drm/doc: Update copyright
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / 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       <author>
33         <firstname>Daniel</firstname>
34         <surname>Vetter</surname>
35         <contrib>Contributions all over the place</contrib>
36         <affiliation>
37           <orgname>Intel Corporation</orgname>
38           <address>
39             <email>daniel.vetter@ffwll.ch</email>
40           </address>
41         </affiliation>
42       </author>
43     </authorgroup>
44
45     <copyright>
46       <year>2008-2009</year>
47       <year>2013-2014</year>
48       <holder>Intel Corporation</holder>
49     </copyright>
50     <copyright>
51       <year>2012</year>
52       <holder>Laurent Pinchart</holder>
53     </copyright>
54
55     <legalnotice>
56       <para>
57         The contents of this file may be used under the terms of the GNU
58         General Public License version 2 (the "GPL") as distributed in
59         the kernel source COPYING file.
60       </para>
61     </legalnotice>
62
63     <revhistory>
64       <!-- Put document revisions here, newest first. -->
65       <revision>
66         <revnumber>1.0</revnumber>
67         <date>2012-07-13</date>
68         <authorinitials>LP</authorinitials>
69         <revremark>Added extensive documentation about driver internals.
70         </revremark>
71       </revision>
72     </revhistory>
73   </bookinfo>
74
75 <toc></toc>
76
77 <part id="drmCore">
78   <title>DRM Core</title>
79   <partintro>
80     <para>
81       This first part of the DRM Developer's Guide documents core DRM code,
82       helper libraries for writting drivers and generic userspace interfaces
83       exposed by DRM drivers.
84     </para>
85   </partintro>
86
87   <chapter id="drmIntroduction">
88     <title>Introduction</title>
89     <para>
90       The Linux DRM layer contains code intended to support the needs
91       of complex graphics devices, usually containing programmable
92       pipelines well suited to 3D graphics acceleration.  Graphics
93       drivers in the kernel may make use of DRM functions to make
94       tasks like memory management, interrupt handling and DMA easier,
95       and provide a uniform interface to applications.
96     </para>
97     <para>
98       A note on versions: this guide covers features found in the DRM
99       tree, including the TTM memory manager, output configuration and
100       mode setting, and the new vblank internals, in addition to all
101       the regular features found in current kernels.
102     </para>
103     <para>
104       [Insert diagram of typical DRM stack here]
105     </para>
106   </chapter>
107
108   <!-- Internals -->
109
110   <chapter id="drmInternals">
111     <title>DRM Internals</title>
112     <para>
113       This chapter documents DRM internals relevant to driver authors
114       and developers working to add support for the latest features to
115       existing drivers.
116     </para>
117     <para>
118       First, we go over some typical driver initialization
119       requirements, like setting up command buffers, creating an
120       initial output configuration, and initializing core services.
121       Subsequent sections cover core internals in more detail,
122       providing implementation notes and examples.
123     </para>
124     <para>
125       The DRM layer provides several services to graphics drivers,
126       many of them driven by the application interfaces it provides
127       through libdrm, the library that wraps most of the DRM ioctls.
128       These include vblank event handling, memory
129       management, output management, framebuffer management, command
130       submission &amp; fencing, suspend/resume support, and DMA
131       services.
132     </para>
133
134   <!-- Internals: driver init -->
135
136   <sect1>
137     <title>Driver Initialization</title>
138     <para>
139       At the core of every DRM driver is a <structname>drm_driver</structname>
140       structure. Drivers typically statically initialize a drm_driver structure,
141       and then pass it to one of the <function>drm_*_init()</function> functions
142       to register it with the DRM subsystem.
143     </para>
144     <para>
145       The <structname>drm_driver</structname> structure contains static
146       information that describes the driver and features it supports, and
147       pointers to methods that the DRM core will call to implement the DRM API.
148       We will first go through the <structname>drm_driver</structname> static
149       information fields, and will then describe individual operations in
150       details as they get used in later sections.
