drivers/usb/gadget/function/uvc_queue.c

   1 /*
   2  *      uvc_queue.c  --  USB Video Class driver - Buffers management
   3  *
   4  *      Copyright (C) 2005-2010
   5  *          Laurent Pinchart ([email protected])
   6  *
   7  *      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  *      it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9  *      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10  *      (at your option) any later version.
  11  */
  12
  13 #include <linux/atomic.h>
  14 #include <linux/kernel.h>
  15 #include <linux/mm.h>
  16 #include <linux/list.h>
  17 #include <linux/module.h>
  18 #include <linux/usb.h>
  19 #include <linux/videodev2.h>
  20 #include <linux/vmalloc.h>
  21 #include <linux/wait.h>
  22
  23 #include <media/v4l2-common.h>
  24 #include <media/videobuf2-vmalloc.h>
  25
  26 #include "uvc.h"
  27
  28 /* ------------------------------------------------------------------------
  29  * Video buffers queue management.
  30  *
  31  * Video queues is initialized by uvc_queue_init(). The function performs
  32  * basic initialization of the uvc_video_queue struct and never fails.
  33  *
  34  * Video buffers are managed by videobuf2. The driver uses a mutex to protect
  35  * the videobuf2 queue operations by serializing calls to videobuf2 and a
  36  * spinlock to protect the IRQ queue that holds the buffers to be processed by
  37  * the driver.
  38  */
  39
  40 /* -----------------------------------------------------------------------------
  41  * videobuf2 queue operations
  42  */
  43
  44 static int uvc_queue_setup(struct vb2_queue *vq, const struct v4l2_format *fmt,
  45                            unsigned int *nbuffers, unsigned int *nplanes,
  46                            unsigned int sizes[], void *alloc_ctxs[])
  47 {
  48         struct uvc_video_queue *queue = vb2_get_drv_priv(vq);
  49         struct uvc_video *video = container_of(queue, struct uvc_video, queue);
  50
  51         if (*nbuffers > UVC_MAX_VIDEO_BUFFERS)
  52                 *nbuffers = UVC_MAX_VIDEO_BUFFERS;
  53
  54         *nplanes = 1;
  55
  56         sizes[0] = video->imagesize;
  57
  58         return 0;
  59 }
  60
  61 static int uvc_buffer_prepare(struct vb2_buffer *vb)
  62 {
  63         struct uvc_video_queue *queue = vb2_get_drv_priv(vb->vb2_queue);
  64         struct uvc_buffer *buf = container_of(vb, struct uvc_buffer, buf);
  65
  66         if (vb->v4l2_buf.type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_OUTPUT &&
  67             vb2_get_plane_payload(vb, 0) > vb2_plane_size(vb, 0)) {
  68                 uvc_trace(UVC_TRACE_CAPTURE, "[E] Bytes used out of bounds.\n");
  69                 return -EINVAL;
  70         }
  71
  72         if (unlikely(queue->flags & UVC_QUEUE_DISCONNECTED))
  73                 return -ENODEV;
  74
  75         buf->state = UVC_BUF_STATE_QUEUED;
  76         buf->mem = vb2_plane_vaddr(vb, 0);
  77         buf->length = vb2_plane_size(vb, 0);
  78         if (vb->v4l2_buf.type == V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE)
  79                 buf->bytesused = 0;
  80         else
  81                 buf->bytesused = vb2_get_plane_payload(vb, 0);
  82
  83         return 0;
  84 }
  85
  86 static void uvc_buffer_queue(struct vb2_buffer *vb)
  87 {
  88         struct uvc_video_queue *queue = vb2_get_drv_priv(vb->vb2_queue);
  89         struct uvc_buffer *buf = container_of(vb, struct uvc_buffer, buf);
  90         unsigned long flags;
  91
  92         spin_lock_irqsave(&queue->irqlock, flags);
  93
  94         if (likely(!(queue->flags & UVC_QUEUE_DISCONNECTED))) {
  95                 list_add_tail(&buf->queue, &queue->irqqueue);
  96         } else {
  97                 /* If the device is disconnected return the buffer to userspace
  98                  * directly. The next QBUF call will fail with -ENODEV.
