Merge remote-tracking branch 'imx-drm/imx-drm/next'
[linux] / samples / v4l / v4l2-pci-skeleton.c
1 /*
2  * This is a V4L2 PCI Skeleton Driver. It gives an initial skeleton source
3  * for use with other PCI drivers.
4  *
5  * This skeleton PCI driver assumes that the card has an S-Video connector as
6  * input 0 and an HDMI connector as input 1.
7  *
8  * Copyright 2014 Cisco Systems, Inc. and/or its affiliates. All rights reserved.
9  *
10  * This program is free software; you may redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
13  *
14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
15  * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
16  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
17  * NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
18  * BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
19  * ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
20  * CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
21  * SOFTWARE.
22  */
23
24 #include <linux/types.h>
25 #include <linux/kernel.h>
26 #include <linux/module.h>
27 #include <linux/init.h>
28 #include <linux/kmod.h>
29 #include <linux/mutex.h>
30 #include <linux/pci.h>
31 #include <linux/interrupt.h>
32 #include <linux/videodev2.h>
33 #include <linux/v4l2-dv-timings.h>
34 #include <media/v4l2-device.h>
35 #include <media/v4l2-dev.h>
36 #include <media/v4l2-ioctl.h>
37 #include <media/v4l2-dv-timings.h>
38 #include <media/v4l2-ctrls.h>
39 #include <media/v4l2-event.h>
40 #include <media/videobuf2-v4l2.h>
41 #include <media/videobuf2-dma-contig.h>
42
43 MODULE_DESCRIPTION("V4L2 PCI Skeleton Driver");
44 MODULE_AUTHOR("Hans Verkuil");
45 MODULE_LICENSE("GPL v2");
46
47 /**
48  * struct skeleton - All internal data for one instance of device
49  * @pdev: PCI device
50  * @v4l2_dev: top-level v4l2 device struct
51  * @vdev: video node structure
52  * @ctrl_handler: control handler structure
53  * @lock: ioctl serialization mutex
54  * @std: current SDTV standard
55  * @timings: current HDTV timings
56  * @format: current pix format
57  * @input: current video input (0 = SDTV, 1 = HDTV)
58  * @queue: vb2 video capture queue
59  * @qlock: spinlock controlling access to buf_list and sequence
60  * @buf_list: list of buffers queued for DMA
61  * @sequence: frame sequence counter
62  */
63 struct skeleton {
64         struct pci_dev *pdev;
65         struct v4l2_device v4l2_dev;
66         struct video_device vdev;
67         struct v4l2_ctrl_handler ctrl_handler;
68         struct mutex lock;
69         v4l2_std_id std;
70         struct v4l2_dv_timings timings;
71         struct v4l2_pix_format format;
72         unsigned input;
73
74         struct vb2_queue queue;
75
76         spinlock_t qlock;
77         struct list_head buf_list;
78         unsigned field;
79         unsigned sequence;
80 };
81
82 struct skel_buffer {
83         struct vb2_v4l2_buffer vb;
84         struct list_head list;
85 };
86
87 static inline struct skel_buffer *to_skel_buffer(struct vb2_v4l2_buffer *vbuf)
88 {
89         return container_of(vbuf, struct skel_buffer, vb);
90 }
91
92 static const struct pci_device_id skeleton_pci_tbl[] = {
93         /* { PCI_DEVICE(PCI_VENDOR_ID_, PCI_DEVICE_ID_) }, */
94         { 0, }
95 };
96 MODULE_DEVICE_TABLE(pci, skeleton_pci_tbl);
97
98 /*
99  * HDTV: this structure has the capabilities of the HDTV receiver.
100  * It is used to constrain the huge list of possible formats based
101  * upon the hardware capabilities.
102  */
103 static const struct v4l2_dv_timings_cap skel_timings_cap = {
104         .type = V4L2_DV_BT_656_1120,
105         /* keep this initialization for compatibility with GCC < 4.4.6 */
106         .reserved = { 0 },
107         V4L2_INIT_BT_TIMINGS(
108                 720, 1920,              /* min/max width */
109                 480, 1080,              /* min/max height */
110                 27000000, 74250000,     /* min/max pixelclock*/
111                 V4L2_DV_BT_STD_CEA861,  /* Supported standards */
112                 /* capabilities */
113                 V4L2_DV_BT_CAP_INTERLACED | V4L2_DV_BT_CAP_PROGRESSIVE
114         )
115 };
116
117 /*
118  * Supported SDTV standards. This does the same job as skel_timings_cap, but
119  * for standard TV formats.