151     </para>
152     <sect2>
153       <title>Driver Information</title>
154       <sect3>
155         <title>Driver Features</title>
156         <para>
157           Drivers inform the DRM core about their requirements and supported
158           features by setting appropriate flags in the
159           <structfield>driver_features</structfield> field. Since those flags
160           influence the DRM core behaviour since registration time, most of them
161           must be set to registering the <structname>drm_driver</structname>
162           instance.
163         </para>
164         <synopsis>u32 driver_features;</synopsis>
165         <variablelist>
166           <title>Driver Feature Flags</title>
167           <varlistentry>
168             <term>DRIVER_USE_AGP</term>
169             <listitem><para>
170               Driver uses AGP interface, the DRM core will manage AGP resources.
171             </para></listitem>
172           </varlistentry>
173           <varlistentry>
174             <term>DRIVER_REQUIRE_AGP</term>
175             <listitem><para>
176               Driver needs AGP interface to function. AGP initialization failure
177               will become a fatal error.
178             </para></listitem>
179           </varlistentry>
180           <varlistentry>
181             <term>DRIVER_PCI_DMA</term>
182             <listitem><para>
183               Driver is capable of PCI DMA, mapping of PCI DMA buffers to
184               userspace will be enabled. Deprecated.
185             </para></listitem>
186           </varlistentry>
187           <varlistentry>
188             <term>DRIVER_SG</term>
189             <listitem><para>
190               Driver can perform scatter/gather DMA, allocation and mapping of
191               scatter/gather buffers will be enabled. Deprecated.
192             </para></listitem>
193           </varlistentry>
194           <varlistentry>
195             <term>DRIVER_HAVE_DMA</term>
196             <listitem><para>
197               Driver supports DMA, the userspace DMA API will be supported.
198               Deprecated.
199             </para></listitem>
200           </varlistentry>
201           <varlistentry>
202             <term>DRIVER_HAVE_IRQ</term><term>DRIVER_IRQ_SHARED</term>
203             <listitem><para>
204               DRIVER_HAVE_IRQ indicates whether the driver has an IRQ handler
205               managed by the DRM Core. The core will support simple IRQ handler
206               installation when the flag is set. The installation process is
207               described in <xref linkend="drm-irq-registration"/>.</para>
208               <para>DRIVER_IRQ_SHARED indicates whether the device &amp; handler
209               support shared IRQs (note that this is required of PCI  drivers).
210             </para></listitem>
211           </varlistentry>
212           <varlistentry>
213             <term>DRIVER_GEM</term>
214             <listitem><para>
215               Driver use the GEM memory manager.
216             </para></listitem>
217           </varlistentry>
218           <varlistentry>
219             <term>DRIVER_MODESET</term>
220             <listitem><para>
221               Driver supports mode setting interfaces (KMS).
222             </para></listitem>
223           </varlistentry>
224           <varlistentry>
225             <term>DRIVER_PRIME</term>
226             <listitem><para>
227               Driver implements DRM PRIME buffer sharing.
228             </para></listitem>
229           </varlistentry>
230           <varlistentry>
231             <term>DRIVER_RENDER</term>
232             <listitem><para>
233               Driver supports dedicated render nodes.
234             </para></listitem>
235           </varlistentry>
236         </variablelist>
237       </sect3>
238       <sect3>
239         <title>Major, Minor and Patchlevel</title>
240         <synopsis>int major;
241 int minor;
242 int patchlevel;</synopsis>
243         <para>
244           The DRM core identifies driver versions by a major, minor and patch
245           level triplet. The information is printed to the kernel log at
246           initialization time and passed to userspace through the
247           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
248         </para>
249         <para>
250           The major and minor numbers are also used to verify the requested driver
251           API version passed to DRM_IOCTL_SET_VERSION. When the driver API changes
252           between minor versions, applications can call DRM_IOCTL_SET_VERSION to
253           select a specific version of the API. If the requested major isn't equal
254           to the driver major, or the requested minor is larger than the driver
255           minor, the DRM_IOCTL_SET_VERSION call will return an error. Otherwise
256           the driver's set_version() method will be called with the requested
257           version.