  99                  */
 100                 buf->state = UVC_BUF_STATE_ERROR;
 101                 vb2_buffer_done(&buf->buf, VB2_BUF_STATE_ERROR);
 102         }
 103
 104         spin_unlock_irqrestore(&queue->irqlock, flags);
 105 }
 106
 107 static void uvc_wait_prepare(struct vb2_queue *vq)
 108 {
 109         struct uvc_video_queue *queue = vb2_get_drv_priv(vq);
 110
 111         mutex_unlock(&queue->mutex);
 112 }
 113
 114 static void uvc_wait_finish(struct vb2_queue *vq)
 115 {
 116         struct uvc_video_queue *queue = vb2_get_drv_priv(vq);
 117
 118         mutex_lock(&queue->mutex);
 119 }
 120
 121 static struct vb2_ops uvc_queue_qops = {
 122         .queue_setup = uvc_queue_setup,
 123         .buf_prepare = uvc_buffer_prepare,
 124         .buf_queue = uvc_buffer_queue,
 125         .wait_prepare = uvc_wait_prepare,
 126         .wait_finish = uvc_wait_finish,
 127 };
 128
 129 static int uvc_queue_init(struct uvc_video_queue *queue,
 130                           enum v4l2_buf_type type)
 131 {
 132         int ret;
 133
 134         queue->queue.type = type;
 135         queue->queue.io_modes = VB2_MMAP | VB2_USERPTR;
 136         queue->queue.drv_priv = queue;
 137         queue->queue.buf_struct_size = sizeof(struct uvc_buffer);
 138         queue->queue.ops = &uvc_queue_qops;
 139         queue->queue.mem_ops = &vb2_vmalloc_memops;
 140         queue->queue.timestamp_flags = V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC
 141                                      | V4L2_BUF_FLAG_TSTAMP_SRC_EOF;
 142         ret = vb2_queue_init(&queue->queue);
 143         if (ret)
 144                 return ret;
 145
 146         mutex_init(&queue->mutex);
 147         spin_lock_init(&queue->irqlock);
 148         INIT_LIST_HEAD(&queue->irqqueue);
 149         queue->flags = 0;
 150
 151         return 0;
 152 }
 153
 154 /*
 155  * Free the video buffers.
 156  */
 157 static void uvc_free_buffers(struct uvc_video_queue *queue)
 158 {
 159         mutex_lock(&queue->mutex);
 160         vb2_queue_release(&queue->queue);
 161         mutex_unlock(&queue->mutex);
 162 }
 163
 164 /*
 165  * Allocate the video buffers.
 166  */
 167 static int uvc_alloc_buffers(struct uvc_video_queue *queue,
 168                              struct v4l2_requestbuffers *rb)
 169 {
 170         int ret;
 171
 172         mutex_lock(&queue->mutex);
 173         ret = vb2_reqbufs(&queue->queue, rb);
 174         mutex_unlock(&queue->mutex);
 175
 176         return ret ? ret : rb->count;
 177 }
 178
 179 static int uvc_query_buffer(struct uvc_video_queue *queue,
 180                             struct v4l2_buffer *buf)
 181 {
 182         int ret;
 183
 184         mutex_lock(&queue->mutex);
 185         ret = vb2_querybuf(&queue->queue, buf);
 186         mutex_unlock(&queue->mutex);
 187
 188         return ret;
 189 }
 190
 191 static int uvc_queue_buffer(struct uvc_video_queue *queue,
 192                             struct v4l2_buffer *buf)
 193 {
 194         unsigned long flags;
 195         int ret;
 196
 197         mutex_lock(&queue->mutex);
 198         ret = vb2_qbuf(&queue->queue, buf);
 199         if (ret < 0)
 200                 goto done;
 201
 202         spin_lock_irqsave(&queue->irqlock, flags);
 203         ret = (queue->flags & UVC_QUEUE_PAUSED) != 0;
 204         queue->flags &= ~UVC_QUEUE_PAUSED;
 205         spin_unlock_irqrestore(&queue->irqlock, flags);
 206
 207 done:
 208         mutex_unlock(&queue->mutex);
 209         return ret;
 210 }
 211
 212 /*
 213  * Dequeue a video buffer. If nonblocking is false, block until a buffer is
 214  * available.
