]> Pileus Git - ~andy/linux/blob - Documentation/DocBook/drm.tmpl
Merge git://git.infradead.org/users/eparis/selinux
[~andy/linux] / Documentation / DocBook / drm.tmpl
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.1.2//EN"
3         "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.1.2/docbookx.dtd" []>
4
5 <book id="drmDevelopersGuide">
6   <bookinfo>
7     <title>Linux DRM Developer's Guide</title>
8
9     <authorgroup>
10       <author>
11         <firstname>Jesse</firstname>
12         <surname>Barnes</surname>
13         <contrib>Initial version</contrib>
14         <affiliation>
15           <orgname>Intel Corporation</orgname>
16           <address>
17             <email>jesse.barnes@intel.com</email>
18           </address>
19         </affiliation>
20       </author>
21       <author>
22         <firstname>Laurent</firstname>
23         <surname>Pinchart</surname>
24         <contrib>Driver internals</contrib>
25         <affiliation>
26           <orgname>Ideas on board SPRL</orgname>
27           <address>
28             <email>laurent.pinchart@ideasonboard.com</email>
29           </address>
30         </affiliation>
31       </author>
32     </authorgroup>
33
34     <copyright>
35       <year>2008-2009</year>
36       <year>2012</year>
37       <holder>Intel Corporation</holder>
38       <holder>Laurent Pinchart</holder>
39     </copyright>
40
41     <legalnotice>
42       <para>
43         The contents of this file may be used under the terms of the GNU
44         General Public License version 2 (the "GPL") as distributed in
45         the kernel source COPYING file.
46       </para>
47     </legalnotice>
48
49     <revhistory>
50       <!-- Put document revisions here, newest first. -->
51       <revision>
52         <revnumber>1.0</revnumber>
53         <date>2012-07-13</date>
54         <authorinitials>LP</authorinitials>
55         <revremark>Added extensive documentation about driver internals.
56         </revremark>
57       </revision>
58     </revhistory>
59   </bookinfo>
60
61 <toc></toc>
62
63   <!-- Introduction -->
64
65   <chapter id="drmIntroduction">
66     <title>Introduction</title>
67     <para>
68       The Linux DRM layer contains code intended to support the needs
69       of complex graphics devices, usually containing programmable
70       pipelines well suited to 3D graphics acceleration.  Graphics
71       drivers in the kernel may make use of DRM functions to make
72       tasks like memory management, interrupt handling and DMA easier,
73       and provide a uniform interface to applications.
74     </para>
75     <para>
76       A note on versions: this guide covers features found in the DRM
77       tree, including the TTM memory manager, output configuration and
78       mode setting, and the new vblank internals, in addition to all
79       the regular features found in current kernels.
80     </para>
81     <para>
82       [Insert diagram of typical DRM stack here]
83     </para>
84   </chapter>
85
86   <!-- Internals -->
87
88   <chapter id="drmInternals">
89     <title>DRM Internals</title>
90     <para>
91       This chapter documents DRM internals relevant to driver authors
92       and developers working to add support for the latest features to
93       existing drivers.
94     </para>
95     <para>
96       First, we go over some typical driver initialization
97       requirements, like setting up command buffers, creating an
98       initial output configuration, and initializing core services.
99       Subsequent sections cover core internals in more detail,
100       providing implementation notes and examples.
101     </para>
102     <para>
103       The DRM layer provides several services to graphics drivers,
104       many of them driven by the application interfaces it provides
105       through libdrm, the library that wraps most of the DRM ioctls.
106       These include vblank event handling, memory
107       management, output management, framebuffer management, command
108       submission &amp; fencing, suspend/resume support, and DMA
109       services.
110     </para>
111
112   <!-- Internals: driver init -->
113
114   <sect1>
115     <title>Driver Initialization</title>
116     <para>
117       At the core of every DRM driver is a <structname>drm_driver</structname>
118       structure. Drivers typically statically initialize a drm_driver structure,
119       and then pass it to one of the <function>drm_*_init()</function> functions
120       to register it with the DRM subsystem.
121     </para>
122     <para>
123       The <structname>drm_driver</structname> structure contains static
124       information that describes the driver and features it supports, and
125       pointers to methods that the DRM core will call to implement the DRM API.
126       We will first go through the <structname>drm_driver</structname> static
127       information fields, and will then describe individual operations in
128       details as they get used in later sections.
129     </para>
130     <sect2>
131       <title>Driver Information</title>
132       <sect3>
133         <title>Driver Features</title>
134         <para>
135           Drivers inform the DRM core about their requirements and supported
136           features by setting appropriate flags in the
137           <structfield>driver_features</structfield> field. Since those flags
138           influence the DRM core behaviour since registration time, most of them
139           must be set to registering the <structname>drm_driver</structname>
140           instance.
141         </para>
142         <synopsis>u32 driver_features;</synopsis>
143         <variablelist>
144           <title>Driver Feature Flags</title>
145           <varlistentry>
146             <term>DRIVER_USE_AGP</term>
147             <listitem><para>
148               Driver uses AGP interface, the DRM core will manage AGP resources.
149             </para></listitem>
150           </varlistentry>
151           <varlistentry>
152             <term>DRIVER_REQUIRE_AGP</term>
153             <listitem><para>
154               Driver needs AGP interface to function. AGP initialization failure
155               will become a fatal error.
156             </para></listitem>
157           </varlistentry>
158           <varlistentry>
159             <term>DRIVER_USE_MTRR</term>
160             <listitem><para>
161               Driver uses MTRR interface for mapping memory, the DRM core will
162               manage MTRR resources. Deprecated.
163             </para></listitem>
164           </varlistentry>
165           <varlistentry>
166             <term>DRIVER_PCI_DMA</term>
167             <listitem><para>
168               Driver is capable of PCI DMA, mapping of PCI DMA buffers to
169               userspace will be enabled. Deprecated.
170             </para></listitem>
171           </varlistentry>
172           <varlistentry>
173             <term>DRIVER_SG</term>
174             <listitem><para>
175               Driver can perform scatter/gather DMA, allocation and mapping of
176               scatter/gather buffers will be enabled. Deprecated.
177             </para></listitem>
178           </varlistentry>
179           <varlistentry>
180             <term>DRIVER_HAVE_DMA</term>
181             <listitem><para>
182               Driver supports DMA, the userspace DMA API will be supported.
183               Deprecated.
184             </para></listitem>
185           </varlistentry>
186           <varlistentry>
187             <term>DRIVER_HAVE_IRQ</term><term>DRIVER_IRQ_SHARED</term>
188             <listitem><para>
189               DRIVER_HAVE_IRQ indicates whether the driver has an IRQ handler
190               managed by the DRM Core. The core will support simple IRQ handler
191               installation when the flag is set. The installation process is
192               described in <xref linkend="drm-irq-registration"/>.</para>
193               <para>DRIVER_IRQ_SHARED indicates whether the device &amp; handler
194               support shared IRQs (note that this is required of PCI  drivers).
195             </para></listitem>
196           </varlistentry>
197           <varlistentry>
198             <term>DRIVER_IRQ_VBL</term>
199             <listitem><para>Unused. Deprecated.</para></listitem>
200           </varlistentry>
201           <varlistentry>
202             <term>DRIVER_DMA_QUEUE</term>
203             <listitem><para>
204               Should be set if the driver queues DMA requests and completes them
205               asynchronously.  Deprecated.
206             </para></listitem>
207           </varlistentry>
208           <varlistentry>
209             <term>DRIVER_FB_DMA</term>
210             <listitem><para>
211               Driver supports DMA to/from the framebuffer, mapping of frambuffer
212               DMA buffers to userspace will be supported. Deprecated.
213             </para></listitem>
214           </varlistentry>
215           <varlistentry>
216             <term>DRIVER_IRQ_VBL2</term>
217             <listitem><para>Unused. Deprecated.</para></listitem>
218           </varlistentry>
219           <varlistentry>
220             <term>DRIVER_GEM</term>
221             <listitem><para>
222               Driver use the GEM memory manager.
223             </para></listitem>
224           </varlistentry>
225           <varlistentry>
226             <term>DRIVER_MODESET</term>
227             <listitem><para>
228               Driver supports mode setting interfaces (KMS).
229             </para></listitem>
230           </varlistentry>
231           <varlistentry>
232             <term>DRIVER_PRIME</term>
233             <listitem><para>
234               Driver implements DRM PRIME buffer sharing.
235             </para></listitem>
236           </varlistentry>
237         </variablelist>
238       </sect3>
239       <sect3>
240         <title>Major, Minor and Patchlevel</title>
241         <synopsis>int major;
242 int minor;
243 int patchlevel;</synopsis>
244         <para>
245           The DRM core identifies driver versions by a major, minor and patch
246           level triplet. The information is printed to the kernel log at
247           initialization time and passed to userspace through the
248           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
249         </para>
250         <para>
251           The major and minor numbers are also used to verify the requested driver
252           API version passed to DRM_IOCTL_SET_VERSION. When the driver API changes
253           between minor versions, applications can call DRM_IOCTL_SET_VERSION to
254           select a specific version of the API. If the requested major isn't equal
255           to the driver major, or the requested minor is larger than the driver
256           minor, the DRM_IOCTL_SET_VERSION call will return an error. Otherwise
257           the driver's set_version() method will be called with the requested
258           version.
259         </para>
260       </sect3>
261       <sect3>
262         <title>Name, Description and Date</title>
263         <synopsis>char *name;
264 char *desc;
265 char *date;</synopsis>
266         <para>
267           The driver name is printed to the kernel log at initialization time,
268           used for IRQ registration and passed to userspace through
269           DRM_IOCTL_VERSION.
270         </para>
271         <para>
272           The driver description is a purely informative string passed to
273           userspace through the DRM_IOCTL_VERSION ioctl and otherwise unused by
274           the kernel.
275         </para>
276         <para>
277           The driver date, formatted as YYYYMMDD, is meant to identify the date of
278           the latest modification to the driver. However, as most drivers fail to
279           update it, its value is mostly useless. The DRM core prints it to the
280           kernel log at initialization time and passes it to userspace through the
281           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
282         </para>
283       </sect3>
284     </sect2>
285     <sect2>
286       <title>Driver Load</title>
287       <para>
288         The <methodname>load</methodname> method is the driver and device
289         initialization entry point. The method is responsible for allocating and
290         initializing driver private data, specifying supported performance
291         counters, performing resource allocation and mapping (e.g. acquiring
292         clocks, mapping registers or allocating command buffers), initializing
293         the memory manager (<xref linkend="drm-memory-management"/>), installing
294         the IRQ handler (<xref linkend="drm-irq-registration"/>), setting up
295         vertical blanking handling (<xref linkend="drm-vertical-blank"/>), mode
296         setting (<xref linkend="drm-mode-setting"/>) and initial output
297         configuration (<xref linkend="drm-kms-init"/>).
298       </para>
299       <note><para>
300         If compatibility is a concern (e.g. with drivers converted over from
301         User Mode Setting to Kernel Mode Setting), care must be taken to prevent
302         device initialization and control that is incompatible with currently
303         active userspace drivers. For instance, if user level mode setting
304         drivers are in use, it would be problematic to perform output discovery
305         &amp; configuration at load time. Likewise, if user-level drivers
306         unaware of memory management are in use, memory management and command
307         buffer setup may need to be omitted. These requirements are
308         driver-specific, and care needs to be taken to keep both old and new
309         applications and libraries working.
310       </para></note>
311       <synopsis>int (*load) (struct drm_device *, unsigned long flags);</synopsis>
312       <para>
313         The method takes two arguments, a pointer to the newly created
314         <structname>drm_device</structname> and flags. The flags are used to
315         pass the <structfield>driver_data</structfield> field of the device id
316         corresponding to the device passed to <function>drm_*_init()</function>.
317         Only PCI devices currently use this, USB and platform DRM drivers have
318         their <methodname>load</methodname> method called with flags to 0.
319       </para>
320       <sect3>
321         <title>Driver Private &amp; Performance Counters</title>
322         <para>
323           The driver private hangs off the main
324           <structname>drm_device</structname> structure and can be used for
325           tracking various device-specific bits of information, like register
326           offsets, command buffer status, register state for suspend/resume, etc.
327           At load time, a driver may simply allocate one and set
328           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
329           appropriately; it should be freed and
330           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
331           set to NULL when the driver is unloaded.
332         </para>
333         <para>
334           DRM supports several counters which were used for rough performance
335           characterization. This stat counter system is deprecated and should not
336           be used. If performance monitoring is desired, the developer should
337           investigate and potentially enhance the kernel perf and tracing
338           infrastructure to export GPU related performance information for
339           consumption by performance monitoring tools and applications.
340         </para>
341       </sect3>
342       <sect3 id="drm-irq-registration">
343         <title>IRQ Registration</title>
344         <para>
345           The DRM core tries to facilitate IRQ handler registration and
346           unregistration by providing <function>drm_irq_install</function> and
347           <function>drm_irq_uninstall</function> functions. Those functions only
348           support a single interrupt per device, devices that use more than one
349           IRQs need to be handled manually.
350         </para>
351         <sect4>
352           <title>Managed IRQ Registration</title>
353           <para>
354             Both the <function>drm_irq_install</function> and
355             <function>drm_irq_uninstall</function> functions get the device IRQ by
356             calling <function>drm_dev_to_irq</function>. This inline function will
357             call a bus-specific operation to retrieve the IRQ number. For platform
358             devices, <function>platform_get_irq</function>(..., 0) is used to
359             retrieve the IRQ number.
360           </para>
361           <para>
362             <function>drm_irq_install</function> starts by calling the
363             <methodname>irq_preinstall</methodname> driver operation. The operation
364             is optional and must make sure that the interrupt will not get fired by
365             clearing all pending interrupt flags or disabling the interrupt.