120  */
121 #define SKEL_TVNORMS V4L2_STD_ALL
122
123 /*
124  * Interrupt handler: typically interrupts happen after a new frame has been
125  * captured. It is the job of the handler to remove the new frame from the
126  * internal list and give it back to the vb2 framework, updating the sequence
127  * counter, field and timestamp at the same time.
128  */
129 static irqreturn_t skeleton_irq(int irq, void *dev_id)
130 {
131 #ifdef TODO
132         struct skeleton *skel = dev_id;
133
134         /* handle interrupt */
135
136         /* Once a new frame has been captured, mark it as done like this: */
137         if (captured_new_frame) {
138                 ...
139                 spin_lock(&skel->qlock);
140                 list_del(&new_buf->list);
141                 spin_unlock(&skel->qlock);
142                 new_buf->vb.vb2_buf.timestamp = ktime_get_ns();
143                 new_buf->vb.sequence = skel->sequence++;
144                 new_buf->vb.field = skel->field;
145                 if (skel->format.field == V4L2_FIELD_ALTERNATE) {
146                         if (skel->field == V4L2_FIELD_BOTTOM)
147                                 skel->field = V4L2_FIELD_TOP;
148                         else if (skel->field == V4L2_FIELD_TOP)
149                                 skel->field = V4L2_FIELD_BOTTOM;
150                 }
151                 vb2_buffer_done(&new_buf->vb.vb2_buf, VB2_BUF_STATE_DONE);
152         }
153 #endif
154         return IRQ_HANDLED;
155 }
156
157 /*
158  * Setup the constraints of the queue: besides setting the number of planes
159  * per buffer and the size and allocation context of each plane, it also
160  * checks if sufficient buffers have been allocated. Usually 3 is a good
161  * minimum number: many DMA engines need a minimum of 2 buffers in the
162  * queue and you need to have another available for userspace processing.
163  */
164 static int queue_setup(struct vb2_queue *vq,
165                        unsigned int *nbuffers, unsigned int *nplanes,
166                        unsigned int sizes[], struct device *alloc_devs[])
167 {
168         struct skeleton *skel = vb2_get_drv_priv(vq);
169
170         skel->field = skel->format.field;
171         if (skel->field == V4L2_FIELD_ALTERNATE) {
172                 /*
173                  * You cannot use read() with FIELD_ALTERNATE since the field
174                  * information (TOP/BOTTOM) cannot be passed back to the user.
175                  */
176                 if (vb2_fileio_is_active(vq))
177                         return -EINVAL;
178                 skel->field = V4L2_FIELD_TOP;
179         }
180
181         if (vq->num_buffers + *nbuffers < 3)
182                 *nbuffers = 3 - vq->num_buffers;
183
184         if (*nplanes)
185                 return sizes[0] < skel->format.sizeimage ? -EINVAL : 0;
186         *nplanes = 1;
187         sizes[0] = skel->format.sizeimage;
188         return 0;
189 }
190
191 /*
192  * Prepare the buffer for queueing to the DMA engine: check and set the
193  * payload size.
194  */
195 static int buffer_prepare(struct vb2_buffer *vb)
196 {
197         struct skeleton *skel = vb2_get_drv_priv(vb->vb2_queue);
198         unsigned long size = skel->format.sizeimage;
199
200         if (vb2_plane_size(vb, 0) < size) {
201                 dev_err(&skel->pdev->dev, "buffer too small (%lu < %lu)\n",
202                          vb2_plane_size(vb, 0), size);
203                 return -EINVAL;
204         }
205
206         vb2_set_plane_payload(vb, 0, size);
207         return 0;
208 }
209
210 /*
211  * Queue this buffer to the DMA engine.
