struct vm_area_struct *vma);
74 };
75
76 struct vb2_plane {
77         void                    *mem_priv;
78 };
79
80 /**
81  * enum vb2_io_modes - queue access methods
82  * @VB2_MMAP:           driver supports MMAP with streaming API
83  * @VB2_USERPTR:        driver supports USERPTR with streaming API
84  * @VB2_READ:           driver supports read() style access
85  * @VB2_WRITE:          driver supports write() style access
86  */
87 enum vb2_io_modes {
88         VB2_MMAP        = (1 << 0),
89         VB2_USERPTR     = (1 << 1),
90         VB2_READ        = (1 << 2),
91         VB2_WRITE       = (1 << 3),
92 };
93
94 /**
95  * enum vb2_fileio_flags - flags for selecting a mode of the file io emulator,
96  * by default the 'streaming' style is used by the file io emulator
97  * @VB2_FILEIO_READ_ONCE:       report EOF after reading the first buffer
98  * @VB2_FILEIO_WRITE_IMMEDIATELY:       queue buffer after each write() call
99  */
100 enum vb2_fileio_flags {
101         VB2_FILEIO_READ_ONCE            = (1 << 0),
102         VB2_FILEIO_WRITE_IMMEDIATELY    = (1 << 1),
103 };
104
105 /**
106  * enum vb2_buffer_state - current video buffer state
107  * @VB2_BUF_STATE_DEQUEUED:     buffer under userspace control
108  * @VB2_BUF_STATE_PREPARED:     buffer prepared in videobuf and by the driver
109  * @VB2_BUF_STATE_QUEUED:       buffer queued in videobuf, but not in driver
110  * @VB2_BUF_STATE_ACTIVE:       buffer queued in driver and possibly used
111  *                              in a hardware operation
112  * @VB2_BUF_STATE_DONE:         buffer returned from driver to videobuf, but
113  *                              not yet dequeued to userspace
114  * @VB2_BUF_STATE_ERROR:        same as above, but the operation on the buffer
115  *                              has ended with an error, which will be reported
116  *                              to the userspace when it is dequeued
117  */
118 enum vb2_buffer_state {
119         VB2_BUF_STATE_DEQUEUED,
120         VB2_BUF_STATE_PREPARED,
121         VB2_BUF_STATE_QUEUED,
122         VB2_BUF_STATE_ACTIVE,
123         VB2_BUF_STATE_DONE,
124         VB2_BUF_STATE_ERROR,
125 };
126
127 struct vb2_queue;
128
129 /**
130  * struct vb2_buffer - represents a video buffer
131  * @v4l2_buf:           struct v4l2_buffer associated with this buffer; can
132  *                      be read by the driver and relevant entries can be
133  *                      changed by the driver in case of CAPTURE types
134  *                      (such as timestamp)
135  * @v4l2_planes:        struct v4l2_planes associated with this buffer; can
136  *                      be read by the driver and relevant entries can be
137  *                      changed by the driver in case of CAPTURE types
138  *                      (such as bytesused); NOTE that even for single-planar
139  *                      types, the v4l2_planes[0] struct should be used
140  *                      instead of v4l2_buf for filling bytesused - drivers
141  *                      should use the vb2_set_plane_payload() function for that
142  * @vb2_queue:          the queue to which this driver belongs
143  * @num_planes:         number of planes in the buffer
144  *                      on an internal driver queue
145  * @state:              current buffer state; do not change
146  * @queued_entry:       entry on the queued buffers list, which holds all
147  *                      buffers queued from userspace
148  * @done_entry:         entry on the list that stores all buffers ready to
149  *                      be dequeued to userspace
150  * @planes:             private per-plane information; do not change
151  */
152 struct vb2_buffer {
153         struct v4l2_buffer      v4l2_buf;
154         struct v4l2_plane       v4l2_planes[VIDEO_MAX_PLANES];
155
156         struct vb2_queue        *vb2_queue;
157
158         unsigned int            num_planes;
159
160 /* Private: internal use only */
161         enum vb2_buffer_state   state;
162
163         struct list_head        queued_entry;
164         struct list_head        done_entry;
165
166         struct vb2_plane        planes[VIDEO_MAX_PLANES];
167 };
168
169 /**
170  * struct vb2_ops - driver-specific callbacks
171  *
172  * @queue_setup:        called from VIDIOC_REQBUFS and VIDIOC_CREATE_BUFS
173  *                      handlers before memory allocation, or, if
174  *                      *num_planes != 0, after the allocation to verify a
175  *                      smaller number of buffers. Driver should return
176  *                      the required number of buffers in *num_buffers, the
177  *                      required number of planes per buffer in *num_planes; the
178  *                      size of each plane should be set in the sizes[] array
179  *                      and optional per-plane allocator specific context in the
180  *                      alloc_ctxs[] array. When called from VIDIOC_REQBUFS,
181  *                      fmt == NULL, the driver has to use the currently
182  *                      configured format and *num_buffers is the total number
183  *                      of buffers, that are being allocated. When called from
184  *                      VIDIOC_CREATE_BUFS, fmt != NULL and it describes the
185  *                      target frame format. In this case *num_buffers are being
186  *                      allocated additionally to q->num_buffers.