258         </para>
259       </sect3>
260       <sect3>
261         <title>Name, Description and Date</title>
262         <synopsis>char *name;
263 char *desc;
264 char *date;</synopsis>
265         <para>
266           The driver name is printed to the kernel log at initialization time,
267           used for IRQ registration and passed to userspace through
268           DRM_IOCTL_VERSION.
269         </para>
270         <para>
271           The driver description is a purely informative string passed to
272           userspace through the DRM_IOCTL_VERSION ioctl and otherwise unused by
273           the kernel.
274         </para>
275         <para>
276           The driver date, formatted as YYYYMMDD, is meant to identify the date of
277           the latest modification to the driver. However, as most drivers fail to
278           update it, its value is mostly useless. The DRM core prints it to the
279           kernel log at initialization time and passes it to userspace through the
280           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
281         </para>
282       </sect3>
283     </sect2>
284     <sect2>
285       <title>Driver Load</title>
286       <para>
287         The <methodname>load</methodname> method is the driver and device
288         initialization entry point. The method is responsible for allocating and
289         initializing driver private data, performing resource allocation and
290         mapping (e.g. acquiring
291         clocks, mapping registers or allocating command buffers), initializing
292         the memory manager (<xref linkend="drm-memory-management"/>), installing
293         the IRQ handler (<xref linkend="drm-irq-registration"/>), setting up
294         vertical blanking handling (<xref linkend="drm-vertical-blank"/>), mode
295         setting (<xref linkend="drm-mode-setting"/>) and initial output
296         configuration (<xref linkend="drm-kms-init"/>).
297       </para>
298       <note><para>
299         If compatibility is a concern (e.g. with drivers converted over from
300         User Mode Setting to Kernel Mode Setting), care must be taken to prevent
301         device initialization and control that is incompatible with currently
302         active userspace drivers. For instance, if user level mode setting
303         drivers are in use, it would be problematic to perform output discovery
304         &amp; configuration at load time. Likewise, if user-level drivers
305         unaware of memory management are in use, memory management and command
306         buffer setup may need to be omitted. These requirements are
307         driver-specific, and care needs to be taken to keep both old and new
308         applications and libraries working.
309       </para></note>
310       <synopsis>int (*load) (struct drm_device *, unsigned long flags);</synopsis>
311       <para>
312         The method takes two arguments, a pointer to the newly created
313         <structname>drm_device</structname> and flags. The flags are used to
314         pass the <structfield>driver_data</structfield> field of the device id
315         corresponding to the device passed to <function>drm_*_init()</function>.
316         Only PCI devices currently use this, USB and platform DRM drivers have
317         their <methodname>load</methodname> method called with flags to 0.
318       </para>
319       <sect3>
320         <title>Driver Private Data</title>
321         <para>
322           The driver private hangs off the main
323           <structname>drm_device</structname> structure and can be used for
324           tracking various device-specific bits of information, like register
325           offsets, command buffer status, register state for suspend/resume, etc.
326           At load time, a driver may simply allocate one and set
327           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
328           appropriately; it should be freed and
329           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
330           set to NULL when the driver is unloaded.
331         </para>
332       </sect3>
333       <sect3 id="drm-irq-registration">
334         <title>IRQ Registration</title>
335         <para>
336           The DRM core tries to facilitate IRQ handler registration and
337           unregistration by providing <function>drm_irq_install</function> and
338           <function>drm_irq_uninstall</function> functions. Those functions only
339           support a single interrupt per device, devices that use more than one
340           IRQs need to be handled manually.
341         </para>
342         <sect4>
343           <title>Managed IRQ Registration</title>
344           <para>
345             Both the <function>drm_irq_install</function> and
346             <function>drm_irq_uninstall</function> functions get the device IRQ by
347             calling <function>drm_dev_to_irq</function>. This inline function will
348             call a bus-specific operation to retrieve the IRQ number. For platform
349             devices, <function>platform_get_irq</function>(..., 0) is used to
350             retrieve the IRQ number.