212  */
213 static void buffer_queue(struct vb2_buffer *vb)
214 {
215         struct vb2_v4l2_buffer *vbuf = to_vb2_v4l2_buffer(vb);
216         struct skeleton *skel = vb2_get_drv_priv(vb->vb2_queue);
217         struct skel_buffer *buf = to_skel_buffer(vbuf);
218         unsigned long flags;
219
220         spin_lock_irqsave(&skel->qlock, flags);
221         list_add_tail(&buf->list, &skel->buf_list);
222
223         /* TODO: Update any DMA pointers if necessary */
224
225         spin_unlock_irqrestore(&skel->qlock, flags);
226 }
227
228 static void return_all_buffers(struct skeleton *skel,
229                                enum vb2_buffer_state state)
230 {
231         struct skel_buffer *buf, *node;
232         unsigned long flags;
233
234         spin_lock_irqsave(&skel->qlock, flags);
235         list_for_each_entry_safe(buf, node, &skel->buf_list, list) {
236                 vb2_buffer_done(&buf->vb.vb2_buf, state);
237                 list_del(&buf->list);
238         }
239         spin_unlock_irqrestore(&skel->qlock, flags);
240 }
241
242 /*
243  * Start streaming. First check if the minimum number of buffers have been
244  * queued. If not, then return -ENOBUFS and the vb2 framework will call
245  * this function again the next time a buffer has been queued until enough
246  * buffers are available to actually start the DMA engine.
247  */
248 static int start_streaming(struct vb2_queue *vq, unsigned int count)
249 {
250         struct skeleton *skel = vb2_get_drv_priv(vq);
251         int ret = 0;
252
253         skel->sequence = 0;
254
255         /* TODO: start DMA */
256
257         if (ret) {
258                 /*
259                  * In case of an error, return all active buffers to the
260                  * QUEUED state
261                  */
262                 return_all_buffers(skel, VB2_BUF_STATE_QUEUED);
263         }
264         return ret;
265 }
266
267 /*
268  * Stop the DMA engine. Any remaining buffers in the DMA queue are dequeued
269  * and passed on to the vb2 framework marked as STATE_ERROR.
270  */
271 static void stop_streaming(struct vb2_queue *vq)
272 {
273         struct skeleton *skel = vb2_get_drv_priv(vq);
274
275         /* TODO: stop DMA */
276
277         /* Release all active buffers */
278         return_all_buffers(skel, VB2_BUF_STATE_ERROR);
279 }
280
281 /*
282  * The vb2 queue ops. Note that since q->lock is set we can use the standard
283  * vb2_ops_wait_prepare/finish helper functions. If q->lock would be NULL,
284  * then this driver would have to provide these ops.
285  */
286 static const struct vb2_ops skel_qops = {
287         .queue_setup            = queue_setup,
288         .buf_prepare            = buffer_prepare,
289         .buf_queue              = buffer_queue,
290         .start_streaming        = start_streaming,
291         .stop_streaming         = stop_streaming,
292         .wait_prepare           = vb2_ops_wait_prepare,
293         .wait_finish            = vb2_ops_wait_finish,
294 };
295
296 /*
297  * Required ioctl querycap. Note that the version field is prefilled with
298  * the version of the kernel.
299  */
300 static int skeleton_querycap(struct file *file, void *priv,
301                              struct v4l2_capability *cap)
302 {
303         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
304
305         strlcpy(cap->driver, KBUILD_MODNAME, sizeof(cap->driver));
306         strlcpy(cap->card, "V4L2 PCI Skeleton", sizeof(cap->card));
307         snprintf(cap->bus_info, sizeof(cap->bus_info), "PCI:%s",
308                  pci_name(skel->pdev));
309         return 0;
310 }
311
312 /*
313  * Helper function to check and correct struct v4l2_pix_format. It's used
314  * not only in VIDIOC_TRY/S_FMT, but also elsewhere if changes to the SDTV
315  * standard, HDTV timings or the video input would require updating the
316  * current format.