187  * @wait_prepare:       release any locks taken while calling vb2 functions;
188  *                      it is called before an ioctl needs to wait for a new
189  *                      buffer to arrive; required to avoid a deadlock in
190  *                      blocking access type
191  * @wait_finish:        reacquire all locks released in the previous callback;
192  *                      required to continue operation after sleeping while
193  *                      waiting for a new buffer to arrive
194  * @buf_init:           called once after allocating a buffer (in MMAP case)
195  *                      or after acquiring a new USERPTR buffer; drivers may
196  *                      perform additional buffer-related initialization;
197  *                      initialization failure (return != 0) will prevent
198  *                      queue setup from completing successfully; optional
199  * @buf_prepare:        called every time the buffer is queued from userspace
200  *                      and from the VIDIOC_PREPARE_BUF ioctl; drivers may
201  *                      perform any initialization required before each hardware
202  *                      operation in this callback; if an error is returned, the
203  *                      buffer will not be queued in driver; optional
204  * @buf_finish:         called before every dequeue of the buffer back to
205  *                      userspace; drivers may perform any operations required
206  *                      before userspace accesses the buffer; optional
207  * @buf_cleanup:        called once before the buffer is freed; drivers may
208  *                      perform any additional cleanup; optional
209  * @start_streaming:    called once to enter 'streaming' state; the driver may
210  *                      receive buffers with @buf_queue callback before
211  *                      @start_streaming is called; the driver gets the number
212  *                      of already queued buffers in count parameter; driver
213  *                      can return an error if hardware fails or not enough
214  *                      buffers has been queued, in such case all buffers that
215  *                      have been already given by the @buf_queue callback are
216  *                      invalidated.
217  * @stop_streaming:     called when 'streaming' state must be disabled; driver
218  *                      should stop any DMA transactions or wait until they
219  *                      finish and give back all buffers it got from buf_queue()
220  *                      callback; may use vb2_wait_for_all_buffers() function
221  * @buf_queue:          passes buffer vb to the driver; driver may start
222  *                      hardware operation on this buffer; driver should give
223  *                      the buffer back by calling vb2_buffer_done() function;
224  *                      it is allways called after calling STREAMON ioctl;
225  *                      might be called before start_streaming callback if user
226  *                      pre-queued buffers before calling STREAMON
227  */
228 struct vb2_ops {
229         int (*queue_setup)(struct vb2_queue *q, const struct v4l2_format *fmt,
230                            unsigned int *num_buffers, unsigned int *num_planes,
231                            unsigned int sizes[], void *alloc_ctxs[]);
232
233         void (*wait_prepare)(struct vb2_queue *q);
234         void (*wait_finish)(struct vb2_queue *q);
235
236         int (*buf_init)(struct vb2_buffer *vb);
237         int (*buf_prepare)(struct vb2_buffer *vb);
238         int (*buf_finish)(struct vb2_buffer *vb);
239         void (*buf_cleanup)(struct vb2_buffer *vb);
240
241         int (*start_streaming)(struct vb2_queue *q, unsigned int count);
242         int (*stop_streaming)(struct vb2_queue *q);
243
244         void (*buf_queue)(struct vb2_buffer *vb);
245 };
246
247 struct v4l2_fh;
248
249 /**
250  * struct vb2_queue - a videobuf queue
251  *
252  * @type:       queue type (see V4L2_BUF_TYPE_* in linux/videodev2.h
253  * @io_modes:   supported io methods (see vb2_io_modes enum)
254  * @io_flags:   additional io flags (see vb2_fileio_flags enum)
255  * @lock:       pointer to a mutex that protects the vb2_queue struct. The
256  *              driver can set this to a mutex to let the v4l2 core serialize
257  *              the queuing ioctls. If the driver wants to handle locking
258  *              itself, then this should be set to NULL. This lock is not used
259  *              by the videobuf2 core API.