366           </para>
367           <para>
368             The IRQ will then be requested by a call to
369             <function>request_irq</function>. If the DRIVER_IRQ_SHARED driver
370             feature flag is set, a shared (IRQF_SHARED) IRQ handler will be
371             requested.
372           </para>
373           <para>
374             The IRQ handler function must be provided as the mandatory irq_handler
375             driver operation. It will get passed directly to
376             <function>request_irq</function> and thus has the same prototype as all
377             IRQ handlers. It will get called with a pointer to the DRM device as the
378             second argument.
379           </para>
380           <para>
381             Finally the function calls the optional
382             <methodname>irq_postinstall</methodname> driver operation. The operation
383             usually enables interrupts (excluding the vblank interrupt, which is
384             enabled separately), but drivers may choose to enable/disable interrupts
385             at a different time.
386           </para>
387           <para>
388             <function>drm_irq_uninstall</function> is similarly used to uninstall an
389             IRQ handler. It starts by waking up all processes waiting on a vblank
390             interrupt to make sure they don't hang, and then calls the optional
391             <methodname>irq_uninstall</methodname> driver operation. The operation
392             must disable all hardware interrupts. Finally the function frees the IRQ
393             by calling <function>free_irq</function>.
394           </para>
395         </sect4>
396         <sect4>
397           <title>Manual IRQ Registration</title>
398           <para>
399             Drivers that require multiple interrupt handlers can't use the managed
400             IRQ registration functions. In that case IRQs must be registered and
401             unregistered manually (usually with the <function>request_irq</function>
402             and <function>free_irq</function> functions, or their devm_* equivalent).
403           </para>
404           <para>
405             When manually registering IRQs, drivers must not set the DRIVER_HAVE_IRQ
406             driver feature flag, and must not provide the
407             <methodname>irq_handler</methodname> driver operation. They must set the
408             <structname>drm_device</structname> <structfield>irq_enabled</structfield>
409             field to 1 upon registration of the IRQs, and clear it to 0 after
410             unregistering the IRQs.
411           </para>
412         </sect4>
413       </sect3>
414       <sect3>
415         <title>Memory Manager Initialization</title>
416         <para>
417           Every DRM driver requires a memory manager which must be initialized at
418           load time. DRM currently contains two memory managers, the Translation
419           Table Manager (TTM) and the Graphics Execution Manager (GEM).
420           This document describes the use of the GEM memory manager only. See
421           <xref linkend="drm-memory-management"/> for details.
422         </para>
423       </sect3>
424       <sect3>
425         <title>Miscellaneous Device Configuration</title>
426         <para>
427           Another task that may be necessary for PCI devices during configuration
428           is mapping the video BIOS. On many devices, the VBIOS describes device
429           configuration, LCD panel timings (if any), and contains flags indicating
430           device state. Mapping the BIOS can be done using the pci_map_rom() call,
431           a convenience function that takes care of mapping the actual ROM,
432           whether it has been shadowed into memory (typically at address 0xc0000)
433           or exists on the PCI device in the ROM BAR. Note that after the ROM has
434           been mapped and any necessary information has been extracted, it should
435           be unmapped; on many devices, the ROM address decoder is shared with
436           other BARs, so leaving it mapped could cause undesired behaviour like
437           hangs or memory corruption.
438   <!--!Fdrivers/pci/rom.c pci_map_rom-->
439         </para>
440       </sect3>
441     </sect2>
442   </sect1>
443
444   <!-- Internals: memory management -->
445
446   <sect1 id="drm-memory-management">
447     <title>Memory management</title>
448     <para>
449       Modern Linux systems require large amount of graphics memory to store
450       frame buffers, textures, vertices and other graphics-related data. Given
451       the very dynamic nature of many of that data, managing graphics memory
452       efficiently is thus crucial for the graphics stack and plays a central
453       role in the DRM infrastructure.
454     </para>
455     <para>
456       The DRM core includes two memory managers, namely Translation Table Maps
457       (TTM) and Graphics Execution Manager (GEM). TTM was the first DRM memory
458       manager to be developed and tried to be a one-size-fits-them all
459       solution. It provides a single userspace API to accommodate the need of
460       all hardware, supporting both Unified Memory Architecture (UMA) devices
461       and devices with dedicated video RAM (i.e. most discrete video cards).
462       This resulted in a large, complex piece of code that turned out to be
463       hard to use for driver development.
464     </para>
465     <para>
466       GEM started as an Intel-sponsored project in reaction to TTM's
467       complexity. Its design philosophy is completely different: instead of
468       providing a solution to every graphics memory-related problems, GEM
469       identified common code between drivers and created a support library to
470       share it. GEM has simpler initialization and execution requirements than
471       TTM, but has no video RAM management capabitilies and is thus limited to
472       UMA devices.
473     </para>
474     <sect2>
475       <title>The Translation Table Manager (TTM)</title>
476       <para>
477         TTM design background and information belongs here.
478       </para>
479       <sect3>
480         <title>TTM initialization</title>
481         <warning><para>This section is outdated.</para></warning>
482         <para>
483           Drivers wishing to support TTM must fill out a drm_bo_driver
484           structure. The structure contains several fields with function
485           pointers for initializing the TTM, allocating and freeing memory,
486           waiting for command completion and fence synchronization, and memory
487           migration. See the radeon_ttm.c file for an example of usage.
488         </para>
489         <para>
490           The ttm_global_reference structure is made up of several fields:
491         </para>
492         <programlisting>
493           struct ttm_global_reference {
494                 enum ttm_global_types global_type;
495                 size_t size;
496                 void *object;
497                 int (*init) (struct ttm_global_reference *);
498                 void (*release) (struct ttm_global_reference *);
499           };
500         </programlisting>
501         <para>
502           There should be one global reference structure for your memory
503           manager as a whole, and there will be others for each object
504           created by the memory manager at runtime.  Your global TTM should
505           have a type of TTM_GLOBAL_TTM_MEM.  The size field for the global
506           object should be sizeof(struct ttm_mem_global), and the init and
507           release hooks should point at your driver-specific init and
508           release routines, which probably eventually call
509           ttm_mem_global_init and ttm_mem_global_release, respectively.
510         </para>
511         <para>
512           Once your global TTM accounting structure is set up and initialized
513           by calling ttm_global_item_ref() on it,
514           you need to create a buffer object TTM to
515           provide a pool for buffer object allocation by clients and the
516           kernel itself.  The type of this object should be TTM_GLOBAL_TTM_BO,
517           and its size should be sizeof(struct ttm_bo_global).  Again,
518           driver-specific init and release functions may be provided,
519           likely eventually calling ttm_bo_global_init() and
520           ttm_bo_global_release(), respectively.  Also, like the previous
521           object, ttm_global_item_ref() is used to create an initial reference
522           count for the TTM, which will call your initialization function.
523         </para>
524       </sect3>
525     </sect2>
526     <sect2 id="drm-gem">
527       <title>The Graphics Execution Manager (GEM)</title>
528       <para>
529         The GEM design approach has resulted in a memory manager that doesn't
530         provide full coverage of all (or even all common) use cases in its
531         userspace or kernel API. GEM exposes a set of standard memory-related
532         operations to userspace and a set of helper functions to drivers, and let
533         drivers implement hardware-specific operations with their own private API.
534       </para>
535       <para>
536         The GEM userspace API is described in the
537         <ulink url="http://lwn.net/Articles/283798/"><citetitle>GEM - the Graphics
538         Execution Manager</citetitle></ulink> article on LWN. While slightly
539         outdated, the document provides a good overview of the GEM API principles.
540         Buffer allocation and read and write operations, described as part of the
541         common GEM API, are currently implemented using driver-specific ioctls.
542       </para>
543       <para>
544         GEM is data-agnostic. It manages abstract buffer objects without knowing
545         what individual buffers contain. APIs that require knowledge of buffer
546         contents or purpose, such as buffer allocation or synchronization
547         primitives, are thus outside of the scope of GEM and must be implemented
548         using driver-specific ioctls.
549       </para>
550       <para>
551         On a fundamental level, GEM involves several operations:
552         <itemizedlist>
553           <listitem>Memory allocation and freeing</listitem>
554           <listitem>Command execution</listitem>
555           <listitem>Aperture management at command execution time</listitem>
556         </itemizedlist>
557         Buffer object allocation is relatively straightforward and largely
558         provided by Linux's shmem layer, which provides memory to back each
559         object.
560       </para>
561       <para>
562         Device-specific operations, such as command execution, pinning, buffer
563         read &amp; write, mapping, and domain ownership transfers are left to
564         driver-specific ioctls.
565       </para>
566       <sect3>
567         <title>GEM Initialization</title>
568         <para>
569           Drivers that use GEM must set the DRIVER_GEM bit in the struct
570           <structname>drm_driver</structname>
571           <structfield>driver_features</structfield> field. The DRM core will
572           then automatically initialize the GEM core before calling the
573           <methodname>load</methodname> operation. Behind the scene, this will
574           create a DRM Memory Manager object which provides an address space
575           pool for object allocation.
576         </para>
577         <para>
578           In a KMS configuration, drivers need to allocate and initialize a
579           command ring buffer following core GEM initialization if required by
580           the hardware. UMA devices usually have what is called a "stolen"
581           memory region, which provides space for the initial framebuffer and
582           large, contiguous memory regions required by the device. This space is
583           typically not managed by GEM, and must be initialized separately into
584           its own DRM MM object.
585         </para>
586       </sect3>
587       <sect3>
588         <title>GEM Objects Creation</title>
589         <para>
590           GEM splits creation of GEM objects and allocation of the memory that
591           backs them in two distinct operations.
592         </para>
593         <para>
594           GEM objects are represented by an instance of struct
595           <structname>drm_gem_object</structname>. Drivers usually need to extend
596           GEM objects with private information and thus create a driver-specific
597           GEM object structure type that embeds an instance of struct
598           <structname>drm_gem_object</structname>.
599         </para>
600         <para>
601           To create a GEM object, a driver allocates memory for an instance of its
602           specific GEM object type and initializes the embedded struct
603           <structname>drm_gem_object</structname> with a call to
604           <function>drm_gem_object_init</function>. The function takes a pointer to
605           the DRM device, a pointer to the GEM object and the buffer object size
606           in bytes.
607         </para>
608         <para>
609           GEM uses shmem to allocate anonymous pageable memory.
610           <function>drm_gem_object_init</function> will create an shmfs file of
611           the requested size and store it into the struct
612           <structname>drm_gem_object</structname> <structfield>filp</structfield>
613           field. The memory is used as either main storage for the object when the
614           graphics hardware uses system memory directly or as a backing store
615           otherwise.
616         </para>
617         <para>
618           Drivers are responsible for the actual physical pages allocation by
619           calling <function>shmem_read_mapping_page_gfp</function> for each page.
620           Note that they can decide to allocate pages when initializing the GEM
621           object, or to delay allocation until the memory is needed (for instance
622           when a page fault occurs as a result of a userspace memory access or
623           when the driver needs to start a DMA transfer involving the memory).
624         </para>
625         <para>
626           Anonymous pageable memory allocation is not always desired, for instance
627           when the hardware requires physically contiguous system memory as is
628           often the case in embedded devices. Drivers can create GEM objects with
629           no shmfs backing (called private GEM objects) by initializing them with
630           a call to <function>drm_gem_private_object_init</function> instead of
631           <function>drm_gem_object_init</function>. Storage for private GEM
632           objects must be managed by drivers.
633         </para>
634         <para>
635           Drivers that do not need to extend GEM objects with private information
636           can call the <function>drm_gem_object_alloc</function> function to
637           allocate and initialize a struct <structname>drm_gem_object</structname>
638           instance. The GEM core will call the optional driver
639           <methodname>gem_init_object</methodname> operation after initializing
640           the GEM object with <function>drm_gem_object_init</function>.
641           <synopsis>int (*gem_init_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
642         </para>
643         <para>
644           No alloc-and-init function exists for private GEM objects.
645         </para>
646       </sect3>
647       <sect3>
648         <title>GEM Objects Lifetime</title>
649         <para>
650           All GEM objects are reference-counted by the GEM core. References can be
651           acquired and release by <function>calling drm_gem_object_reference</function>
652           and <function>drm_gem_object_unreference</function> respectively. The
653           caller must hold the <structname>drm_device</structname>
654           <structfield>struct_mutex</structfield> lock. As a convenience, GEM
655           provides the <function>drm_gem_object_reference_unlocked</function> and
656           <function>drm_gem_object_unreference_unlocked</function> functions that
657           can be called without holding the lock.
658         </para>
659         <para>
660           When the last reference to a GEM object is released the GEM core calls
661           the <structname>drm_driver</structname>
662           <methodname>gem_free_object</methodname> operation. That operation is
663           mandatory for GEM-enabled drivers and must free the GEM object and all
664           associated resources.
665         </para>
666         <para>
667           <synopsis>void (*gem_free_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
668           Drivers are responsible for freeing all GEM object resources, including
669           the resources created by the GEM core. If an mmap offset has been
670           created for the object (in which case
671           <structname>drm_gem_object</structname>::<structfield>map_list</structfield>::<structfield>map</structfield>
672           is not NULL) it must be freed by a call to
673           <function>drm_gem_free_mmap_offset</function>. The shmfs backing store
674           must be released by calling <function>drm_gem_object_release</function>
675           (that function can safely be called if no shmfs backing store has been
676           created).
677         </para>
678       </sect3>
679       <sect3>
680         <title>GEM Objects Naming</title>
681         <para>
682           Communication between userspace and the kernel refers to GEM objects
683           using local handles, global names or, more recently, file descriptors.