317  */
318 static void skeleton_fill_pix_format(struct skeleton *skel,
319                                      struct v4l2_pix_format *pix)
320 {
321         pix->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
322         if (skel->input == 0) {
323                 /* S-Video input */
324                 pix->width = 720;
325                 pix->height = (skel->std & V4L2_STD_525_60) ? 480 : 576;
326                 pix->field = V4L2_FIELD_INTERLACED;
327                 pix->colorspace = V4L2_COLORSPACE_SMPTE170M;
328         } else {
329                 /* HDMI input */
330                 pix->width = skel->timings.bt.width;
331                 pix->height = skel->timings.bt.height;
332                 if (skel->timings.bt.interlaced) {
333                         pix->field = V4L2_FIELD_ALTERNATE;
334                         pix->height /= 2;
335                 } else {
336                         pix->field = V4L2_FIELD_NONE;
337                 }
338                 pix->colorspace = V4L2_COLORSPACE_REC709;
339         }
340
341         /*
342          * The YUYV format is four bytes for every two pixels, so bytesperline
343          * is width * 2.
344          */
345         pix->bytesperline = pix->width * 2;
346         pix->sizeimage = pix->bytesperline * pix->height;
347         pix->priv = 0;
348 }
349
350 static int skeleton_try_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,
351                                     struct v4l2_format *f)
352 {
353         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
354         struct v4l2_pix_format *pix = &f->fmt.pix;
355
356         /*
357          * Due to historical reasons providing try_fmt with an unsupported
358          * pixelformat will return -EINVAL for video receivers. Webcam drivers,
359          * however, will silently correct the pixelformat. Some video capture
360          * applications rely on this behavior...
361          */
362         if (pix->pixelformat != V4L2_PIX_FMT_YUYV)
363                 return -EINVAL;
364         skeleton_fill_pix_format(skel, pix);
365         return 0;
366 }
367
368 static int skeleton_s_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,
369                                   struct v4l2_format *f)
370 {
371         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
372         int ret;
373
374         ret = skeleton_try_fmt_vid_cap(file, priv, f);
375         if (ret)
376                 return ret;
377
378         /*
379          * It is not allowed to change the format while buffers for use with
380          * streaming have already been allocated.
381          */
382         if (vb2_is_busy(&skel->queue))
383                 return -EBUSY;
384
385         /* TODO: change format */
386         skel->format = f->fmt.pix;
387         return 0;
388 }
389
390 static int skeleton_g_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,
391                                   struct v4l2_format *f)
392 {
393         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
394
395         f->fmt.pix = skel->format;
396         return 0;
397 }
398
399 static int skeleton_enum_fmt_vid_cap(struct file *file, void *priv,
400                                      struct v4l2_fmtdesc *f)
401 {
402         if (f->index != 0)
403                 return -EINVAL;
404
405         f->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_YUYV;
406         return 0;
407 }
408
409 static int skeleton_s_std(struct file *file, void *priv, v4l2_std_id std)
410 {
411         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
412
413         /* S_STD is not supported on the HDMI input */
414         if (skel->input)
415                 return -ENODATA;
416
417         /*
418          * No change, so just return. Some applications call S_STD again after
419          * the buffers for streaming have been set up, so we have to allow for
420          * this behavior.
421          */
422         if (std == skel->std)
423                 return 0;
424
425         /*
426          * Changing the standard implies a format change, which is not allowed
427          * while buffers for use with streaming have already been allocated.
428          */
429         if (vb2_is_busy(&skel->queue))
430                 return -EBUSY;
431
432         /* TODO: handle changing std */
433
434         skel->std = std;
435
436         /* Update the internal format */
437         skeleton_fill_pix_format(skel, &skel->format);
438         return 0;
439 }
440
441 static int skeleton_g_std(struct file *file, void *priv, v4l2_std_id *std)
442 {
443         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
444
445         /* G_STD is not supported on the HDMI input */
446         if (skel->input)
447                 return -ENODATA;
448
449         *std = skel->std;
450         return 0;
451 }
452
453 /*
454  * Query the current standard as seen by the hardware. This function shall
455  * never actually change the standard, it just detects and reports.
456  * The framework will initially set *std to tvnorms (i.e. the set of
457  * supported standards by this input), and this function should just AND
458  * this value. If there is no signal, then *std should be set to 0.