 215  */
 216 static int uvc_dequeue_buffer(struct uvc_video_queue *queue,
 217                               struct v4l2_buffer *buf, int nonblocking)
 218 {
 219         int ret;
 220
 221         mutex_lock(&queue->mutex);
 222         ret = vb2_dqbuf(&queue->queue, buf, nonblocking);
 223         mutex_unlock(&queue->mutex);
 224
 225         return ret;
 226 }
 227
 228 /*
 229  * Poll the video queue.
 230  *
 231  * This function implements video queue polling and is intended to be used by
 232  * the device poll handler.
 233  */
 234 static unsigned int uvc_queue_poll(struct uvc_video_queue *queue,
 235                                    struct file *file, poll_table *wait)
 236 {
 237         unsigned int ret;
 238
 239         mutex_lock(&queue->mutex);
 240         ret = vb2_poll(&queue->queue, file, wait);
 241         mutex_unlock(&queue->mutex);
 242
 243         return ret;
 244 }
 245
 246 static int uvc_queue_mmap(struct uvc_video_queue *queue,
 247                           struct vm_area_struct *vma)
 248 {
 249         int ret;
 250
 251         mutex_lock(&queue->mutex);
 252         ret = vb2_mmap(&queue->queue, vma);
 253         mutex_unlock(&queue->mutex);
 254
 255         return ret;
 256 }
 257
 258 #ifndef CONFIG_MMU
 259 /*
 260  * Get unmapped area.
 261  *
 262  * NO-MMU arch need this function to make mmap() work correctly.
 263  */
 264 static unsigned long uvc_queue_get_unmapped_area(struct uvc_video_queue *queue,
 265                 unsigned long pgoff)
 266 {
 267         unsigned long ret;
 268
 269         mutex_lock(&queue->mutex);
 270         ret = vb2_get_unmapped_area(&queue->queue, 0, 0, pgoff, 0);
 271         mutex_unlock(&queue->mutex);
 272         return ret;
 273 }
 274 #endif
 275
 276 /*
 277  * Cancel the video buffers queue.
 278  *
 279  * Cancelling the queue marks all buffers on the irq queue as erroneous,
 280  * wakes them up and removes them from the queue.
 281  *
 282  * If the disconnect parameter is set, further calls to uvc_queue_buffer will
 283  * fail with -ENODEV.
 284  *
 285  * This function acquires the irq spinlock and can be called from interrupt
 286  * context.
 287  */
 288 static void uvc_queue_cancel(struct uvc_video_queue *queue, int disconnect)
 289 {
 290         struct uvc_buffer *buf;
 291         unsigned long flags;
 292
 293         spin_lock_irqsave(&queue->irqlock, flags);
 294         while (!list_empty(&queue->irqqueue)) {
 295                 buf = list_first_entry(&queue->irqqueue, struct uvc_buffer,
 296                                        queue);
 297                 list_del(&buf->queue);
 298                 buf->state = UVC_BUF_STATE_ERROR;
 299                 vb2_buffer_done(&buf->buf, VB2_BUF_STATE_ERROR);
 300         }
 301         /* This must be protected by the irqlock spinlock to avoid race
 302          * conditions between uvc_queue_buffer and the disconnection event that
 303          * could result in an interruptible wait in uvc_dequeue_buffer. Do not
 304          * blindly replace this logic by checking for the UVC_DEV_DISCONNECTED
 305          * state outside the queue code.