684           All of those are 32-bit integer values; the usual Linux kernel limits
685           apply to the file descriptors.
686         </para>
687         <para>
688           GEM handles are local to a DRM file. Applications get a handle to a GEM
689           object through a driver-specific ioctl, and can use that handle to refer
690           to the GEM object in other standard or driver-specific ioctls. Closing a
691           DRM file handle frees all its GEM handles and dereferences the
692           associated GEM objects.
693         </para>
694         <para>
695           To create a handle for a GEM object drivers call
696           <function>drm_gem_handle_create</function>. The function takes a pointer
697           to the DRM file and the GEM object and returns a locally unique handle.
698           When the handle is no longer needed drivers delete it with a call to
699           <function>drm_gem_handle_delete</function>. Finally the GEM object
700           associated with a handle can be retrieved by a call to
701           <function>drm_gem_object_lookup</function>.
702         </para>
703         <para>
704           Handles don't take ownership of GEM objects, they only take a reference
705           to the object that will be dropped when the handle is destroyed. To
706           avoid leaking GEM objects, drivers must make sure they drop the
707           reference(s) they own (such as the initial reference taken at object
708           creation time) as appropriate, without any special consideration for the
709           handle. For example, in the particular case of combined GEM object and
710           handle creation in the implementation of the
711           <methodname>dumb_create</methodname> operation, drivers must drop the
712           initial reference to the GEM object before returning the handle.
713         </para>
714         <para>
715           GEM names are similar in purpose to handles but are not local to DRM
716           files. They can be passed between processes to reference a GEM object
717           globally. Names can't be used directly to refer to objects in the DRM
718           API, applications must convert handles to names and names to handles
719           using the DRM_IOCTL_GEM_FLINK and DRM_IOCTL_GEM_OPEN ioctls
720           respectively. The conversion is handled by the DRM core without any
721           driver-specific support.
722         </para>
723         <para>
724           Similar to global names, GEM file descriptors are also used to share GEM
725           objects across processes. They offer additional security: as file
726           descriptors must be explicitly sent over UNIX domain sockets to be shared
727           between applications, they can't be guessed like the globally unique GEM
728           names.
729         </para>
730         <para>
731           Drivers that support GEM file descriptors, also known as the DRM PRIME
732           API, must set the DRIVER_PRIME bit in the struct
733           <structname>drm_driver</structname>
734           <structfield>driver_features</structfield> field, and implement the
735           <methodname>prime_handle_to_fd</methodname> and
736           <methodname>prime_fd_to_handle</methodname> operations.
737         </para>
738         <para>
739           <synopsis>int (*prime_handle_to_fd)(struct drm_device *dev,
740                             struct drm_file *file_priv, uint32_t handle,
741                             uint32_t flags, int *prime_fd);
742   int (*prime_fd_to_handle)(struct drm_device *dev,
743                             struct drm_file *file_priv, int prime_fd,
744                             uint32_t *handle);</synopsis>
745           Those two operations convert a handle to a PRIME file descriptor and
746           vice versa. Drivers must use the kernel dma-buf buffer sharing framework
747           to manage the PRIME file descriptors.
748         </para>
749         <para>
750           While non-GEM drivers must implement the operations themselves, GEM
751           drivers must use the <function>drm_gem_prime_handle_to_fd</function>
752           and <function>drm_gem_prime_fd_to_handle</function> helper functions.
753           Those helpers rely on the driver
754           <methodname>gem_prime_export</methodname> and
755           <methodname>gem_prime_import</methodname> operations to create a dma-buf
756           instance from a GEM object (dma-buf exporter role) and to create a GEM
757           object from a dma-buf instance (dma-buf importer role).
758         </para>
759         <para>
760           <synopsis>struct dma_buf * (*gem_prime_export)(struct drm_device *dev,
761                                        struct drm_gem_object *obj,
762                                        int flags);
763   struct drm_gem_object * (*gem_prime_import)(struct drm_device *dev,
764                                               struct dma_buf *dma_buf);</synopsis>
765           These two operations are mandatory for GEM drivers that support DRM
766           PRIME.
767         </para>
768         <sect4>
769           <title>DRM PRIME Helper Functions Reference</title>
770 !Pdrivers/gpu/drm/drm_prime.c PRIME Helpers
771         </sect4>
772       </sect3>
773       <sect3 id="drm-gem-objects-mapping">
774         <title>GEM Objects Mapping</title>
775         <para>
776           Because mapping operations are fairly heavyweight GEM favours
777           read/write-like access to buffers, implemented through driver-specific
778           ioctls, over mapping buffers to userspace. However, when random access
779           to the buffer is needed (to perform software rendering for instance),
780           direct access to the object can be more efficient.
781         </para>
782         <para>
783           The mmap system call can't be used directly to map GEM objects, as they
784           don't have their own file handle. Two alternative methods currently
785           co-exist to map GEM objects to userspace. The first method uses a
786           driver-specific ioctl to perform the mapping operation, calling
787           <function>do_mmap</function> under the hood. This is often considered
788           dubious, seems to be discouraged for new GEM-enabled drivers, and will
789           thus not be described here.
790         </para>
791         <para>
792           The second method uses the mmap system call on the DRM file handle.
793           <synopsis>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd,
794              off_t offset);</synopsis>
795           DRM identifies the GEM object to be mapped by a fake offset passed
796           through the mmap offset argument. Prior to being mapped, a GEM object
797           must thus be associated with a fake offset. To do so, drivers must call
798           <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> on the object. The
799           function allocates a fake offset range from a pool and stores the
800           offset divided by PAGE_SIZE in
801           <literal>obj-&gt;map_list.hash.key</literal>. Care must be taken not to
802           call <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> if a fake offset
803           has already been allocated for the object. This can be tested by
804           <literal>obj-&gt;map_list.map</literal> being non-NULL.
805         </para>
806         <para>
807           Once allocated, the fake offset value
808           (<literal>obj-&gt;map_list.hash.key &lt;&lt; PAGE_SHIFT</literal>)
809           must be passed to the application in a driver-specific way and can then
810           be used as the mmap offset argument.
811         </para>
812         <para>
813           The GEM core provides a helper method <function>drm_gem_mmap</function>
814           to handle object mapping. The method can be set directly as the mmap
815           file operation handler. It will look up the GEM object based on the
816           offset value and set the VMA operations to the
817           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
818           field. Note that <function>drm_gem_mmap</function> doesn't map memory to
819           userspace, but relies on the driver-provided fault handler to map pages
820           individually.
821         </para>
822         <para>
823           To use <function>drm_gem_mmap</function>, drivers must fill the struct
824           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
825           field with a pointer to VM operations.
826         </para>
827         <para>
828           <synopsis>struct vm_operations_struct *gem_vm_ops
829
830   struct vm_operations_struct {
831           void (*open)(struct vm_area_struct * area);
832           void (*close)(struct vm_area_struct * area);
833           int (*fault)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
834   };</synopsis>
835         </para>
836         <para>
837           The <methodname>open</methodname> and <methodname>close</methodname>
838           operations must update the GEM object reference count. Drivers can use
839           the <function>drm_gem_vm_open</function> and
840           <function>drm_gem_vm_close</function> helper functions directly as open
841           and close handlers.
842         </para>
843         <para>
844           The fault operation handler is responsible for mapping individual pages
845           to userspace when a page fault occurs. Depending on the memory
846           allocation scheme, drivers can allocate pages at fault time, or can
847           decide to allocate memory for the GEM object at the time the object is
848           created.
849         </para>
850         <para>
851           Drivers that want to map the GEM object upfront instead of handling page
852           faults can implement their own mmap file operation handler.
853         </para>
854       </sect3>
855       <sect3>
856         <title>Dumb GEM Objects</title>
857         <para>
858           The GEM API doesn't standardize GEM objects creation and leaves it to
859           driver-specific ioctls. While not an issue for full-fledged graphics
860           stacks that include device-specific userspace components (in libdrm for
861           instance), this limit makes DRM-based early boot graphics unnecessarily
862           complex.
863         </para>
864         <para>
865           Dumb GEM objects partly alleviate the problem by providing a standard
866           API to create dumb buffers suitable for scanout, which can then be used
867           to create KMS frame buffers.
868         </para>
869         <para>
870           To support dumb GEM objects drivers must implement the
871           <methodname>dumb_create</methodname>,
872           <methodname>dumb_destroy</methodname> and
873           <methodname>dumb_map_offset</methodname> operations.
874         </para>
875         <itemizedlist>
876           <listitem>
877             <synopsis>int (*dumb_create)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
878                      struct drm_mode_create_dumb *args);</synopsis>
879             <para>
880               The <methodname>dumb_create</methodname> operation creates a GEM
881               object suitable for scanout based on the width, height and depth
882               from the struct <structname>drm_mode_create_dumb</structname>
883               argument. It fills the argument's <structfield>handle</structfield>,
884               <structfield>pitch</structfield> and <structfield>size</structfield>
885               fields with a handle for the newly created GEM object and its line
886               pitch and size in bytes.
887             </para>
888           </listitem>
889           <listitem>
890             <synopsis>int (*dumb_destroy)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
891                       uint32_t handle);</synopsis>
892             <para>
893               The <methodname>dumb_destroy</methodname> operation destroys a dumb
894               GEM object created by <methodname>dumb_create</methodname>.
895             </para>
896           </listitem>
897           <listitem>
898             <synopsis>int (*dumb_map_offset)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
899                          uint32_t handle, uint64_t *offset);</synopsis>
900             <para>
901               The <methodname>dumb_map_offset</methodname> operation associates an
902               mmap fake offset with the GEM object given by the handle and returns
903               it. Drivers must use the
904               <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> function to
905               associate the fake offset as described in
906               <xref linkend="drm-gem-objects-mapping"/>.
907             </para>
908           </listitem>
909         </itemizedlist>
910       </sect3>
911       <sect3>
912         <title>Memory Coherency</title>
913         <para>
914           When mapped to the device or used in a command buffer, backing pages
915           for an object are flushed to memory and marked write combined so as to
916           be coherent with the GPU. Likewise, if the CPU accesses an object
917           after the GPU has finished rendering to the object, then the object
918           must be made coherent with the CPU's view of memory, usually involving
919           GPU cache flushing of various kinds. This core CPU&lt;-&gt;GPU
920           coherency management is provided by a device-specific ioctl, which
921           evaluates an object's current domain and performs any necessary
922           flushing or synchronization to put the object into the desired
923           coherency domain (note that the object may be busy, i.e. an active
924           render target; in that case, setting the domain blocks the client and
925           waits for rendering to complete before performing any necessary
926           flushing operations).
927         </para>
928       </sect3>
929       <sect3>
930         <title>Command Execution</title>
931         <para>
932           Perhaps the most important GEM function for GPU devices is providing a
933           command execution interface to clients. Client programs construct
934           command buffers containing references to previously allocated memory
935           objects, and then submit them to GEM. At that point, GEM takes care to
936           bind all the objects into the GTT, execute the buffer, and provide
937           necessary synchronization between clients accessing the same buffers.
938           This often involves evicting some objects from the GTT and re-binding
939           others (a fairly expensive operation), and providing relocation
940           support which hides fixed GTT offsets from clients. Clients must take
941           care not to submit command buffers that reference more objects than
942           can fit in the GTT; otherwise, GEM will reject them and no rendering
943           will occur. Similarly, if several objects in the buffer require fence
944           registers to be allocated for correct rendering (e.g. 2D blits on
945           pre-965 chips), care must be taken not to require more fence registers
946           than are available to the client. Such resource management should be
947           abstracted from the client in libdrm.
948         </para>
949       </sect3>
950     </sect2>
951   </sect1>
952
953   <!-- Internals: mode setting -->
954
955   <sect1 id="drm-mode-setting">
956     <title>Mode Setting</title>
957     <para>
958       Drivers must initialize the mode setting core by calling
959       <function>drm_mode_config_init</function> on the DRM device. The function
960       initializes the <structname>drm_device</structname>
961       <structfield>mode_config</structfield> field and never fails. Once done,
962       mode configuration must be setup by initializing the following fields.
963     </para>
964     <itemizedlist>
965       <listitem>
966         <synopsis>int min_width, min_height;
967 int max_width, max_height;</synopsis>
968         <para>
969           Minimum and maximum width and height of the frame buffers in pixel
970           units.
971         </para>
972       </listitem>
973       <listitem>
974         <synopsis>struct drm_mode_config_funcs *funcs;</synopsis>
975         <para>Mode setting functions.</para>
976       </listitem>
977     </itemizedlist>
978     <sect2>
979       <title>Frame Buffer Creation</title>
980       <synopsis>struct drm_framebuffer *(*fb_create)(struct drm_device *dev,
981                                      struct drm_file *file_priv,
982                                      struct drm_mode_fb_cmd2 *mode_cmd);</synopsis>
983       <para>
984         Frame buffers are abstract memory objects that provide a source of
985         pixels to scanout to a CRTC. Applications explicitly request the
986         creation of frame buffers through the DRM_IOCTL_MODE_ADDFB(2) ioctls and
987         receive an opaque handle that can be passed to the KMS CRTC control,
988         plane configuration and page flip functions.
989       </para>
990       <para>
991         Frame buffers rely on the underneath memory manager for low-level memory
992         operations. When creating a frame buffer applications pass a memory
993         handle (or a list of memory handles for multi-planar formats) through
994         the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. This document
995         assumes that the driver uses GEM, those handles thus reference GEM
996         objects.
997       </para>
998       <para>
999         Drivers must first validate the requested frame buffer parameters passed
1000         through the mode_cmd argument. In particular this is where invalid
1001         sizes, pixel formats or pitches can be caught.