459  */
460 static int skeleton_querystd(struct file *file, void *priv, v4l2_std_id *std)
461 {
462         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
463
464         /* QUERY_STD is not supported on the HDMI input */
465         if (skel->input)
466                 return -ENODATA;
467
468 #ifdef TODO
469         /*
470          * Query currently seen standard. Initial value of *std is
471          * V4L2_STD_ALL. This function should look something like this:
472          */
473         get_signal_info();
474         if (no_signal) {
475                 *std = 0;
476                 return 0;
477         }
478         /* Use signal information to reduce the number of possible standards */
479         if (signal_has_525_lines)
480                 *std &= V4L2_STD_525_60;
481         else
482                 *std &= V4L2_STD_625_50;
483 #endif
484         return 0;
485 }
486
487 static int skeleton_s_dv_timings(struct file *file, void *_fh,
488                                  struct v4l2_dv_timings *timings)
489 {
490         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
491
492         /* S_DV_TIMINGS is not supported on the S-Video input */
493         if (skel->input == 0)
494                 return -ENODATA;
495
496         /* Quick sanity check */
497         if (!v4l2_valid_dv_timings(timings, &skel_timings_cap, NULL, NULL))
498                 return -EINVAL;
499
500         /* Check if the timings are part of the CEA-861 timings. */
501         if (!v4l2_find_dv_timings_cap(timings, &skel_timings_cap,
502                                       0, NULL, NULL))
503                 return -EINVAL;
504
505         /* Return 0 if the new timings are the same as the current timings. */
506         if (v4l2_match_dv_timings(timings, &skel->timings, 0, false))
507                 return 0;
508
509         /*
510          * Changing the timings implies a format change, which is not allowed
511          * while buffers for use with streaming have already been allocated.
512          */
513         if (vb2_is_busy(&skel->queue))
514                 return -EBUSY;
515
516         /* TODO: Configure new timings */
517
518         /* Save timings */
519         skel->timings = *timings;
520
521         /* Update the internal format */
522         skeleton_fill_pix_format(skel, &skel->format);
523         return 0;
524 }
525
526 static int skeleton_g_dv_timings(struct file *file, void *_fh,
527                                  struct v4l2_dv_timings *timings)
528 {
529         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
530
531         /* G_DV_TIMINGS is not supported on the S-Video input */
532         if (skel->input == 0)
533                 return -ENODATA;
534
535         *timings = skel->timings;
536         return 0;
537 }
538
539 static int skeleton_enum_dv_timings(struct file *file, void *_fh,
540                                     struct v4l2_enum_dv_timings *timings)
541 {
542         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
543
544         /* ENUM_DV_TIMINGS is not supported on the S-Video input */
545         if (skel->input == 0)
546                 return -ENODATA;
547
548         return v4l2_enum_dv_timings_cap(timings, &skel_timings_cap,
549                                         NULL, NULL);
550 }
551
552 /*
553  * Query the current timings as seen by the hardware. This function shall
554  * never actually change the timings, it just detects and reports.
555  * If no signal is detected, then return -ENOLINK. If the hardware cannot
556  * lock to the signal, then return -ENOLCK. If the signal is out of range
557  * of the capabilities of the system (e.g., it is possible that the receiver
558  * can lock but that the DMA engine it is connected to cannot handle
559  * pixelclocks above a certain frequency), then -ERANGE is returned.