 306          */
 307         if (disconnect)
 308                 queue->flags |= UVC_QUEUE_DISCONNECTED;
 309         spin_unlock_irqrestore(&queue->irqlock, flags);
 310 }
 311
 312 /*
 313  * Enable or disable the video buffers queue.
 314  *
 315  * The queue must be enabled before starting video acquisition and must be
 316  * disabled after stopping it. This ensures that the video buffers queue
 317  * state can be properly initialized before buffers are accessed from the
 318  * interrupt handler.
 319  *
 320  * Enabling the video queue initializes parameters (such as sequence number,
 321  * sync pattern, ...). If the queue is already enabled, return -EBUSY.
 322  *
 323  * Disabling the video queue cancels the queue and removes all buffers from
 324  * the main queue.
 325  *
 326  * This function can't be called from interrupt context. Use
 327  * uvc_queue_cancel() instead.
 328  */
 329 static int uvc_queue_enable(struct uvc_video_queue *queue, int enable)
 330 {
 331         unsigned long flags;
 332         int ret = 0;
 333
 334         mutex_lock(&queue->mutex);
 335         if (enable) {
 336                 ret = vb2_streamon(&queue->queue, queue->queue.type);
 337                 if (ret < 0)
 338                         goto done;
 339
 340                 queue->sequence = 0;
 341                 queue->buf_used = 0;
 342         } else {
 343                 ret = vb2_streamoff(&queue->queue, queue->queue.type);
 344                 if (ret < 0)
 345                         goto done;
 346
 347                 spin_lock_irqsave(&queue->irqlock, flags);
 348                 INIT_LIST_HEAD(&queue->irqqueue);
 349
 350                 /*
 351                  * FIXME: We need to clear the DISCONNECTED flag to ensure that
 352                  * applications will be able to queue buffers for the next
 353                  * streaming run. However, clearing it here doesn't guarantee
 354                  * that the device will be reconnected in the meantime.
 355                  */
 356                 queue->flags &= ~UVC_QUEUE_DISCONNECTED;
 357                 spin_unlock_irqrestore(&queue->irqlock, flags);
 358         }
 359
 360 done:
 361         mutex_unlock(&queue->mutex);
 362         return ret;
 363 }
 364
 365 /* called with &queue_irqlock held.. */
 366 static struct uvc_buffer *uvc_queue_next_buffer(struct uvc_video_queue *queue,
 367                                                 struct uvc_buffer *buf)
 368 {
 369         struct uvc_buffer *nextbuf;
 370
 371         if ((queue->flags & UVC_QUEUE_DROP_INCOMPLETE) &&
 372              buf->length != buf->bytesused) {
 373                 buf->state = UVC_BUF_STATE_QUEUED;
 374                 vb2_set_plane_payload(&buf->buf, 0, 0);
 375                 return buf;
 376         }
 377
 378         list_del(&buf->queue);
 379         if (!list_empty(&queue->irqqueue))
 380                 nextbuf = list_first_entry(&queue->irqqueue, struct uvc_buffer,
 381                                            queue);
 382         else
 383                 nextbuf = NULL;
 384
 385         buf->buf.v4l2_buf.field = V4L2_FIELD_NONE;
 386         buf->buf.v4l2_buf.sequence = queue->sequence++;
 387         v4l2_get_timestamp(&buf->buf.v4l2_buf.timestamp);
 388
 389         vb2_set_plane_payload(&buf->buf, 0, buf->bytesused);
 390         vb2_buffer_done(&buf->buf, VB2_BUF_STATE_DONE);
 391
 392         return nextbuf;
 393 }
 394
 395 static struct uvc_buffer *uvc_queue_head(struct uvc_video_queue *queue)
 396 {
 397         struct uvc_buffer *buf = NULL;
 398
 399         if (!list_empty(&queue->irqqueue))
 400                 buf = list_first_entry(&queue->irqqueue, struct uvc_buffer,
 401                                        queue);
 402         else
 403                 queue->flags |= UVC_QUEUE_PAUSED;
 404
 405         return buf;
 406 }
 407