1002       </para>
1003       <para>
1004         If the parameters are deemed valid, drivers then create, initialize and
1005         return an instance of struct <structname>drm_framebuffer</structname>.
1006         If desired the instance can be embedded in a larger driver-specific
1007         structure. Drivers must fill its <structfield>width</structfield>,
1008         <structfield>height</structfield>, <structfield>pitches</structfield>,
1009         <structfield>offsets</structfield>, <structfield>depth</structfield>,
1010         <structfield>bits_per_pixel</structfield> and
1011         <structfield>pixel_format</structfield> fields from the values passed
1012         through the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. They
1013         should call the <function>drm_helper_mode_fill_fb_struct</function>
1014         helper function to do so.
1015       </para>
1016
1017       <para>
1018         The initailization of the new framebuffer instance is finalized with a
1019         call to <function>drm_framebuffer_init</function> which takes a pointer
1020         to DRM frame buffer operations (struct
1021         <structname>drm_framebuffer_funcs</structname>). Note that this function
1022         publishes the framebuffer and so from this point on it can be accessed
1023         concurrently from other threads. Hence it must be the last step in the
1024         driver's framebuffer initialization sequence. Frame buffer operations
1025         are
1026         <itemizedlist>
1027           <listitem>
1028             <synopsis>int (*create_handle)(struct drm_framebuffer *fb,
1029                      struct drm_file *file_priv, unsigned int *handle);</synopsis>
1030             <para>
1031               Create a handle to the frame buffer underlying memory object. If
1032               the frame buffer uses a multi-plane format, the handle will
1033               reference the memory object associated with the first plane.
1034             </para>
1035             <para>
1036               Drivers call <function>drm_gem_handle_create</function> to create
1037               the handle.
1038             </para>
1039           </listitem>
1040           <listitem>
1041             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_framebuffer *framebuffer);</synopsis>
1042             <para>
1043               Destroy the frame buffer object and frees all associated
1044               resources. Drivers must call
1045               <function>drm_framebuffer_cleanup</function> to free resources
1046               allocated by the DRM core for the frame buffer object, and must
1047               make sure to unreference all memory objects associated with the
1048               frame buffer. Handles created by the
1049               <methodname>create_handle</methodname> operation are released by
1050               the DRM core.
1051             </para>
1052           </listitem>
1053           <listitem>
1054             <synopsis>int (*dirty)(struct drm_framebuffer *framebuffer,
1055              struct drm_file *file_priv, unsigned flags, unsigned color,
1056              struct drm_clip_rect *clips, unsigned num_clips);</synopsis>
1057             <para>
1058               This optional operation notifies the driver that a region of the
1059               frame buffer has changed in response to a DRM_IOCTL_MODE_DIRTYFB
1060               ioctl call.
1061             </para>
1062           </listitem>
1063         </itemizedlist>
1064       </para>
1065       <para>
1066         The lifetime of a drm framebuffer is controlled with a reference count,
1067         drivers can grab additional references with
1068         <function>drm_framebuffer_reference</function> </para> and drop them
1069         again with <function>drm_framebuffer_unreference</function>. For
1070         driver-private framebuffers for which the last reference is never
1071         dropped (e.g. for the fbdev framebuffer when the struct
1072         <structname>drm_framebuffer</structname> is embedded into the fbdev
1073         helper struct) drivers can manually clean up a framebuffer at module
1074         unload time with
1075         <function>drm_framebuffer_unregister_private</function>.
1076     </sect2>
1077     <sect2>
1078       <title>Output Polling</title>
1079       <synopsis>void (*output_poll_changed)(struct drm_device *dev);</synopsis>
1080       <para>
1081         This operation notifies the driver that the status of one or more
1082         connectors has changed. Drivers that use the fb helper can just call the
1083         <function>drm_fb_helper_hotplug_event</function> function to handle this
1084         operation.
1085       </para>
1086     </sect2>
1087     <sect2>
1088       <title>Locking</title>
1089       <para>
1090         Beside some lookup structures with their own locking (which is hidden
1091         behind the interface functions) most of the modeset state is protected
1092         by the <code>dev-&lt;mode_config.lock</code> mutex and additionally
1093         per-crtc locks to allow cursor updates, pageflips and similar operations
1094         to occur concurrently with background tasks like output detection.
1095         Operations which cross domains like a full modeset always grab all
1096         locks. Drivers there need to protect resources shared between crtcs with
1097         additional locking. They also need to be careful to always grab the
1098         relevant crtc locks if a modset functions touches crtc state, e.g. for
1099         load detection (which does only grab the <code>mode_config.lock</code>
1100         to allow concurrent screen updates on live crtcs).
1101       </para>
1102     </sect2>
1103   </sect1>
1104
1105   <!-- Internals: kms initialization and cleanup -->
1106
1107   <sect1 id="drm-kms-init">
1108     <title>KMS Initialization and Cleanup</title>
1109     <para>
1110       A KMS device is abstracted and exposed as a set of planes, CRTCs, encoders
1111       and connectors. KMS drivers must thus create and initialize all those
1112       objects at load time after initializing mode setting.
1113     </para>
1114     <sect2>
1115       <title>CRTCs (struct <structname>drm_crtc</structname>)</title>
1116       <para>
1117         A CRTC is an abstraction representing a part of the chip that contains a
1118         pointer to a scanout buffer. Therefore, the number of CRTCs available
1119         determines how many independent scanout buffers can be active at any
1120         given time. The CRTC structure contains several fields to support this:
1121         a pointer to some video memory (abstracted as a frame buffer object), a
1122         display mode, and an (x, y) offset into the video memory to support
1123         panning or configurations where one piece of video memory spans multiple
1124         CRTCs.
1125       </para>
1126       <sect3>
1127         <title>CRTC Initialization</title>
1128         <para>
1129           A KMS device must create and register at least one struct
1130           <structname>drm_crtc</structname> instance. The instance is allocated
1131           and zeroed by the driver, possibly as part of a larger structure, and
1132           registered with a call to <function>drm_crtc_init</function> with a
1133           pointer to CRTC functions.
1134         </para>
1135       </sect3>
1136       <sect3>
1137         <title>CRTC Operations</title>
1138         <sect4>
1139           <title>Set Configuration</title>
1140           <synopsis>int (*set_config)(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1141           <para>
1142             Apply a new CRTC configuration to the device. The configuration
1143             specifies a CRTC, a frame buffer to scan out from, a (x,y) position in
1144             the frame buffer, a display mode and an array of connectors to drive
1145             with the CRTC if possible.
1146           </para>
1147           <para>
1148             If the frame buffer specified in the configuration is NULL, the driver
1149             must detach all encoders connected to the CRTC and all connectors
1150             attached to those encoders and disable them.
1151           </para>
1152           <para>
1153             This operation is called with the mode config lock held.
1154           </para>
1155           <note><para>
1156             FIXME: How should set_config interact with DPMS? If the CRTC is
1157             suspended, should it be resumed?
1158           </para></note>
1159         </sect4>
1160         <sect4>
1161           <title>Page Flipping</title>
1162           <synopsis>int (*page_flip)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_framebuffer *fb,
1163                    struct drm_pending_vblank_event *event);</synopsis>
1164           <para>
1165             Schedule a page flip to the given frame buffer for the CRTC. This
1166             operation is called with the mode config mutex held.
1167           </para>
1168           <para>
1169             Page flipping is a synchronization mechanism that replaces the frame
1170             buffer being scanned out by the CRTC with a new frame buffer during
1171             vertical blanking, avoiding tearing. When an application requests a page
1172             flip the DRM core verifies that the new frame buffer is large enough to
1173             be scanned out by  the CRTC in the currently configured mode and then
1174             calls the CRTC <methodname>page_flip</methodname> operation with a
1175             pointer to the new frame buffer.
1176           </para>
1177           <para>
1178             The <methodname>page_flip</methodname> operation schedules a page flip.
1179             Once any pending rendering targeting the new frame buffer has
1180             completed, the CRTC will be reprogrammed to display that frame buffer
1181             after the next vertical refresh. The operation must return immediately
1182             without waiting for rendering or page flip to complete and must block
1183             any new rendering to the frame buffer until the page flip completes.
1184           </para>
1185           <para>
1186             If a page flip can be successfully scheduled the driver must set the
1187             <code>drm_crtc-&lt;fb</code> field to the new framebuffer pointed to
1188             by <code>fb</code>. This is important so that the reference counting
1189             on framebuffers stays balanced.
1190           </para>
1191           <para>
1192             If a page flip is already pending, the
1193             <methodname>page_flip</methodname> operation must return
1194             -<errorname>EBUSY</errorname>.
1195           </para>
1196           <para>
1197             To synchronize page flip to vertical blanking the driver will likely
1198             need to enable vertical blanking interrupts. It should call
1199             <function>drm_vblank_get</function> for that purpose, and call
1200             <function>drm_vblank_put</function> after the page flip completes.
1201           </para>
1202           <para>
1203             If the application has requested to be notified when page flip completes
1204             the <methodname>page_flip</methodname> operation will be called with a
1205             non-NULL <parameter>event</parameter> argument pointing to a
1206             <structname>drm_pending_vblank_event</structname> instance. Upon page
1207             flip completion the driver must call <methodname>drm_send_vblank_event</methodname>
1208             to fill in the event and send to wake up any waiting processes.
1209             This can be performed with
1210             <programlisting><![CDATA[
1211             spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
1212             ...
1213             drm_send_vblank_event(dev, pipe, event);
1214             spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
1215             ]]></programlisting>
1216           </para>
1217           <note><para>
1218             FIXME: Could drivers that don't need to wait for rendering to complete
1219             just add the event to <literal>dev-&gt;vblank_event_list</literal> and
1220             let the DRM core handle everything, as for "normal" vertical blanking
1221             events?
1222           </para></note>
1223           <para>
1224             While waiting for the page flip to complete, the
1225             <literal>event-&gt;base.link</literal> list head can be used freely by
1226             the driver to store the pending event in a driver-specific list.
1227           </para>
1228           <para>
1229             If the file handle is closed before the event is signaled, drivers must
1230             take care to destroy the event in their
1231             <methodname>preclose</methodname> operation (and, if needed, call
1232             <function>drm_vblank_put</function>).
1233           </para>
1234         </sect4>
1235         <sect4>
1236           <title>Miscellaneous</title>
1237           <itemizedlist>
1238             <listitem>
1239               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_crtc *crtc,
1240                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1241               <para>
1242                 Set the value of the given CRTC property to
1243                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1244                 for more information about properties.
1245               </para>
1246             </listitem>
1247             <listitem>
1248               <synopsis>void (*gamma_set)(struct drm_crtc *crtc, u16 *r, u16 *g, u16 *b,
1249                         uint32_t start, uint32_t size);</synopsis>
1250               <para>
1251                 Apply a gamma table to the device. The operation is optional.
1252               </para>
1253             </listitem>
1254             <listitem>
1255               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1256               <para>
1257                 Destroy the CRTC when not needed anymore. See
1258                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1259               </para>
1260             </listitem>
1261           </itemizedlist>
1262         </sect4>
1263       </sect3>
1264     </sect2>
1265     <sect2>
1266       <title>Planes (struct <structname>drm_plane</structname>)</title>
1267       <para>
1268         A plane represents an image source that can be blended with or overlayed
1269         on top of a CRTC during the scanout process. Planes are associated with
1270         a frame buffer to crop a portion of the image memory (source) and
1271         optionally scale it to a destination size. The result is then blended
1272         with or overlayed on top of a CRTC.
1273       </para>
1274       <sect3>
1275         <title>Plane Initialization</title>
1276         <para>
1277           Planes are optional. To create a plane, a KMS drivers allocates and
1278           zeroes an instances of struct <structname>drm_plane</structname>
1279           (possibly as part of a larger structure) and registers it with a call
1280           to <function>drm_plane_init</function>. The function takes a bitmask
1281           of the CRTCs that can be associated with the plane, a pointer to the
1282           plane functions and a list of format supported formats.
1283         </para>
1284       </sect3>
1285       <sect3>
1286         <title>Plane Operations</title>
1287         <itemizedlist>
1288           <listitem>
1289             <synopsis>int (*update_plane)(struct drm_plane *plane, struct drm_crtc *crtc,
1290                         struct drm_framebuffer *fb, int crtc_x, int crtc_y,
1291                         unsigned int crtc_w, unsigned int crtc_h,
1292                         uint32_t src_x, uint32_t src_y,
1293                         uint32_t src_w, uint32_t src_h);</synopsis>
1294             <para>
1295               Enable and configure the plane to use the given CRTC and frame buffer.
1296             </para>
1297             <para>
1298               The source rectangle in frame buffer memory coordinates is given by
1299               the <parameter>src_x</parameter>, <parameter>src_y</parameter>,
1300               <parameter>src_w</parameter> and <parameter>src_h</parameter>
1301               parameters (as 16.16 fixed point values). Devices that don't support
1302               subpixel plane coordinates can ignore the fractional part.
1303             </para>
1304             <para>
1305               The destination rectangle in CRTC coordinates is given by the
1306               <parameter>crtc_x</parameter>, <parameter>crtc_y</parameter>,
1307               <parameter>crtc_w</parameter> and <parameter>crtc_h</parameter>
1308               parameters (as integer values). Devices scale the source rectangle to
1309               the destination rectangle. If scaling is not supported, and the source
1310               rectangle size doesn't match the destination rectangle size, the
1311               driver must return a -<errorname>EINVAL</errorname> error.