560  */
561 static int skeleton_query_dv_timings(struct file *file, void *_fh,
562                                      struct v4l2_dv_timings *timings)
563 {
564         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
565
566         /* QUERY_DV_TIMINGS is not supported on the S-Video input */
567         if (skel->input == 0)
568                 return -ENODATA;
569
570 #ifdef TODO
571         /*
572          * Query currently seen timings. This function should look
573          * something like this:
574          */
575         detect_timings();
576         if (no_signal)
577                 return -ENOLINK;
578         if (cannot_lock_to_signal)
579                 return -ENOLCK;
580         if (signal_out_of_range_of_capabilities)
581                 return -ERANGE;
582
583         /* Useful for debugging */
584         v4l2_print_dv_timings(skel->v4l2_dev.name, "query_dv_timings:",
585                         timings, true);
586 #endif
587         return 0;
588 }
589
590 static int skeleton_dv_timings_cap(struct file *file, void *fh,
591                                    struct v4l2_dv_timings_cap *cap)
592 {
593         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
594
595         /* DV_TIMINGS_CAP is not supported on the S-Video input */
596         if (skel->input == 0)
597                 return -ENODATA;
598         *cap = skel_timings_cap;
599         return 0;
600 }
601
602 static int skeleton_enum_input(struct file *file, void *priv,
603                                struct v4l2_input *i)
604 {
605         if (i->index > 1)
606                 return -EINVAL;
607
608         i->type = V4L2_INPUT_TYPE_CAMERA;
609         if (i->index == 0) {
610                 i->std = SKEL_TVNORMS;
611                 strlcpy(i->name, "S-Video", sizeof(i->name));
612                 i->capabilities = V4L2_IN_CAP_STD;
613         } else {
614                 i->std = 0;
615                 strlcpy(i->name, "HDMI", sizeof(i->name));
616                 i->capabilities = V4L2_IN_CAP_DV_TIMINGS;
617         }
618         return 0;
619 }
620
621 static int skeleton_s_input(struct file *file, void *priv, unsigned int i)
622 {
623         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
624
625         if (i > 1)
626                 return -EINVAL;
627
628         /*
629          * Changing the input implies a format change, which is not allowed
630          * while buffers for use with streaming have already been allocated.
631          */
632         if (vb2_is_busy(&skel->queue))
633                 return -EBUSY;
634
635         skel->input = i;
636         /*
637          * Update tvnorms. The tvnorms value is used by the core to implement
638          * VIDIOC_ENUMSTD so it has to be correct. If tvnorms == 0, then
639          * ENUMSTD will return -ENODATA.
640          */
641         skel->vdev.tvnorms = i ? 0 : SKEL_TVNORMS;
642
643         /* Update the internal format */
644         skeleton_fill_pix_format(skel, &skel->format);
645         return 0;
646 }
647
648 static int skeleton_g_input(struct file *file, void *priv, unsigned int *i)
649 {
650         struct skeleton *skel = video_drvdata(file);
651
652         *i = skel->input;
653         return 0;
654 }
655
656 /* The control handler. */
657 static int skeleton_s_ctrl(struct v4l2_ctrl *ctrl)
658 {
659         /*struct skeleton *skel =
660                 container_of(ctrl->handler, struct skeleton, ctrl_handler);*/
661
662         switch (ctrl->id) {
663         case V4L2_CID_BRIGHTNESS:
664                 /* TODO: set brightness to ctrl->val */
665                 break;
666         case V4L2_CID_CONTRAST:
667                 /* TODO: set contrast to ctrl->val */
668                 break;
669         case V4L2_CID_SATURATION:
670                 /* TODO: set saturation to ctrl->val */
671                 break;
672         case V4L2_CID_HUE:
673                 /* TODO: set hue to ctrl->val */
674                 break;
675         default:
676                 return -EINVAL;
677         }
678         return 0;
679 }
680
681 /* ------------------------------------------------------------------
682         File operations for the device
683    ------------------------------------------------------------------*/
684
685 static const struct v4l2_ctrl_ops skel_ctrl_ops = {
686         .s_ctrl = skeleton_s_ctrl,
687 };
688
689 /*
690  * The set of all supported ioctls. Note that all the streaming ioctls
691  * use the vb2 helper functions that take care of all the locking and
692  * that also do ownership tracking (i.e. only the filehandle that requested
693  * the buffers can call the streaming ioctls, all other filehandles will
694  * receive -EBUSY if they attempt to call the same streaming ioctls).
695  *
696  * The last three ioctls also use standard helper functions: these implement
697  * standard behavior for drivers with controls.