351           </para>
352           <para>
353             <function>drm_irq_install</function> starts by calling the
354             <methodname>irq_preinstall</methodname> driver operation. The operation
355             is optional and must make sure that the interrupt will not get fired by
356             clearing all pending interrupt flags or disabling the interrupt.
357           </para>
358           <para>
359             The IRQ will then be requested by a call to
360             <function>request_irq</function>. If the DRIVER_IRQ_SHARED driver
361             feature flag is set, a shared (IRQF_SHARED) IRQ handler will be
362             requested.
363           </para>
364           <para>
365             The IRQ handler function must be provided as the mandatory irq_handler
366             driver operation. It will get passed directly to
367             <function>request_irq</function> and thus has the same prototype as all
368             IRQ handlers. It will get called with a pointer to the DRM device as the
369             second argument.
370           </para>
371           <para>
372             Finally the function calls the optional
373             <methodname>irq_postinstall</methodname> driver operation. The operation
374             usually enables interrupts (excluding the vblank interrupt, which is
375             enabled separately), but drivers may choose to enable/disable interrupts
376             at a different time.
377           </para>
378           <para>
379             <function>drm_irq_uninstall</function> is similarly used to uninstall an
380             IRQ handler. It starts by waking up all processes waiting on a vblank
381             interrupt to make sure they don't hang, and then calls the optional
382             <methodname>irq_uninstall</methodname> driver operation. The operation
383             must disable all hardware interrupts. Finally the function frees the IRQ
384             by calling <function>free_irq</function>.
385           </para>
386         </sect4>
387         <sect4>
388           <title>Manual IRQ Registration</title>
389           <para>
390             Drivers that require multiple interrupt handlers can't use the managed
391             IRQ registration functions. In that case IRQs must be registered and
392             unregistered manually (usually with the <function>request_irq</function>
393             and <function>free_irq</function> functions, or their devm_* equivalent).
394           </para>
395           <para>
396             When manually registering IRQs, drivers must not set the DRIVER_HAVE_IRQ
397             driver feature flag, and must not provide the
398             <methodname>irq_handler</methodname> driver operation. They must set the
399             <structname>drm_device</structname> <structfield>irq_enabled</structfield>
400             field to 1 upon registration of the IRQs, and clear it to 0 after
401             unregistering the IRQs.
402           </para>
403         </sect4>
404       </sect3>
405       <sect3>
406         <title>Memory Manager Initialization</title>
407         <para>
408           Every DRM driver requires a memory manager which must be initialized at
409           load time. DRM currently contains two memory managers, the Translation
410           Table Manager (TTM) and the Graphics Execution Manager (GEM).
411           This document describes the use of the GEM memory manager only. See
412           <xref linkend="drm-memory-management"/> for details.
413         </para>
414       </sect3>
415       <sect3>
416         <title>Miscellaneous Device Configuration</title>
417         <para>
418           Another task that may be necessary for PCI devices during configuration
419           is mapping the video BIOS. On many devices, the VBIOS describes device
420           configuration, LCD panel timings (if any), and contains flags indicating
421           device state. Mapping the BIOS can be done using the pci_map_rom() call,
422           a convenience function that takes care of mapping the actual ROM,
423           whether it has been shadowed into memory (typically at address 0xc0000)
424           or exists on the PCI device in the ROM BAR. Note that after the ROM has
425           been mapped and any necessary information has been extracted, it should
426           be unmapped; on many devices, the ROM address decoder is shared with
427           other BARs, so leaving it mapped could cause undesired behaviour like
428           hangs or memory corruption.