1312             </para>
1313           </listitem>
1314           <listitem>
1315             <synopsis>int (*disable_plane)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1316             <para>
1317               Disable the plane. The DRM core calls this method in response to a
1318               DRM_IOCTL_MODE_SETPLANE ioctl call with the frame buffer ID set to 0.
1319               Disabled planes must not be processed by the CRTC.
1320             </para>
1321           </listitem>
1322           <listitem>
1323             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1324             <para>
1325               Destroy the plane when not needed anymore. See
1326               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1327             </para>
1328           </listitem>
1329         </itemizedlist>
1330       </sect3>
1331     </sect2>
1332     <sect2>
1333       <title>Encoders (struct <structname>drm_encoder</structname>)</title>
1334       <para>
1335         An encoder takes pixel data from a CRTC and converts it to a format
1336         suitable for any attached connectors. On some devices, it may be
1337         possible to have a CRTC send data to more than one encoder. In that
1338         case, both encoders would receive data from the same scanout buffer,
1339         resulting in a "cloned" display configuration across the connectors
1340         attached to each encoder.
1341       </para>
1342       <sect3>
1343         <title>Encoder Initialization</title>
1344         <para>
1345           As for CRTCs, a KMS driver must create, initialize and register at
1346           least one struct <structname>drm_encoder</structname> instance. The
1347           instance is allocated and zeroed by the driver, possibly as part of a
1348           larger structure.
1349         </para>
1350         <para>
1351           Drivers must initialize the struct <structname>drm_encoder</structname>
1352           <structfield>possible_crtcs</structfield> and
1353           <structfield>possible_clones</structfield> fields before registering the
1354           encoder. Both fields are bitmasks of respectively the CRTCs that the
1355           encoder can be connected to, and sibling encoders candidate for cloning.
1356         </para>
1357         <para>
1358           After being initialized, the encoder must be registered with a call to
1359           <function>drm_encoder_init</function>. The function takes a pointer to
1360           the encoder functions and an encoder type. Supported types are
1361           <itemizedlist>
1362             <listitem>
1363               DRM_MODE_ENCODER_DAC for VGA and analog on DVI-I/DVI-A
1364               </listitem>
1365             <listitem>
1366               DRM_MODE_ENCODER_TMDS for DVI, HDMI and (embedded) DisplayPort
1367             </listitem>
1368             <listitem>
1369               DRM_MODE_ENCODER_LVDS for display panels
1370             </listitem>
1371             <listitem>
1372               DRM_MODE_ENCODER_TVDAC for TV output (Composite, S-Video, Component,
1373               SCART)
1374             </listitem>
1375             <listitem>
1376               DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL for virtual machine displays
1377             </listitem>
1378           </itemizedlist>
1379         </para>
1380         <para>
1381           Encoders must be attached to a CRTC to be used. DRM drivers leave
1382           encoders unattached at initialization time. Applications (or the fbdev
1383           compatibility layer when implemented) are responsible for attaching the
1384           encoders they want to use to a CRTC.
1385         </para>
1386       </sect3>
1387       <sect3>
1388         <title>Encoder Operations</title>
1389         <itemizedlist>
1390           <listitem>
1391             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1392             <para>
1393               Called to destroy the encoder when not needed anymore. See
1394               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1395             </para>
1396           </listitem>
1397           <listitem>
1398             <synopsis>void (*set_property)(struct drm_plane *plane,
1399                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1400             <para>
1401               Set the value of the given plane property to
1402               <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1403               for more information about properties.
1404             </para>
1405           </listitem>
1406         </itemizedlist>
1407       </sect3>
1408     </sect2>
1409     <sect2>
1410       <title>Connectors (struct <structname>drm_connector</structname>)</title>
1411       <para>
1412         A connector is the final destination for pixel data on a device, and
1413         usually connects directly to an external display device like a monitor
1414         or laptop panel. A connector can only be attached to one encoder at a
1415         time. The connector is also the structure where information about the
1416         attached display is kept, so it contains fields for display data, EDID
1417         data, DPMS &amp; connection status, and information about modes
1418         supported on the attached displays.
1419       </para>
1420       <sect3>
1421         <title>Connector Initialization</title>
1422         <para>
1423           Finally a KMS driver must create, initialize, register and attach at
1424           least one struct <structname>drm_connector</structname> instance. The
1425           instance is created as other KMS objects and initialized by setting the
1426           following fields.
1427         </para>
1428         <variablelist>
1429           <varlistentry>
1430             <term><structfield>interlace_allowed</structfield></term>
1431             <listitem><para>
1432               Whether the connector can handle interlaced modes.
1433             </para></listitem>
1434           </varlistentry>
1435           <varlistentry>
1436             <term><structfield>doublescan_allowed</structfield></term>
1437             <listitem><para>
1438               Whether the connector can handle doublescan.
1439             </para></listitem>
1440           </varlistentry>
1441           <varlistentry>
1442             <term><structfield>display_info
1443             </structfield></term>
1444             <listitem><para>
1445               Display information is filled from EDID information when a display
1446               is detected. For non hot-pluggable displays such as flat panels in
1447               embedded systems, the driver should initialize the
1448               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>width_mm</structfield>
1449               and
1450               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>height_mm</structfield>
1451               fields with the physical size of the display.
1452             </para></listitem>
1453           </varlistentry>
1454           <varlistentry>
1455             <term id="drm-kms-connector-polled"><structfield>polled</structfield></term>
1456             <listitem><para>
1457               Connector polling mode, a combination of
1458               <variablelist>
1459                 <varlistentry>
1460                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_HPD</term>
1461                   <listitem><para>
1462                     The connector generates hotplug events and doesn't need to be
1463                     periodically polled. The CONNECT and DISCONNECT flags must not
1464                     be set together with the HPD flag.
1465                   </para></listitem>
1466                 </varlistentry>
1467                 <varlistentry>
1468                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT</term>
1469                   <listitem><para>
1470                     Periodically poll the connector for connection.
1471                   </para></listitem>
1472                 </varlistentry>
1473                 <varlistentry>
1474                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT</term>
1475                   <listitem><para>
1476                     Periodically poll the connector for disconnection.
1477                   </para></listitem>
1478                 </varlistentry>
1479               </variablelist>
1480               Set to 0 for connectors that don't support connection status
1481               discovery.
1482             </para></listitem>
1483           </varlistentry>
1484         </variablelist>
1485         <para>
1486           The connector is then registered with a call to
1487           <function>drm_connector_init</function> with a pointer to the connector
1488           functions and a connector type, and exposed through sysfs with a call to
1489           <function>drm_sysfs_connector_add</function>.
1490         </para>
1491         <para>
1492           Supported connector types are
1493           <itemizedlist>
1494             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VGA</listitem>
1495             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVII</listitem>
1496             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVID</listitem>
1497             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVIA</listitem>
1498             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Composite</listitem>
1499             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_SVIDEO</listitem>
1500             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_LVDS</listitem>
1501             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Component</listitem>
1502             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_9PinDIN</listitem>
1503             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DisplayPort</listitem>
1504             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIA</listitem>
1505             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIB</listitem>
1506             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_TV</listitem>
1507             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_eDP</listitem>
1508             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL</listitem>
1509           </itemizedlist>
1510         </para>
1511         <para>
1512           Connectors must be attached to an encoder to be used. For devices that
1513           map connectors to encoders 1:1, the connector should be attached at
1514           initialization time with a call to
1515           <function>drm_mode_connector_attach_encoder</function>. The driver must
1516           also set the <structname>drm_connector</structname>
1517           <structfield>encoder</structfield> field to point to the attached
1518           encoder.
1519         </para>
1520         <para>
1521           Finally, drivers must initialize the connectors state change detection
1522           with a call to <function>drm_kms_helper_poll_init</function>. If at
1523           least one connector is pollable but can't generate hotplug interrupts
1524           (indicated by the DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT and
1525           DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT connector flags), a delayed work will
1526           automatically be queued to periodically poll for changes. Connectors
1527           that can generate hotplug interrupts must be marked with the
1528           DRM_CONNECTOR_POLL_HPD flag instead, and their interrupt handler must
1529           call <function>drm_helper_hpd_irq_event</function>. The function will
1530           queue a delayed work to check the state of all connectors, but no
1531           periodic polling will be done.
1532         </para>
1533       </sect3>
1534       <sect3>
1535         <title>Connector Operations</title>
1536         <note><para>
1537           Unless otherwise state, all operations are mandatory.
1538         </para></note>
1539         <sect4>
1540           <title>DPMS</title>
1541           <synopsis>void (*dpms)(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1542           <para>
1543             The DPMS operation sets the power state of a connector. The mode
1544             argument is one of
1545             <itemizedlist>
1546               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_ON</para></listitem>
1547               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_STANDBY</para></listitem>
1548               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_SUSPEND</para></listitem>
1549               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_OFF</para></listitem>
1550             </itemizedlist>
1551           </para>
1552           <para>
1553             In all but DPMS_ON mode the encoder to which the connector is attached
1554             should put the display in low-power mode by driving its signals
1555             appropriately. If more than one connector is attached to the encoder
1556             care should be taken not to change the power state of other displays as
1557             a side effect. Low-power mode should be propagated to the encoders and
1558             CRTCs when all related connectors are put in low-power mode.
1559           </para>
1560         </sect4>
1561         <sect4>
1562           <title>Modes</title>
1563           <synopsis>int (*fill_modes)(struct drm_connector *connector, uint32_t max_width,
1564                       uint32_t max_height);</synopsis>
1565           <para>
1566             Fill the mode list with all supported modes for the connector. If the
1567             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1568             arguments are non-zero, the implementation must ignore all modes wider
1569             than <parameter>max_width</parameter> or higher than
1570             <parameter>max_height</parameter>.
1571           </para>
1572           <para>
1573             The connector must also fill in this operation its
1574             <structfield>display_info</structfield>
1575             <structfield>width_mm</structfield> and
1576             <structfield>height_mm</structfield> fields with the connected display
1577             physical size in millimeters. The fields should be set to 0 if the value
1578             isn't known or is not applicable (for instance for projector devices).
1579           </para>
1580         </sect4>
1581         <sect4>
1582           <title>Connection Status</title>
1583           <para>
1584             The connection status is updated through polling or hotplug events when
1585             supported (see <xref linkend="drm-kms-connector-polled"/>). The status
1586             value is reported to userspace through ioctls and must not be used
1587             inside the driver, as it only gets initialized by a call to
1588             <function>drm_mode_getconnector</function> from userspace.
1589           </para>
1590           <synopsis>enum drm_connector_status (*detect)(struct drm_connector *connector,
1591                                         bool force);</synopsis>
1592           <para>
1593             Check to see if anything is attached to the connector. The
1594             <parameter>force</parameter> parameter is set to false whilst polling or
1595             to true when checking the connector due to user request.
1596             <parameter>force</parameter> can be used by the driver to avoid
1597             expensive, destructive operations during automated probing.
1598           </para>
1599           <para>
1600             Return connector_status_connected if something is connected to the
1601             connector, connector_status_disconnected if nothing is connected and
1602             connector_status_unknown if the connection state isn't known.
1603           </para>
1604           <para>
1605             Drivers should only return connector_status_connected if the connection
1606             status has really been probed as connected. Connectors that can't detect
1607             the connection status, or failed connection status probes, should return
1608             connector_status_unknown.
1609           </para>
1610         </sect4>
1611         <sect4>
1612           <title>Miscellaneous</title>
1613           <itemizedlist>
1614             <listitem>
1615               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_connector *connector,
1616                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1617               <para>
1618                 Set the value of the given connector property to
1619                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1620                 for more information about properties.
1621               </para>
1622             </listitem>
1623             <listitem>
1624               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1625               <para>
1626                 Destroy the connector when not needed anymore. See
1627                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1628               </para>
1629             </listitem>
1630           </itemizedlist>
1631         </sect4>
1632       </sect3>
1633     </sect2>
1634     <sect2>
1635       <title>Cleanup</title>
1636       <para>
1637         The DRM core manages its objects' lifetime. When an object is not needed
1638         anymore the core calls its destroy function, which must clean up and
1639         free every resource allocated for the object. Every
1640         <function>drm_*_init</function> call must be matched with a
1641         corresponding <function>drm_*_cleanup</function> call to cleanup CRTCs
1642         (<function>drm_crtc_cleanup</function>), planes
1643         (<function>drm_plane_cleanup</function>), encoders
1644         (<function>drm_encoder_cleanup</function>) and connectors
1645         (<function>drm_connector_cleanup</function>). Furthermore, connectors
1646         that have been added to sysfs must be removed by a call to
1647         <function>drm_sysfs_connector_remove</function> before calling
1648         <function>drm_connector_cleanup</function>.
1649       </para>
1650       <para>
1651         Connectors state change detection must be cleanup up with a call to
1652         <function>drm_kms_helper_poll_fini</function>.