698  */
699 static const struct v4l2_ioctl_ops skel_ioctl_ops = {
700         .vidioc_querycap = skeleton_querycap,
701         .vidioc_try_fmt_vid_cap = skeleton_try_fmt_vid_cap,
702         .vidioc_s_fmt_vid_cap = skeleton_s_fmt_vid_cap,
703         .vidioc_g_fmt_vid_cap = skeleton_g_fmt_vid_cap,
704         .vidioc_enum_fmt_vid_cap = skeleton_enum_fmt_vid_cap,
705
706         .vidioc_g_std = skeleton_g_std,
707         .vidioc_s_std = skeleton_s_std,
708         .vidioc_querystd = skeleton_querystd,
709
710         .vidioc_s_dv_timings = skeleton_s_dv_timings,
711         .vidioc_g_dv_timings = skeleton_g_dv_timings,
712         .vidioc_enum_dv_timings = skeleton_enum_dv_timings,
713         .vidioc_query_dv_timings = skeleton_query_dv_timings,
714         .vidioc_dv_timings_cap = skeleton_dv_timings_cap,
715
716         .vidioc_enum_input = skeleton_enum_input,
717         .vidioc_g_input = skeleton_g_input,
718         .vidioc_s_input = skeleton_s_input,
719
720         .vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs,
721         .vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs,
722         .vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf,
723         .vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf,
724         .vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf,
725         .vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf,
726         .vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon,
727         .vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff,
728
729         .vidioc_log_status = v4l2_ctrl_log_status,
730         .vidioc_subscribe_event = v4l2_ctrl_subscribe_event,
731         .vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe,
732 };
733
734 /*
735  * The set of file operations. Note that all these ops are standard core
736  * helper functions.
737  */
738 static const struct v4l2_file_operations skel_fops = {
739         .owner = THIS_MODULE,
740         .open = v4l2_fh_open,
741         .release = vb2_fop_release,
742         .unlocked_ioctl = video_ioctl2,
743         .read = vb2_fop_read,
744         .mmap = vb2_fop_mmap,
745         .poll = vb2_fop_poll,
746 };
747
748 /*
749  * The initial setup of this device instance. Note that the initial state of
750  * the driver should be complete. So the initial format, standard, timings
751  * and video input should all be initialized to some reasonable value.
752  */
753 static int skeleton_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *ent)
754 {
755         /* The initial timings are chosen to be 720p60. */
756         static const struct v4l2_dv_timings timings_def =
757                 V4L2_DV_BT_CEA_1280X720P60;
758         struct skeleton *skel;
759         struct video_device *vdev;
760         struct v4l2_ctrl_handler *hdl;
761         struct vb2_queue *q;
762         int ret;
763
764         /* Enable PCI */
765         ret = pci_enable_device(pdev);
766         if (ret)
767                 return ret;
768         ret = pci_set_dma_mask(pdev, DMA_BIT_MASK(32));
769         if (ret) {
770                 dev_err(&pdev->dev, "no suitable DMA available.\n");
771                 goto disable_pci;
772         }
773
774         /* Allocate a new instance */
775         skel = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct skeleton), GFP_KERNEL);
776         if (!skel) {
777                 ret = -ENOMEM;
778                 goto disable_pci;
779         }
780
781         /* Allocate the interrupt */
782         ret = devm_request_irq(&pdev->dev, pdev->irq,
783                                skeleton_irq, 0, KBUILD_MODNAME, skel);
784         if (ret) {
785                 dev_err(&pdev->dev, "request_irq failed\n");
786                 goto disable_pci;
787         }
788         skel->pdev = pdev;
789
790         /* Fill in the initial format-related settings */
791         skel->timings = timings_def;
792         skel->std = V4L2_STD_625_50;
793         skeleton_fill_pix_format(skel, &skel->format);
794
795         /* Initialize the top-level structure */
796         ret = v4l2_device_register(&pdev->dev, &skel->v4l2_dev);
797         if (ret)
798                 goto disable_pci;
799
800         mutex_init(&skel->lock);
801
802         /* Add the controls */
803         hdl = &skel->ctrl_handler;
804         v4l2_ctrl_handler_init(hdl, 4);
805         v4l2_ctrl_new_std(hdl, &skel_ctrl_ops,
806                           V4L2_CID_BRIGHTNESS, 0, 255, 1, 127);
807         v4l2_ctrl_new_std(hdl, &skel_ctrl_ops,
808                           V4L2_CID_CONTRAST, 0, 255, 1, 16);
809         v4l2_ctrl_new_std(hdl, &skel_ctrl_ops,
810                           V4L2_CID_SATURATION, 0, 255, 1, 127);
811         v4l2_ctrl_new_std(hdl, &skel_ctrl_ops,
812                           V4L2_CID_HUE, -128, 127, 1, 0);
813         if (hdl->error) {
814                 ret = hdl->error;
815                 goto free_hdl;
816         }
817         skel->v4l2_dev.ctrl_handler = hdl;
818
819         /* Initialize the vb2 queue */
820         q = &skel->queue;
821         q->type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
822         q->io_modes = VB2_MMAP | VB2_DMABUF | VB2_READ;
823         q->dev = &pdev->dev;
824         q->drv_priv = skel;
825         q->buf_struct_size = sizeof(struct skel_buffer);
826         q->ops = &skel_qops;
827         q->mem_ops = &vb2_dma_contig_memops;
828         q->timestamp_flags = V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC;
829         /*
830          * Assume that this DMA engine needs to have at least two buffers
831          * available before it can be started. The start_streaming() op
832          * won't be called until at least this many buffers are queued up.