260  * @owner:      The filehandle that 'owns' the buffers, i.e. the filehandle
261  *              that called reqbufs, create_buffers or started fileio.
262  *              This field is not used by the videobuf2 core API, but it allows
263  *              drivers to easily associate an owner filehandle with the queue.
264  * @ops:        driver-specific callbacks
265  * @mem_ops:    memory allocator specific callbacks
266  * @drv_priv:   driver private data
267  * @buf_struct_size: size of the driver-specific buffer structure;
268  *              "0" indicates the driver doesn't want to use a custom buffer
269  *              structure type, so sizeof(struct vb2_buffer) will is used
270  *
271  * @memory:     current memory type used
272  * @bufs:       videobuf buffer structures
273  * @num_buffers: number of allocated/used buffers
274  * @queued_list: list of buffers currently queued from userspace
275  * @queued_count: number of buffers owned by the driver
276  * @done_list:  list of buffers ready to be dequeued to userspace
277  * @done_lock:  lock to protect done_list list
278  * @done_wq:    waitqueue for processes waiting for buffers ready to be dequeued
279  * @alloc_ctx:  memory type/allocator-specific contexts for each plane
280  * @streaming:  current streaming state
281  * @fileio:     file io emulator internal data, used only if emulator is active
282  */
283 struct vb2_queue {
284         enum v4l2_buf_type              type;
285         unsigned int                    io_modes;
286         unsigned int                    io_flags;
287         struct mutex                    *lock;
288         struct v4l2_fh                  *owner;
289
290         const struct vb2_ops            *ops;
291         const struct vb2_mem_ops        *mem_ops;
292         void                            *drv_priv;
293         unsigned int                    buf_struct_size;
294
295 /* private: internal use only */
296         enum v4l2_memory                memory;
297         struct vb2_buffer               *bufs[VIDEO_MAX_FRAME];
298         unsigned int                    num_buffers;
299
300         struct list_head                queued_list;
301
302         atomic_t                        queued_count;
303         struct list_head                done_list;
304         spinlock_t                      done_lock;
305         wait_queue_head_t               done_wq;
306
307         void                            *alloc_ctx[VIDEO_MAX_PLANES];
308         unsigned int                    plane_sizes[VIDEO_MAX_PLANES];
309
310         unsigned int                    streaming:1;
311
312         struct vb2_fileio_data          *fileio;
313 };
314
315 void *vb2_plane_vaddr(struct vb2_buffer *vb, unsigned int plane_no);
316 void *vb2_plane_cookie(struct vb2_buffer *vb, unsigned int plane_no);
317
318 void vb2_buffer_done(struct vb2_buffer *vb, enum vb2_buffer_state state);
319 int vb2_wait_for_all_buffers(struct vb2_queue *q);
320
321 int vb2_querybuf(struct vb2_queue *q, struct v4l2_buffer *b);
322 int vb2_reqbufs(struct vb2_queue *q, struct v4l2_requestbuffers *req);
323
324 int vb2_create_bufs(struct vb2_queue *q, struct v4l2_create_buffers *create);
325 int vb2_prepare_buf(struct vb2_queue *q, struct v4l2_buffer *b);
326
327 int vb2_queue_init(struct vb2_queue *q);
328
329 void vb2_queue_release(struct vb2_queue *q);
330
331 int vb2_qbuf(struct vb2_queue *q, struct v4l2_buffer *b);
332 int vb2_dqbuf(struct vb2_queue *q, struct v4l2_buffer *b, bool nonblocking);
333
334 int vb2_streamon(struct vb2_queue *q, enum v4l2_buf_type type);
335 int vb2_streamoff(struct vb2_queue *q, enum v4l2_buf_type type);
336
337 int vb2_mmap(struct vb2_queue *q, struct vm_area_struct *vma);
338 #ifndef CONFIG_MMU
339 unsigned long vb2_get_unmapped_area(struct vb2_queue *q,
340                                     unsigned long addr,
341                                     unsigned long len,
342                                     unsigned long pgoff,
343                                     unsigned long flags);
344 #endif
345 unsigned int vb2_poll(struct vb2_queue *q, struct file *file, poll_table *wait);
346 size_t vb2_read(struct vb2_queue *q, char __user *data, size_t count,
347                 loff_t *ppos, int nonblock);
348 size_t vb2_write(struct vb2_queue *q, char __user *data, size_t count,
349                 loff_t *ppos, int nonblock);
350
351 /**
352  * vb2_is_streaming() - return streaming status of the queue
353  * @q:          videobuf queue
354  */
355 static inline bool vb2_is_streaming(struct vb2_queue *q)
356 {
357         return q->streaming;
358 }
359
360 /**
361  * vb2_is_busy() - return busy status of the queue
362  * @q:          videobuf queue
363  *
364  * This function checks if queue has any buffers allocated.