429   <!--!Fdrivers/pci/rom.c pci_map_rom-->
430         </para>
431       </sect3>
432     </sect2>
433   </sect1>
434
435   <!-- Internals: memory management -->
436
437   <sect1 id="drm-memory-management">
438     <title>Memory management</title>
439     <para>
440       Modern Linux systems require large amount of graphics memory to store
441       frame buffers, textures, vertices and other graphics-related data. Given
442       the very dynamic nature of many of that data, managing graphics memory
443       efficiently is thus crucial for the graphics stack and plays a central
444       role in the DRM infrastructure.
445     </para>
446     <para>
447       The DRM core includes two memory managers, namely Translation Table Maps
448       (TTM) and Graphics Execution Manager (GEM). TTM was the first DRM memory
449       manager to be developed and tried to be a one-size-fits-them all
450       solution. It provides a single userspace API to accommodate the need of
451       all hardware, supporting both Unified Memory Architecture (UMA) devices
452       and devices with dedicated video RAM (i.e. most discrete video cards).
453       This resulted in a large, complex piece of code that turned out to be
454       hard to use for driver development.
455     </para>
456     <para>
457       GEM started as an Intel-sponsored project in reaction to TTM's
458       complexity. Its design philosophy is completely different: instead of
459       providing a solution to every graphics memory-related problems, GEM
460       identified common code between drivers and created a support library to
461       share it. GEM has simpler initialization and execution requirements than
462       TTM, but has no video RAM management capabitilies and is thus limited to
463       UMA devices.
464     </para>
465     <sect2>
466       <title>The Translation Table Manager (TTM)</title>
467       <para>
468         TTM design background and information belongs here.
469       </para>
470       <sect3>
471         <title>TTM initialization</title>
472         <warning><para>This section is outdated.</para></warning>
473         <para>
474           Drivers wishing to support TTM must fill out a drm_bo_driver
475           structure. The structure contains several fields with function
476           pointers for initializing the TTM, allocating and freeing memory,
477           waiting for command completion and fence synchronization, and memory
478           migration. See the radeon_ttm.c file for an example of usage.
479         </para>
480         <para>
481           The ttm_global_reference structure is made up of several fields:
482         </para>
483         <programlisting>
484           struct ttm_global_reference {
485                 enum ttm_global_types global_type;
486                 size_t size;
487                 void *object;
488                 int (*init) (struct ttm_global_reference *);
489                 void (*release) (struct ttm_global_reference *);
490           };
491         </programlisting>
492         <para>
493           There should be one global reference structure for your memory
494           manager as a whole, and there will be others for each object
495           created by the memory manager at runtime.  Your global TTM should
496           have a type of TTM_GLOBAL_TTM_MEM.  The size field for the global
497           object should be sizeof(struct ttm_mem_global), and the init and
498           release hooks should point at your driver-specific init and
499           release routines, which probably eventually call
500           ttm_mem_global_init and ttm_mem_global_release, respectively.
501         </para>
502         <para>
503           Once your global TTM accounting structure is set up and initialized
504           by calling ttm_global_item_ref() on it,
505           you need to create a buffer object TTM to
506           provide a pool for buffer object allocation by clients and the
507           kernel itself.  The type of this object should be TTM_GLOBAL_TTM_BO,
508           and its size should be sizeof(struct ttm_bo_global).  Again,
509           driver-specific init and release functions may be provided,
510           likely eventually calling ttm_bo_global_init() and
511           ttm_bo_global_release(), respectively.  Also, like the previous
512           object, ttm_global_item_ref() is used to create an initial reference
513           count for the TTM, which will call your initialization function.
514         </para>
515       </sect3>
516     </sect2>
517     <sect2 id="drm-gem">
518       <title>The Graphics Execution Manager (GEM)</title>
519       <para>
520         The GEM design approach has resulted in a memory manager that doesn't
521         provide full coverage of all (or even all common) use cases in its
522         userspace or kernel API. GEM exposes a set of standard memory-related
523         operations to userspace and a set of helper functions to drivers, and let
524         drivers implement hardware-specific operations with their own private API.