1653       </para>
1654     </sect2>
1655     <sect2>
1656       <title>Output discovery and initialization example</title>
1657       <programlisting><![CDATA[
1658 void intel_crt_init(struct drm_device *dev)
1659 {
1660         struct drm_connector *connector;
1661         struct intel_output *intel_output;
1662
1663         intel_output = kzalloc(sizeof(struct intel_output), GFP_KERNEL);
1664         if (!intel_output)
1665                 return;
1666
1667         connector = &intel_output->base;
1668         drm_connector_init(dev, &intel_output->base,
1669                            &intel_crt_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VGA);
1670
1671         drm_encoder_init(dev, &intel_output->enc, &intel_crt_enc_funcs,
1672                          DRM_MODE_ENCODER_DAC);
1673
1674         drm_mode_connector_attach_encoder(&intel_output->base,
1675                                           &intel_output->enc);
1676
1677         /* Set up the DDC bus. */
1678         intel_output->ddc_bus = intel_i2c_create(dev, GPIOA, "CRTDDC_A");
1679         if (!intel_output->ddc_bus) {
1680                 dev_printk(KERN_ERR, &dev->pdev->dev, "DDC bus registration "
1681                            "failed.\n");
1682                 return;
1683         }
1684
1685         intel_output->type = INTEL_OUTPUT_ANALOG;
1686         connector->interlace_allowed = 0;
1687         connector->doublescan_allowed = 0;
1688
1689         drm_encoder_helper_add(&intel_output->enc, &intel_crt_helper_funcs);
1690         drm_connector_helper_add(connector, &intel_crt_connector_helper_funcs);
1691
1692         drm_sysfs_connector_add(connector);
1693 }]]></programlisting>
1694       <para>
1695         In the example above (taken from the i915 driver), a CRTC, connector and
1696         encoder combination is created. A device-specific i2c bus is also
1697         created for fetching EDID data and performing monitor detection. Once
1698         the process is complete, the new connector is registered with sysfs to
1699         make its properties available to applications.
1700       </para>
1701     </sect2>
1702     <sect2>
1703       <title>KMS API Functions</title>
1704 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc.c
1705     </sect2>
1706   </sect1>
1707
1708   <!-- Internals: kms helper functions -->
1709
1710   <sect1>
1711     <title>Mode Setting Helper Functions</title>
1712     <para>
1713       The CRTC, encoder and connector functions provided by the drivers
1714       implement the DRM API. They're called by the DRM core and ioctl handlers
1715       to handle device state changes and configuration request. As implementing
1716       those functions often requires logic not specific to drivers, mid-layer
1717       helper functions are available to avoid duplicating boilerplate code.
1718     </para>
1719     <para>
1720       The DRM core contains one mid-layer implementation. The mid-layer provides
1721       implementations of several CRTC, encoder and connector functions (called
1722       from the top of the mid-layer) that pre-process requests and call
1723       lower-level functions provided by the driver (at the bottom of the
1724       mid-layer). For instance, the
1725       <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function can be used to
1726       fill the struct <structname>drm_crtc_funcs</structname>
1727       <structfield>set_config</structfield> field. When called, it will split
1728       the <methodname>set_config</methodname> operation in smaller, simpler
1729       operations and call the driver to handle them.
1730     </para>
1731     <para>
1732       To use the mid-layer, drivers call <function>drm_crtc_helper_add</function>,
1733       <function>drm_encoder_helper_add</function> and
1734       <function>drm_connector_helper_add</function> functions to install their
1735       mid-layer bottom operations handlers, and fill the
1736       <structname>drm_crtc_funcs</structname>,
1737       <structname>drm_encoder_funcs</structname> and
1738       <structname>drm_connector_funcs</structname> structures with pointers to
1739       the mid-layer top API functions. Installing the mid-layer bottom operation
1740       handlers is best done right after registering the corresponding KMS object.
1741     </para>
1742     <para>
1743       The mid-layer is not split between CRTC, encoder and connector operations.
1744       To use it, a driver must provide bottom functions for all of the three KMS
1745       entities.
1746     </para>
1747     <sect2>
1748       <title>Helper Functions</title>
1749       <itemizedlist>
1750         <listitem>
1751           <synopsis>int drm_crtc_helper_set_config(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1752           <para>
1753             The <function>drm_crtc_helper_set_config</function> helper function
1754             is a CRTC <methodname>set_config</methodname> implementation. It
1755             first tries to locate the best encoder for each connector by calling
1756             the connector <methodname>best_encoder</methodname> helper
1757             operation.
1758           </para>
1759           <para>
1760             After locating the appropriate encoders, the helper function will
1761             call the <methodname>mode_fixup</methodname> encoder and CRTC helper
1762             operations to adjust the requested mode, or reject it completely in
1763             which case an error will be returned to the application. If the new
1764             configuration after mode adjustment is identical to the current
1765             configuration the helper function will return without performing any
1766             other operation.
1767           </para>
1768           <para>
1769             If the adjusted mode is identical to the current mode but changes to
1770             the frame buffer need to be applied, the
1771             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will call
1772             the CRTC <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation. If
1773             the adjusted mode differs from the current mode, or if the
1774             <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation is not
1775             provided, the helper function performs a full mode set sequence by
1776             calling the <methodname>prepare</methodname>,
1777             <methodname>mode_set</methodname> and
1778             <methodname>commit</methodname> CRTC and encoder helper operations,
1779             in that order.
1780           </para>
1781         </listitem>
1782         <listitem>
1783           <synopsis>void drm_helper_connector_dpms(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1784           <para>
1785             The <function>drm_helper_connector_dpms</function> helper function
1786             is a connector <methodname>dpms</methodname> implementation that
1787             tracks power state of connectors. To use the function, drivers must
1788             provide <methodname>dpms</methodname> helper operations for CRTCs
1789             and encoders to apply the DPMS state to the device.
1790           </para>
1791           <para>
1792             The mid-layer doesn't track the power state of CRTCs and encoders.
1793             The <methodname>dpms</methodname> helper operations can thus be
1794             called with a mode identical to the currently active mode.
1795           </para>
1796         </listitem>
1797         <listitem>
1798           <synopsis>int drm_helper_probe_single_connector_modes(struct drm_connector *connector,
1799                                             uint32_t maxX, uint32_t maxY);</synopsis>
1800           <para>
1801             The <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> helper
1802             function is a connector <methodname>fill_modes</methodname>
1803             implementation that updates the connection status for the connector
1804             and then retrieves a list of modes by calling the connector
1805             <methodname>get_modes</methodname> helper operation.
1806           </para>
1807           <para>
1808             The function filters out modes larger than
1809             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1810             if specified. It then calls the connector
1811             <methodname>mode_valid</methodname> helper operation for  each mode in
1812             the probed list to check whether the mode is valid for the connector.
1813           </para>
1814         </listitem>
1815       </itemizedlist>
1816     </sect2>
1817     <sect2>
1818       <title>CRTC Helper Operations</title>
1819       <itemizedlist>
1820         <listitem id="drm-helper-crtc-mode-fixup">
1821           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_crtc *crtc,
1822                        const struct drm_display_mode *mode,
1823                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1824           <para>
1825             Let CRTCs adjust the requested mode or reject it completely. This
1826             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1827             adjusted) or false if it is rejected.
1828           </para>
1829           <para>
1830             The <methodname>mode_fixup</methodname> operation should reject the
1831             mode if it can't reasonably use it. The definition of "reasonable"
1832             is currently fuzzy in this context. One possible behaviour would be
1833             to set the adjusted mode to the panel timings when a fixed-mode
1834             panel is used with hardware capable of scaling. Another behaviour
1835             would be to accept any input mode and adjust it to the closest mode
1836             supported by the hardware (FIXME: This needs to be clarified).
1837           </para>
1838         </listitem>
1839         <listitem>
1840           <synopsis>int (*mode_set_base)(struct drm_crtc *crtc, int x, int y,
1841                      struct drm_framebuffer *old_fb)</synopsis>
1842           <para>
1843             Move the CRTC on the current frame buffer (stored in
1844             <literal>crtc-&gt;fb</literal>) to position (x,y). Any of the frame
1845             buffer, x position or y position may have been modified.
1846           </para>
1847           <para>
1848             This helper operation is optional. If not provided, the
1849             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will fall
1850             back to the <methodname>mode_set</methodname> helper operation.
1851           </para>
1852           <note><para>
1853             FIXME: Why are x and y passed as arguments, as they can be accessed
1854             through <literal>crtc-&gt;x</literal> and
1855             <literal>crtc-&gt;y</literal>?
1856           </para></note>
1857         </listitem>
1858         <listitem>
1859           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1860           <para>
1861             Prepare the CRTC for mode setting. This operation is called after
1862             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1863             device-specific operations required before setting the new mode.
1864           </para>
1865         </listitem>
1866         <listitem>
1867           <synopsis>int (*mode_set)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_display_mode *mode,
1868                 struct drm_display_mode *adjusted_mode, int x, int y,
1869                 struct drm_framebuffer *old_fb);</synopsis>
1870           <para>
1871             Set a new mode, position and frame buffer. Depending on the device
1872             requirements, the mode can be stored internally by the driver and
1873             applied in the <methodname>commit</methodname> operation, or
1874             programmed to the hardware immediately.
1875           </para>
1876           <para>
1877             The <methodname>mode_set</methodname> operation returns 0 on success
1878             or a negative error code if an error occurs.
1879           </para>
1880         </listitem>
1881         <listitem>
1882           <synopsis>void (*commit)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1883           <para>
1884             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1885             Upon return the device must use the new mode and be fully
1886             operational.
1887           </para>
1888         </listitem>
1889       </itemizedlist>
1890     </sect2>
1891     <sect2>
1892       <title>Encoder Helper Operations</title>
1893       <itemizedlist>
1894         <listitem>
1895           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_encoder *encoder,
1896                        const struct drm_display_mode *mode,
1897                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1898           <para>
1899             Let encoders adjust the requested mode or reject it completely. This
1900             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1901             adjusted) or false if it is rejected. See the
1902             <link linkend="drm-helper-crtc-mode-fixup">mode_fixup CRTC helper
1903             operation</link> for an explanation of the allowed adjustments.
1904           </para>
1905         </listitem>
1906         <listitem>
1907           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1908           <para>
1909             Prepare the encoder for mode setting. This operation is called after
1910             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1911             device-specific operations required before setting the new mode.
1912           </para>
1913         </listitem>
1914         <listitem>
1915           <synopsis>void (*mode_set)(struct drm_encoder *encoder,
1916                  struct drm_display_mode *mode,
1917                  struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1918           <para>
1919             Set a new mode. Depending on the device requirements, the mode can
1920             be stored internally by the driver and applied in the
1921             <methodname>commit</methodname> operation, or programmed to the
1922             hardware immediately.
1923           </para>
1924         </listitem>
1925         <listitem>
1926           <synopsis>void (*commit)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1927           <para>
1928             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1929             Upon return the device must use the new mode and be fully
1930             operational.
1931           </para>
1932         </listitem>
1933       </itemizedlist>
1934     </sect2>
1935     <sect2>
1936       <title>Connector Helper Operations</title>
1937       <itemizedlist>
1938         <listitem>
1939           <synopsis>struct drm_encoder *(*best_encoder)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1940           <para>
1941             Return a pointer to the best encoder for the connecter. Device that
1942             map connectors to encoders 1:1 simply return the pointer to the
1943             associated encoder. This operation is mandatory.
1944           </para>
1945         </listitem>
1946         <listitem>
1947           <synopsis>int (*get_modes)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1948           <para>
1949             Fill the connector's <structfield>probed_modes</structfield> list
1950             by parsing EDID data with <function>drm_add_edid_modes</function> or
1951             calling <function>drm_mode_probed_add</function> directly for every
1952             supported mode and return the number of modes it has detected. This
1953             operation is mandatory.
1954           </para>
1955           <para>
1956             When adding modes manually the driver creates each mode with a call to
1957             <function>drm_mode_create</function> and must fill the following fields.
1958             <itemizedlist>
1959               <listitem>
1960                 <synopsis>__u32 type;</synopsis>
1961                 <para>
1962                   Mode type bitmask, a combination of
1963                   <variablelist>
1964                     <varlistentry>
1965                       <term>DRM_MODE_TYPE_BUILTIN</term>
1966                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
1967                     </varlistentry>
1968                     <varlistentry>
1969                       <term>DRM_MODE_TYPE_CLOCK_C</term>
1970                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
1971                     </varlistentry>
1972                     <varlistentry>
1973                       <term>DRM_MODE_TYPE_CRTC_C</term>
1974                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
1975                     </varlistentry>
1976                     <varlistentry>
1977                       <term>
1978         DRM_MODE_TYPE_PREFERRED - The preferred mode for the connector
1979                       </term>
1980                       <listitem>
1981                         <para>not used?</para>
1982                       </listitem>
1983                     </varlistentry>
1984                     <varlistentry>
1985                       <term>DRM_MODE_TYPE_DEFAULT</term>
1986                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
1987                     </varlistentry>
1988                     <varlistentry>
1989                       <term>DRM_MODE_TYPE_USERDEF</term>
1990                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
1991                     </varlistentry>
1992                     <varlistentry>
1993                       <term>DRM_MODE_TYPE_DRIVER</term>
1994                       <listitem>
1995                         <para>
1996                           The mode has been created by the driver (as opposed to
1997                           to user-created modes).
1998                         </para>
1999                       </listitem>
2000                     </varlistentry>
2001                   </variablelist>
2002                   Drivers must set the DRM_MODE_TYPE_DRIVER bit for all modes they
2003                   create, and set the DRM_MODE_TYPE_PREFERRED bit for the preferred
2004                   mode.
2005                 </para>
2006               </listitem>
2007               <listitem>
2008                 <synopsis>__u32 clock;</synopsis>
2009                 <para>Pixel clock frequency in kHz unit</para>
2010               </listitem>
2011               <listitem>
2012                 <synopsis>__u16 hdisplay, hsync_start, hsync_end, htotal;
2013     __u16 vdisplay, vsync_start, vsync_end, vtotal;</synopsis>
2014                 <para>Horizontal and vertical timing information</para>
2015                 <screen><![CDATA[
2016              Active                 Front           Sync           Back
2017              Region                 Porch                          Porch
2018     <-----------------------><----------------><-------------><-------------->
2019
2020       //////////////////////|
2021      ////////////////////// |
2022     //////////////////////  |..................               ................