833          */
834         q->min_buffers_needed = 2;
835         /*
836          * The serialization lock for the streaming ioctls. This is the same
837          * as the main serialization lock, but if some of the non-streaming
838          * ioctls could take a long time to execute, then you might want to
839          * have a different lock here to prevent VIDIOC_DQBUF from being
840          * blocked while waiting for another action to finish. This is
841          * generally not needed for PCI devices, but USB devices usually do
842          * want a separate lock here.
843          */
844         q->lock = &skel->lock;
845         /*
846          * Since this driver can only do 32-bit DMA we must make sure that
847          * the vb2 core will allocate the buffers in 32-bit DMA memory.
848          */
849         q->gfp_flags = GFP_DMA32;
850         ret = vb2_queue_init(q);
851         if (ret)
852                 goto free_hdl;
853
854         INIT_LIST_HEAD(&skel->buf_list);
855         spin_lock_init(&skel->qlock);
856
857         /* Initialize the video_device structure */
858         vdev = &skel->vdev;
859         strlcpy(vdev->name, KBUILD_MODNAME, sizeof(vdev->name));
860         /*
861          * There is nothing to clean up, so release is set to an empty release
862          * function. The release callback must be non-NULL.
863          */
864         vdev->release = video_device_release_empty;
865         vdev->fops = &skel_fops,
866         vdev->ioctl_ops = &skel_ioctl_ops,
867         vdev->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_READWRITE |
868                             V4L2_CAP_STREAMING;
869         /*
870          * The main serialization lock. All ioctls are serialized by this
871          * lock. Exception: if q->lock is set, then the streaming ioctls
872          * are serialized by that separate lock.
873          */
874         vdev->lock = &skel->lock;
875         vdev->queue = q;
876         vdev->v4l2_dev = &skel->v4l2_dev;
877         /* Supported SDTV standards, if any */
878         vdev->tvnorms = SKEL_TVNORMS;
879         video_set_drvdata(vdev, skel);
880
881         ret = video_register_device(vdev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);
882         if (ret)
883                 goto free_hdl;
884
885         dev_info(&pdev->dev, "V4L2 PCI Skeleton Driver loaded\n");
886         return 0;
887
888 free_hdl:
889         v4l2_ctrl_handler_free(&skel->ctrl_handler);
890         v4l2_device_unregister(&skel->v4l2_dev);
891 disable_pci:
892         pci_disable_device(pdev);
893         return ret;
894 }
895
896 static void skeleton_remove(struct pci_dev *pdev)
897 {
898         struct v4l2_device *v4l2_dev = pci_get_drvdata(pdev);
899         struct skeleton *skel = container_of(v4l2_dev, struct skeleton, v4l2_dev);
900
901         video_unregister_device(&skel->vdev);
902         v4l2_ctrl_handler_free(&skel->ctrl_handler);
903         v4l2_device_unregister(&skel->v4l2_dev);
904         pci_disable_device(skel->pdev);
905 }
906
907 static struct pci_driver skeleton_driver = {
908         .name = KBUILD_MODNAME,
909         .probe = skeleton_probe,
910         .remove = skeleton_remove,
911         .id_table = skeleton_pci_tbl,
912 };
913
914 module_pci_driver(skeleton_driver);