525       </para>
526       <para>
527         The GEM userspace API is described in the
528         <ulink url="http://lwn.net/Articles/283798/"><citetitle>GEM - the Graphics
529         Execution Manager</citetitle></ulink> article on LWN. While slightly
530         outdated, the document provides a good overview of the GEM API principles.
531         Buffer allocation and read and write operations, described as part of the
532         common GEM API, are currently implemented using driver-specific ioctls.
533       </para>
534       <para>
535         GEM is data-agnostic. It manages abstract buffer objects without knowing
536         what individual buffers contain. APIs that require knowledge of buffer
537         contents or purpose, such as buffer allocation or synchronization
538         primitives, are thus outside of the scope of GEM and must be implemented
539         using driver-specific ioctls.
540       </para>
541       <para>
542         On a fundamental level, GEM involves several operations:
543         <itemizedlist>
544           <listitem>Memory allocation and freeing</listitem>
545           <listitem>Command execution</listitem>
546           <listitem>Aperture management at command execution time</listitem>
547         </itemizedlist>
548         Buffer object allocation is relatively straightforward and largely
549         provided by Linux's shmem layer, which provides memory to back each
550         object.
551       </para>
552       <para>
553         Device-specific operations, such as command execution, pinning, buffer
554         read &amp; write, mapping, and domain ownership transfers are left to
555         driver-specific ioctls.
556       </para>
557       <sect3>
558         <title>GEM Initialization</title>
559         <para>
560           Drivers that use GEM must set the DRIVER_GEM bit in the struct
561           <structname>drm_driver</structname>
562           <structfield>driver_features</structfield> field. The DRM core will
563           then automatically initialize the GEM core before calling the
564           <methodname>load</methodname> operation. Behind the scene, this will
565           create a DRM Memory Manager object which provides an address space
566           pool for object allocation.
567         </para>
568         <para>
569           In a KMS configuration, drivers need to allocate and initialize a
570           command ring buffer following core GEM initialization if required by
571           the hardware. UMA devices usually have what is called a "stolen"
572           memory region, which provides space for the initial framebuffer and
573           large, contiguous memory regions required by the device. This space is
574           typically not managed by GEM, and must be initialized separately into
575           its own DRM MM object.
576         </para>
577       </sect3>
578       <sect3>
579         <title>GEM Objects Creation</title>
580         <para>
581           GEM splits creation of GEM objects and allocation of the memory that
582           backs them in two distinct operations.
583         </para>
584         <para>
585           GEM objects are represented by an instance of struct
586           <structname>drm_gem_object</structname>. Drivers usually need to extend
587           GEM objects with private information and thus create a driver-specific
588           GEM object structure type that embeds an instance of struct
589           <structname>drm_gem_object</structname>.
590         </para>
591         <para>
592           To create a GEM object, a driver allocates memory for an instance of its
593           specific GEM object type and initializes the embedded struct
594           <structname>drm_gem_object</structname> with a call to
595           <function>drm_gem_object_init</function>. The function takes a pointer to
596           the DRM device, a pointer to the GEM object and the buffer object size
597           in bytes.
598         </para>
599         <para>
600           GEM uses shmem to allocate anonymous pageable memory.
601           <function>drm_gem_object_init</function> will create an shmfs file of
602           the requested size and store it into the struct
603           <structname>drm_gem_object</structname> <structfield>filp</structfield>
604           field. The memory is used as either main storage for the object when the
605           graphics hardware uses system memory directly or as a backing store
606           otherwise.
607         </para>
608         <para>
609           Drivers are responsible for the actual physical pages allocation by
610           calling <function>shmem_read_mapping_page_gfp</function> for each page.
611           Note that they can decide to allocate pages when initializing the GEM
612           object, or to delay allocation until the memory is needed (for instance
613           when a page fault occurs as a result of a userspace memory access or
614           when the driver needs to start a DMA transfer involving the memory).