2023                                                _______________
2024
2025     <----- [hv]display ----->
2026     <------------- [hv]sync_start ------------>
2027     <--------------------- [hv]sync_end --------------------->
2028     <-------------------------------- [hv]total ----------------------------->
2029 ]]></screen>
2030               </listitem>
2031               <listitem>
2032                 <synopsis>__u16 hskew;
2033     __u16 vscan;</synopsis>
2034                 <para>Unknown</para>
2035               </listitem>
2036               <listitem>
2037                 <synopsis>__u32 flags;</synopsis>
2038                 <para>
2039                   Mode flags, a combination of
2040                   <variablelist>
2041                     <varlistentry>
2042                       <term>DRM_MODE_FLAG_PHSYNC</term>
2043                       <listitem><para>
2044                         Horizontal sync is active high
2045                       </para></listitem>
2046                     </varlistentry>
2047                     <varlistentry>
2048                       <term>DRM_MODE_FLAG_NHSYNC</term>
2049                       <listitem><para>
2050                         Horizontal sync is active low
2051                       </para></listitem>
2052                     </varlistentry>
2053                     <varlistentry>
2054                       <term>DRM_MODE_FLAG_PVSYNC</term>
2055                       <listitem><para>
2056                         Vertical sync is active high
2057                       </para></listitem>
2058                     </varlistentry>
2059                     <varlistentry>
2060                       <term>DRM_MODE_FLAG_NVSYNC</term>
2061                       <listitem><para>
2062                         Vertical sync is active low
2063                       </para></listitem>
2064                     </varlistentry>
2065                     <varlistentry>
2066                       <term>DRM_MODE_FLAG_INTERLACE</term>
2067                       <listitem><para>
2068                         Mode is interlaced
2069                       </para></listitem>
2070                     </varlistentry>
2071                     <varlistentry>
2072                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLSCAN</term>
2073                       <listitem><para>
2074                         Mode uses doublescan
2075                       </para></listitem>
2076                     </varlistentry>
2077                     <varlistentry>
2078                       <term>DRM_MODE_FLAG_CSYNC</term>
2079                       <listitem><para>
2080                         Mode uses composite sync
2081                       </para></listitem>
2082                     </varlistentry>
2083                     <varlistentry>
2084                       <term>DRM_MODE_FLAG_PCSYNC</term>
2085                       <listitem><para>
2086                         Composite sync is active high
2087                       </para></listitem>
2088                     </varlistentry>
2089                     <varlistentry>
2090                       <term>DRM_MODE_FLAG_NCSYNC</term>
2091                       <listitem><para>
2092                         Composite sync is active low
2093                       </para></listitem>
2094                     </varlistentry>
2095                     <varlistentry>
2096                       <term>DRM_MODE_FLAG_HSKEW</term>
2097                       <listitem><para>
2098                         hskew provided (not used?)
2099                       </para></listitem>
2100                     </varlistentry>
2101                     <varlistentry>
2102                       <term>DRM_MODE_FLAG_BCAST</term>
2103                       <listitem><para>
2104                         not used?
2105                       </para></listitem>
2106                     </varlistentry>
2107                     <varlistentry>
2108                       <term>DRM_MODE_FLAG_PIXMUX</term>
2109                       <listitem><para>
2110                         not used?
2111                       </para></listitem>
2112                     </varlistentry>
2113                     <varlistentry>
2114                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLCLK</term>
2115                       <listitem><para>
2116                         not used?
2117                       </para></listitem>
2118                     </varlistentry>
2119                     <varlistentry>
2120                       <term>DRM_MODE_FLAG_CLKDIV2</term>
2121                       <listitem><para>
2122                         ?
2123                       </para></listitem>
2124                     </varlistentry>
2125                   </variablelist>
2126                 </para>
2127                 <para>
2128                   Note that modes marked with the INTERLACE or DBLSCAN flags will be
2129                   filtered out by
2130                   <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> if
2131                   the connector's <structfield>interlace_allowed</structfield> or
2132                   <structfield>doublescan_allowed</structfield> field is set to 0.
2133                 </para>
2134               </listitem>
2135               <listitem>
2136                 <synopsis>char name[DRM_DISPLAY_MODE_LEN];</synopsis>
2137                 <para>
2138                   Mode name. The driver must call
2139                   <function>drm_mode_set_name</function> to fill the mode name from
2140                   <structfield>hdisplay</structfield>,
2141                   <structfield>vdisplay</structfield> and interlace flag after
2142                   filling the corresponding fields.
2143                 </para>
2144               </listitem>
2145             </itemizedlist>
2146           </para>
2147           <para>
2148             The <structfield>vrefresh</structfield> value is computed by
2149             <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function>.
2150           </para>
2151           <para>
2152             When parsing EDID data, <function>drm_add_edid_modes</function> fill the
2153             connector <structfield>display_info</structfield>
2154             <structfield>width_mm</structfield> and
2155             <structfield>height_mm</structfield> fields. When creating modes
2156             manually the <methodname>get_modes</methodname> helper operation must
2157             set the <structfield>display_info</structfield>
2158             <structfield>width_mm</structfield> and
2159             <structfield>height_mm</structfield> fields if they haven't been set
2160             already (for instance at initilization time when a fixed-size panel is
2161             attached to the connector). The mode <structfield>width_mm</structfield>
2162             and <structfield>height_mm</structfield> fields are only used internally
2163             during EDID parsing and should not be set when creating modes manually.
2164           </para>
2165         </listitem>
2166         <listitem>
2167           <synopsis>int (*mode_valid)(struct drm_connector *connector,
2168                   struct drm_display_mode *mode);</synopsis>
2169           <para>
2170             Verify whether a mode is valid for the connector. Return MODE_OK for
2171             supported modes and one of the enum drm_mode_status values (MODE_*)
2172             for unsupported modes. This operation is mandatory.
2173           </para>
2174           <para>
2175             As the mode rejection reason is currently not used beside for
2176             immediately removing the unsupported mode, an implementation can
2177             return MODE_BAD regardless of the exact reason why the mode is not
2178             valid.
2179           </para>
2180           <note><para>
2181             Note that the <methodname>mode_valid</methodname> helper operation is
2182             only called for modes detected by the device, and
2183             <emphasis>not</emphasis> for modes set by the user through the CRTC
2184             <methodname>set_config</methodname> operation.
2185           </para></note>
2186         </listitem>
2187       </itemizedlist>
2188     </sect2>
2189     <sect2>
2190       <title>Modeset Helper Functions Reference</title>
2191 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc_helper.c
2192     </sect2>
2193     <sect2>
2194       <title>fbdev Helper Functions Reference</title>
2195 !Pdrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c fbdev helpers
2196 !Edrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c
2197 !Iinclude/drm/drm_fb_helper.h
2198     </sect2>
2199     <sect2>
2200       <title>Display Port Helper Functions Reference</title>
2201 !Pdrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c dp helpers
2202 !Iinclude/drm/drm_dp_helper.h
2203 !Edrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c
2204     </sect2>
2205     <sect2>
2206       <title>EDID Helper Functions Reference</title>
2207 !Edrivers/gpu/drm/drm_edid.c
2208     </sect2>
2209     <sect2>
2210       <title>Rectangle Utilities Reference</title>
2211 !Pinclude/drm/drm_rect.h rect utils
2212 !Iinclude/drm/drm_rect.h
2213 !Edrivers/gpu/drm/drm_rect.c
2214     </sect2>
2215   </sect1>
2216
2217   <!-- Internals: kms properties -->
2218
2219   <sect1 id="drm-kms-properties">
2220     <title>KMS Properties</title>
2221     <para>
2222       Drivers may need to expose additional parameters to applications than
2223       those described in the previous sections. KMS supports attaching
2224       properties to CRTCs, connectors and planes and offers a userspace API to
2225       list, get and set the property values.
2226     </para>
2227     <para>
2228       Properties are identified by a name that uniquely defines the property
2229       purpose, and store an associated value. For all property types except blob
2230       properties the value is a 64-bit unsigned integer.
2231     </para>
2232     <para>
2233       KMS differentiates between properties and property instances. Drivers
2234       first create properties and then create and associate individual instances
2235       of those properties to objects. A property can be instantiated multiple
2236       times and associated with different objects. Values are stored in property
2237       instances, and all other property information are stored in the propery
2238       and shared between all instances of the property.
2239     </para>
2240     <para>
2241       Every property is created with a type that influences how the KMS core
2242       handles the property. Supported property types are
2243       <variablelist>
2244         <varlistentry>
2245           <term>DRM_MODE_PROP_RANGE</term>
2246           <listitem><para>Range properties report their minimum and maximum
2247             admissible values. The KMS core verifies that values set by
2248             application fit in that range.</para></listitem>
2249         </varlistentry>
2250         <varlistentry>
2251           <term>DRM_MODE_PROP_ENUM</term>
2252           <listitem><para>Enumerated properties take a numerical value that
2253             ranges from 0 to the number of enumerated values defined by the
2254             property minus one, and associate a free-formed string name to each
2255             value. Applications can retrieve the list of defined value-name pairs
2256             and use the numerical value to get and set property instance values.
2257             </para></listitem>
2258         </varlistentry>
2259         <varlistentry>
2260           <term>DRM_MODE_PROP_BITMASK</term>
2261           <listitem><para>Bitmask properties are enumeration properties that
2262             additionally restrict all enumerated values to the 0..63 range.
2263             Bitmask property instance values combine one or more of the
2264             enumerated bits defined by the property.</para></listitem>
2265         </varlistentry>
2266         <varlistentry>
2267           <term>DRM_MODE_PROP_BLOB</term>
2268           <listitem><para>Blob properties store a binary blob without any format
2269             restriction. The binary blobs are created as KMS standalone objects,
2270             and blob property instance values store the ID of their associated
2271             blob object.</para>
2272             <para>Blob properties are only used for the connector EDID property
2273             and cannot be created by drivers.</para></listitem>
2274         </varlistentry>
2275       </variablelist>
2276     </para>
2277     <para>
2278       To create a property drivers call one of the following functions depending
2279       on the property type. All property creation functions take property flags
2280       and name, as well as type-specific arguments.
2281       <itemizedlist>
2282         <listitem>
2283           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_range(struct drm_device *dev, int flags,
2284                                                const char *name,
2285                                                uint64_t min, uint64_t max);</synopsis>
2286           <para>Create a range property with the given minimum and maximum
2287             values.</para>
2288         </listitem>
2289         <listitem>
2290           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_enum(struct drm_device *dev, int flags,
2291                                               const char *name,
2292                                               const struct drm_prop_enum_list *props,
2293                                               int num_values);</synopsis>
2294           <para>Create an enumerated property. The <parameter>props</parameter>
2295             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2296             value-name pairs.</para>
2297         </listitem>
2298         <listitem>
2299           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_bitmask(struct drm_device *dev,
2300                                                  int flags, const char *name,
2301                                                  const struct drm_prop_enum_list *props,
2302                                                  int num_values);</synopsis>
2303           <para>Create a bitmask property. The <parameter>props</parameter>
2304             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2305             value-name pairs.</para>
2306         </listitem>
2307       </itemizedlist>
2308     </para>
2309     <para>
2310       Properties can additionally be created as immutable, in which case they
2311       will be read-only for applications but can be modified by the driver. To
2312       create an immutable property drivers must set the DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE
2313       flag at property creation time.
2314     </para>
2315     <para>
2316       When no array of value-name pairs is readily available at property
2317       creation time for enumerated or range properties, drivers can create
2318       the property using the <function>drm_property_create</function> function
2319       and manually add enumeration value-name pairs by calling the
2320       <function>drm_property_add_enum</function> function. Care must be taken to
2321       properly specify the property type through the <parameter>flags</parameter>
2322       argument.
2323     </para>
2324     <para>
2325       After creating properties drivers can attach property instances to CRTC,
2326       connector and plane objects by calling the
2327       <function>drm_object_attach_property</function>. The function takes a
2328       pointer to the target object, a pointer to the previously created property
2329       and an initial instance value.
2330     </para>
2331   </sect1>
2332
2333   <!-- Internals: vertical blanking -->
2334
2335   <sect1 id="drm-vertical-blank">
2336     <title>Vertical Blanking</title>
2337     <para>
2338       Vertical blanking plays a major role in graphics rendering. To achieve
2339       tear-free display, users must synchronize page flips and/or rendering to
2340       vertical blanking. The DRM API offers ioctls to perform page flips
2341       synchronized to vertical blanking and wait for vertical blanking.
2342     </para>
2343     <para>
2344       The DRM core handles most of the vertical blanking management logic, which
2345       involves filtering out spurious interrupts, keeping race-free blanking
2346       counters, coping with counter wrap-around and resets and keeping use
2347       counts. It relies on the driver to generate vertical blanking interrupts
2348       and optionally provide a hardware vertical blanking counter. Drivers must
2349       implement the following operations.
2350     </para>
2351     <itemizedlist>
2352       <listitem>
2353         <synopsis>int (*enable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);
2354 void (*disable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2355         <para>
2356           Enable or disable vertical blanking interrupts for the given CRTC.
2357         </para>
2358       </listitem>
2359       <listitem>
2360         <synopsis>u32 (*get_vblank_counter) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2361         <para>
2362           Retrieve the value of the vertical blanking counter for the given
2363           CRTC. If the hardware maintains a vertical blanking counter its value
2364           should be returned. Otherwise drivers can use the
2365           <function>drm_vblank_count</function> helper function to handle this
2366           operation.
2367         </para>
2368       </listitem>
2369     </itemizedlist>
2370     <para>
2371       Drivers must initialize the vertical blanking handling core with a call to
2372       <function>drm_vblank_init</function> in their
2373       <methodname>load</methodname> operation. The function will set the struct
2374       <structname>drm_device</structname>
2375       <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> field to 0. This will
2376       keep vertical blanking interrupts enabled permanently until the first mode
2377       set operation, where <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> is
2378       set to 1. The reason behind this is not clear. Drivers can set the field
2379       to 1 after <function>calling drm_vblank_init</function> to make vertical
2380       blanking interrupts dynamically managed from the beginning.