365  */
366 static inline bool vb2_is_busy(struct vb2_queue *q)
367 {
368         return (q->num_buffers > 0);
369 }
370
371 /**
372  * vb2_get_drv_priv() - return driver private data associated with the queue
373  * @q:          videobuf queue
374  */
375 static inline void *vb2_get_drv_priv(struct vb2_queue *q)
376 {
377         return q->drv_priv;
378 }
379
380 /**
381  * vb2_set_plane_payload() - set bytesused for the plane plane_no
382  * @vb:         buffer for which plane payload should be set
383  * @plane_no:   plane number for which payload should be set
384  * @size:       payload in bytes
385  */
386 static inline void vb2_set_plane_payload(struct vb2_buffer *vb,
387                                  unsigned int plane_no, unsigned long size)
388 {
389         if (plane_no < vb->num_planes)
390                 vb->v4l2_planes[plane_no].bytesused = size;
391 }
392
393 /**
394  * vb2_get_plane_payload() - get bytesused for the plane plane_no
395  * @vb:         buffer for which plane payload should be set
396  * @plane_no:   plane number for which payload should be set
397  * @size:       payload in bytes
398  */
399 static inline unsigned long vb2_get_plane_payload(struct vb2_buffer *vb,
400                                  unsigned int plane_no)
401 {
402         if (plane_no < vb->num_planes)
403                 return vb->v4l2_planes[plane_no].bytesused;
404         return 0;
405 }
406
407 /**
408  * vb2_plane_size() - return plane size in bytes
409  * @vb:         buffer for which plane size should be returned
410  * @plane_no:   plane number for which size should be returned
411  */
412 static inline unsigned long
413 vb2_plane_size(struct vb2_buffer *vb, unsigned int plane_no)
414 {
415         if (plane_no < vb->num_planes)
416                 return vb->v4l2_planes[plane_no].length;
417         return 0;
418 }
419
420 /*
421  * The following functions are not part of the vb2 core API, but are simple
422  * helper functions that you can use in your struct v4l2_file_operations,
423  * struct v4l2_ioctl_ops and struct vb2_ops. They will serialize if vb2_queue->lock
424  * or video_device->lock is set, and they will set and test vb2_queue->owner
425  * to check if the calling filehandle is permitted to do the queuing operation.
426  */
427
428 /* struct v4l2_ioctl_ops helpers */
429
430 int vb2_ioctl_reqbufs(struct file *file, void *priv,
431                           struct v4l2_requestbuffers *p);
432 int vb2_ioctl_create_bufs(struct file *file, void *priv,
433                           struct v4l2_create_buffers *p);
434 int vb2_ioctl_prepare_buf(struct file *file, void *priv,
435                           struct v4l2_buffer *p);
436 int vb2_ioctl_querybuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p);
437 int vb2_ioctl_qbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p);
438 int vb2_ioctl_dqbuf(struct file *file, void *priv, struct v4l2_buffer *p);
439 int vb2_ioctl_streamon(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i);
440 int vb2_ioctl_streamoff(struct file *file, void *priv, enum v4l2_buf_type i);
441
442 /* struct v4l2_file_operations helpers */
443
444 int vb2_fop_mmap(struct file *file, struct vm_area_struct *vma);
445 int vb2_fop_release(struct file *file);
446 ssize_t vb2_fop_write(struct file *file, char __user *buf,
447                 size_t count, loff_t *ppos);
448 ssize_t vb2_fop_read(struct file *file, char __user *buf,
449                 size_t count, loff_t *ppos);
450 unsigned int vb2_fop_poll(struct file *file, poll_table *wait);
451 #ifndef CONFIG_MMU
452 unsigned long vb2_fop_get_unmapped_area(struct file *file, unsigned long addr,
453                 unsigned long len, unsigned long pgoff, unsigned long flags);
454 #endif
455
456 /* struct vb2_ops helpers, only use if vq->lock is non-NULL. */
457
458 void vb2_ops_wait_prepare(struct vb2_queue *vq);
459 void vb2_ops_wait_finish(struct vb2_queue *vq);
460
461 #endif /* _MEDIA_VIDEOBUF2_CORE_H */