615         </para>
616         <para>
617           Anonymous pageable memory allocation is not always desired, for instance
618           when the hardware requires physically contiguous system memory as is
619           often the case in embedded devices. Drivers can create GEM objects with
620           no shmfs backing (called private GEM objects) by initializing them with
621           a call to <function>drm_gem_private_object_init</function> instead of
622           <function>drm_gem_object_init</function>. Storage for private GEM
623           objects must be managed by drivers.
624         </para>
625         <para>
626           Drivers that do not need to extend GEM objects with private information
627           can call the <function>drm_gem_object_alloc</function> function to
628           allocate and initialize a struct <structname>drm_gem_object</structname>
629           instance. The GEM core will call the optional driver
630           <methodname>gem_init_object</methodname> operation after initializing
631           the GEM object with <function>drm_gem_object_init</function>.
632           <synopsis>int (*gem_init_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
633         </para>
634         <para>
635           No alloc-and-init function exists for private GEM objects.
636         </para>
637       </sect3>
638       <sect3>
639         <title>GEM Objects Lifetime</title>
640         <para>
641           All GEM objects are reference-counted by the GEM core. References can be
642           acquired and release by <function>calling drm_gem_object_reference</function>
643           and <function>drm_gem_object_unreference</function> respectively. The
644           caller must hold the <structname>drm_device</structname>
645           <structfield>struct_mutex</structfield> lock. As a convenience, GEM
646           provides the <function>drm_gem_object_reference_unlocked</function> and
647           <function>drm_gem_object_unreference_unlocked</function> functions that
648           can be called without holding the lock.
649         </para>
650         <para>
651           When the last reference to a GEM object is released the GEM core calls
652           the <structname>drm_driver</structname>
653           <methodname>gem_free_object</methodname> operation. That operation is
654           mandatory for GEM-enabled drivers and must free the GEM object and all
655           associated resources.
656         </para>
657         <para>
658           <synopsis>void (*gem_free_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
659           Drivers are responsible for freeing all GEM object resources, including
660           the resources created by the GEM core. If an mmap offset has been
661           created for the object (in which case
662           <structname>drm_gem_object</structname>::<structfield>map_list</structfield>::<structfield>map</structfield>
663           is not NULL) it must be freed by a call to
664           <function>drm_gem_free_mmap_offset</function>. The shmfs backing store
665           must be released by calling <function>drm_gem_object_release</function>
666           (that function can safely be called if no shmfs backing store has been
667           created).
668         </para>
669       </sect3>
670       <sect3>
671         <title>GEM Objects Naming</title>
672         <para>
673           Communication between userspace and the kernel refers to GEM objects
674           using local handles, global names or, more recently, file descriptors.
675           All of those are 32-bit integer values; the usual Linux kernel limits
676           apply to the file descriptors.
677         </para>
678         <para>
679           GEM handles are local to a DRM file. Applications get a handle to a GEM
680           object through a driver-specific ioctl, and can use that handle to refer
681           to the GEM object in other standard or driver-specific ioctls. Closing a
682           DRM file handle frees all its GEM handles and dereferences the
683           associated GEM objects.
684         </para>
685         <para>
686           To create a handle for a GEM object drivers call
687           <function>drm_gem_handle_create</function>. The function takes a pointer
688           to the DRM file and the GEM object and returns a locally unique handle.
689           When the handle is no longer needed drivers delete it with a call to
690           <function>drm_gem_handle_delete</function>. Finally the GEM object
691           associated with a handle can be retrieved by a call to
692           <function>drm_gem_object_lookup</function>.
693         </para>
694         <para>
695           Handles don't take ownership of GEM objects, they only take a reference
696           to the object that will be dropped when the handle is destroyed. To
697           avoid leaking GEM objects, drivers must make sure they drop the
698           reference(s) they own (such as the initial reference taken at object
699           creation time) as appropriate, without any special consideration for the
700           handle. For example, in the particular case of combined GEM object and
701           handle creation in the implementation of the
702           <methodname>dumb_create</methodname> operation, drivers must drop the
703           initial reference to the GEM object before returning the handle.