2381     </para>
2382     <para>
2383       Vertical blanking interrupts can be enabled by the DRM core or by drivers
2384       themselves (for instance to handle page flipping operations). The DRM core
2385       maintains a vertical blanking use count to ensure that the interrupts are
2386       not disabled while a user still needs them. To increment the use count,
2387       drivers call <function>drm_vblank_get</function>. Upon return vertical
2388       blanking interrupts are guaranteed to be enabled.
2389     </para>
2390     <para>
2391       To decrement the use count drivers call
2392       <function>drm_vblank_put</function>. Only when the use count drops to zero
2393       will the DRM core disable the vertical blanking interrupts after a delay
2394       by scheduling a timer. The delay is accessible through the vblankoffdelay
2395       module parameter or the <varname>drm_vblank_offdelay</varname> global
2396       variable and expressed in milliseconds. Its default value is 5000 ms.
2397     </para>
2398     <para>
2399       When a vertical blanking interrupt occurs drivers only need to call the
2400       <function>drm_handle_vblank</function> function to account for the
2401       interrupt.
2402     </para>
2403     <para>
2404       Resources allocated by <function>drm_vblank_init</function> must be freed
2405       with a call to <function>drm_vblank_cleanup</function> in the driver
2406       <methodname>unload</methodname> operation handler.
2407     </para>
2408   </sect1>
2409
2410   <!-- Internals: open/close, file operations and ioctls -->
2411
2412   <sect1>
2413     <title>Open/Close, File Operations and IOCTLs</title>
2414     <sect2>
2415       <title>Open and Close</title>
2416       <synopsis>int (*firstopen) (struct drm_device *);
2417 void (*lastclose) (struct drm_device *);
2418 int (*open) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2419 void (*preclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2420 void (*postclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);</synopsis>
2421       <abstract>Open and close handlers. None of those methods are mandatory.
2422       </abstract>
2423       <para>
2424         The <methodname>firstopen</methodname> method is called by the DRM core
2425         when an application opens a device that has no other opened file handle.
2426         Similarly the <methodname>lastclose</methodname> method is called when
2427         the last application holding a file handle opened on the device closes
2428         it. Both methods are mostly used for UMS (User Mode Setting) drivers to
2429         acquire and release device resources which should be done in the
2430         <methodname>load</methodname> and <methodname>unload</methodname>
2431         methods for KMS drivers.
2432       </para>
2433       <para>
2434         Note that the <methodname>lastclose</methodname> method is also called
2435         at module unload time or, for hot-pluggable devices, when the device is
2436         unplugged. The <methodname>firstopen</methodname> and
2437         <methodname>lastclose</methodname> calls can thus be unbalanced.
2438       </para>
2439       <para>
2440         The <methodname>open</methodname> method is called every time the device
2441         is opened by an application. Drivers can allocate per-file private data
2442         in this method and store them in the struct
2443         <structname>drm_file</structname> <structfield>driver_priv</structfield>
2444         field. Note that the <methodname>open</methodname> method is called
2445         before <methodname>firstopen</methodname>.
2446       </para>
2447       <para>
2448         The close operation is split into <methodname>preclose</methodname> and
2449         <methodname>postclose</methodname> methods. Drivers must stop and
2450         cleanup all per-file operations in the <methodname>preclose</methodname>
2451         method. For instance pending vertical blanking and page flip events must
2452         be cancelled. No per-file operation is allowed on the file handle after
2453         returning from the <methodname>preclose</methodname> method.
2454       </para>
2455       <para>
2456         Finally the <methodname>postclose</methodname> method is called as the
2457         last step of the close operation, right before calling the
2458         <methodname>lastclose</methodname> method if no other open file handle
2459         exists for the device. Drivers that have allocated per-file private data
2460         in the <methodname>open</methodname> method should free it here.
2461       </para>
2462       <para>
2463         The <methodname>lastclose</methodname> method should restore CRTC and
2464         plane properties to default value, so that a subsequent open of the
2465         device will not inherit state from the previous user.
2466       </para>
2467     </sect2>
2468     <sect2>
2469       <title>File Operations</title>
2470       <synopsis>const struct file_operations *fops</synopsis>
2471       <abstract>File operations for the DRM device node.</abstract>
2472       <para>
2473         Drivers must define the file operations structure that forms the DRM
2474         userspace API entry point, even though most of those operations are
2475         implemented in the DRM core. The <methodname>open</methodname>,
2476         <methodname>release</methodname> and <methodname>ioctl</methodname>
2477         operations are handled by
2478         <programlisting>
2479         .owner = THIS_MODULE,
2480         .open = drm_open,
2481         .release = drm_release,
2482         .unlocked_ioctl = drm_ioctl,
2483   #ifdef CONFIG_COMPAT
2484         .compat_ioctl = drm_compat_ioctl,
2485   #endif
2486         </programlisting>
2487       </para>
2488       <para>
2489         Drivers that implement private ioctls that requires 32/64bit
2490         compatibility support must provide their own
2491         <methodname>compat_ioctl</methodname> handler that processes private
2492         ioctls and calls <function>drm_compat_ioctl</function> for core ioctls.
2493       </para>
2494       <para>
2495         The <methodname>read</methodname> and <methodname>poll</methodname>
2496         operations provide support for reading DRM events and polling them. They
2497         are implemented by
2498         <programlisting>
2499         .poll = drm_poll,
2500         .read = drm_read,
2501         .fasync = drm_fasync,
2502         .llseek = no_llseek,
2503         </programlisting>
2504       </para>
2505       <para>
2506         The memory mapping implementation varies depending on how the driver
2507         manages memory. Pre-GEM drivers will use <function>drm_mmap</function>,
2508         while GEM-aware drivers will use <function>drm_gem_mmap</function>. See
2509         <xref linkend="drm-gem"/>.
2510         <programlisting>
2511         .mmap = drm_gem_mmap,
2512         </programlisting>
2513       </para>
2514       <para>
2515         No other file operation is supported by the DRM API.
2516       </para>
2517     </sect2>
2518     <sect2>
2519       <title>IOCTLs</title>
2520       <synopsis>struct drm_ioctl_desc *ioctls;
2521 int num_ioctls;</synopsis>
2522       <abstract>Driver-specific ioctls descriptors table.</abstract>
2523       <para>
2524         Driver-specific ioctls numbers start at DRM_COMMAND_BASE. The ioctls
2525         descriptors table is indexed by the ioctl number offset from the base
2526         value. Drivers can use the DRM_IOCTL_DEF_DRV() macro to initialize the
2527         table entries.
2528       </para>
2529       <para>
2530         <programlisting>DRM_IOCTL_DEF_DRV(ioctl, func, flags)</programlisting>
2531         <para>
2532           <parameter>ioctl</parameter> is the ioctl name. Drivers must define
2533           the DRM_##ioctl and DRM_IOCTL_##ioctl macros to the ioctl number
2534           offset from DRM_COMMAND_BASE and the ioctl number respectively. The
2535           first macro is private to the device while the second must be exposed
2536           to userspace in a public header.
2537         </para>
2538         <para>
2539           <parameter>func</parameter> is a pointer to the ioctl handler function
2540           compatible with the <type>drm_ioctl_t</type> type.
2541           <programlisting>typedef int drm_ioctl_t(struct drm_device *dev, void *data,
2542                 struct drm_file *file_priv);</programlisting>
2543         </para>
2544         <para>
2545           <parameter>flags</parameter> is a bitmask combination of the following
2546           values. It restricts how the ioctl is allowed to be called.
2547           <itemizedlist>
2548             <listitem><para>
2549               DRM_AUTH - Only authenticated callers allowed
2550             </para></listitem>
2551             <listitem><para>
2552               DRM_MASTER - The ioctl can only be called on the master file
2553               handle
2554             </para></listitem>
2555             <listitem><para>
2556               DRM_ROOT_ONLY - Only callers with the SYSADMIN capability allowed
2557             </para></listitem>
2558             <listitem><para>
2559               DRM_CONTROL_ALLOW - The ioctl can only be called on a control
2560               device
2561             </para></listitem>
2562             <listitem><para>
2563               DRM_UNLOCKED - The ioctl handler will be called without locking
2564               the DRM global mutex
2565             </para></listitem>
2566           </itemizedlist>
2567         </para>
2568       </para>
2569     </sect2>
2570   </sect1>
2571
2572   <sect1>
2573     <title>Command submission &amp; fencing</title>
2574     <para>
2575       This should cover a few device-specific command submission
2576       implementations.
2577     </para>
2578   </sect1>
2579
2580   <!-- Internals: suspend/resume -->
2581
2582   <sect1>
2583     <title>Suspend/Resume</title>
2584     <para>
2585       The DRM core provides some suspend/resume code, but drivers wanting full
2586       suspend/resume support should provide save() and restore() functions.
2587       These are called at suspend, hibernate, or resume time, and should perform
2588       any state save or restore required by your device across suspend or
2589       hibernate states.
2590     </para>
2591     <synopsis>int (*suspend) (struct drm_device *, pm_message_t state);
2592 int (*resume) (struct drm_device *);</synopsis>
2593     <para>
2594       Those are legacy suspend and resume methods. New driver should use the
2595       power management interface provided by their bus type (usually through
2596       the struct <structname>device_driver</structname> dev_pm_ops) and set
2597       these methods to NULL.
2598     </para>
2599   </sect1>
2600
2601   <sect1>
2602     <title>DMA services</title>
2603     <para>
2604       This should cover how DMA mapping etc. is supported by the core.
2605       These functions are deprecated and should not be used.
2606     </para>
2607   </sect1>
2608   </chapter>
2609
2610 <!-- TODO
2611
2612 - Add a glossary
2613 - Document the struct_mutex catch-all lock
2614 - Document connector properties
2615
2616 - Why is the load method optional?
2617 - What are drivers supposed to set the initial display state to, and how?
2618   Connector's DPMS states are not initialized and are thus equal to
2619   DRM_MODE_DPMS_ON. The fbcon compatibility layer calls
2620   drm_helper_disable_unused_functions(), which disables unused encoders and
2621   CRTCs, but doesn't touch the connectors' DPMS state, and
2622   drm_helper_connector_dpms() in reaction to fbdev blanking events. Do drivers
2623   that don't implement (or just don't use) fbcon compatibility need to call
2624   those functions themselves?
2625 - KMS drivers must call drm_vblank_pre_modeset() and drm_vblank_post_modeset()
2626   around mode setting. Should this be done in the DRM core?
2627 - vblank_disable_allowed is set to 1 in the first drm_vblank_post_modeset()
2628   call and never set back to 0. It seems to be safe to permanently set it to 1
2629   in drm_vblank_init() for KMS driver, and it might be safe for UMS drivers as
2630   well. This should be investigated.
2631 - crtc and connector .save and .restore operations are only used internally in
2632   drivers, should they be removed from the core?
2633 - encoder mid-layer .save and .restore operations are only used internally in
2634   drivers, should they be removed from the core?
2635 - encoder mid-layer .detect operation is only used internally in drivers,
2636   should it be removed from the core?
2637 -->
2638
2639   <!-- External interfaces -->
2640
2641   <chapter id="drmExternals">
2642     <title>Userland interfaces</title>
2643     <para>
2644       The DRM core exports several interfaces to applications,
2645       generally intended to be used through corresponding libdrm
2646       wrapper functions.  In addition, drivers export device-specific
2647       interfaces for use by userspace drivers &amp; device-aware
2648       applications through ioctls and sysfs files.
2649     </para>
2650     <para>
2651       External interfaces include: memory mapping, context management,
2652       DMA operations, AGP management, vblank control, fence
2653       management, memory management, and output management.
2654     </para>
2655     <para>
2656       Cover generic ioctls and sysfs layout here.  We only need high-level
2657       info, since man pages should cover the rest.
2658     </para>
2659
2660   <!-- External: vblank handling -->
2661
2662     <sect1>
2663       <title>VBlank event handling</title>
2664       <para>
2665         The DRM core exposes two vertical blank related ioctls:
2666         <variablelist>
2667           <varlistentry>
2668             <term>DRM_IOCTL_WAIT_VBLANK</term>
2669             <listitem>
2670               <para>
2671                 This takes a struct drm_wait_vblank structure as its argument,
2672                 and it is used to block or request a signal when a specified
2673                 vblank event occurs.
2674               </para>
2675             </listitem>
2676           </varlistentry>
2677           <varlistentry>
2678             <term>DRM_IOCTL_MODESET_CTL</term>
2679             <listitem>
2680               <para>
2681                 This should be called by application level drivers before and
2682                 after mode setting, since on many devices the vertical blank
2683                 counter is reset at that time.  Internally, the DRM snapshots
2684                 the last vblank count when the ioctl is called with the
2685                 _DRM_PRE_MODESET command, so that the counter won't go backwards
2686                 (which is dealt with when _DRM_POST_MODESET is used).
2687               </para>
2688             </listitem>
2689           </varlistentry>
2690         </variablelist>
2691 <!--!Edrivers/char/drm/drm_irq.c-->
2692       </para>
2693     </sect1>
2694
2695   </chapter>
2696
2697   <!-- API reference -->
2698
2699   <appendix id="drmDriverApi">
2700     <title>DRM Driver API</title>
2701     <para>
2702       Include auto-generated API reference here (need to reference it
2703       from paragraphs above too).
2704     </para>
2705   </appendix>
2706
2707 </book>