704         </para>
705         <para>
706           GEM names are similar in purpose to handles but are not local to DRM
707           files. They can be passed between processes to reference a GEM object
708           globally. Names can't be used directly to refer to objects in the DRM
709           API, applications must convert handles to names and names to handles
710           using the DRM_IOCTL_GEM_FLINK and DRM_IOCTL_GEM_OPEN ioctls
711           respectively. The conversion is handled by the DRM core without any
712           driver-specific support.
713         </para>
714         <para>
715           GEM also supports buffer sharing with dma-buf file descriptors through
716           PRIME. GEM-based drivers must use the provided helpers functions to
717           implement the exporting and importing correctly. See <xref linkend="drm-prime-support" />.
718           Since sharing file descriptors is inherently more secure than the
719           easily guessable and global GEM names it is the preferred buffer
720           sharing mechanism. Sharing buffers through GEM names is only supported
721           for legacy userspace. Furthermore PRIME also allows cross-device
722           buffer sharing since it is based on dma-bufs.
723         </para>
724       </sect3>
725       <sect3 id="drm-gem-objects-mapping">
726         <title>GEM Objects Mapping</title>
727         <para>
728           Because mapping operations are fairly heavyweight GEM favours
729           read/write-like access to buffers, implemented through driver-specific
730           ioctls, over mapping buffers to userspace. However, when random access
731           to the buffer is needed (to perform software rendering for instance),
732           direct access to the object can be more efficient.
733         </para>
734         <para>
735           The mmap system call can't be used directly to map GEM objects, as they
736           don't have their own file handle. Two alternative methods currently
737           co-exist to map GEM objects to userspace. The first method uses a
738           driver-specific ioctl to perform the mapping operation, calling
739           <function>do_mmap</function> under the hood. This is often considered
740           dubious, seems to be discouraged for new GEM-enabled drivers, and will
741           thus not be described here.
742         </para>
743         <para>
744           The second method uses the mmap system call on the DRM file handle.
745           <synopsis>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd,
746              off_t offset);</synopsis>
747           DRM identifies the GEM object to be mapped by a fake offset passed
748           through the mmap offset argument. Prior to being mapped, a GEM object
749           must thus be associated with a fake offset. To do so, drivers must call
750           <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> on the object. The
751           function allocates a fake offset range from a pool and stores the
752           offset divided by PAGE_SIZE in
753           <literal>obj-&gt;map_list.hash.key</literal>. Care must be taken not to
754           call <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> if a fake offset
755           has already been allocated for the object. This can be tested by
756           <literal>obj-&gt;map_list.map</literal> being non-NULL.
757         </para>
758         <para>
759           Once allocated, the fake offset value
760           (<literal>obj-&gt;map_list.hash.key &lt;&lt; PAGE_SHIFT</literal>)
761           must be passed to the application in a driver-specific way and can then
762           be used as the mmap offset argument.
763         </para>
764         <para>
765           The GEM core provides a helper method <function>drm_gem_mmap</function>
766           to handle object mapping. The method can be set directly as the mmap
767           file operation handler. It will look up the GEM object based on the
768           offset value and set the VMA operations to the
769           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
770           field. Note that <function>drm_gem_mmap</function> doesn't map memory to
771           userspace, but relies on the driver-provided fault handler to map pages
772           individually.
773         </para>
774         <para>
775           To use <function>drm_gem_mmap</function>, drivers must fill the struct
776           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
777           field with a pointer to VM operations.
778         </para>
779         <para>
780           <synopsis>struct vm_operations_struct *gem_vm_ops
781
782   struct vm_operations_struct {
783           void (*open)(struct vm_area_struct * area);
784           void (*close)(struct vm_area_struct * area);
785           int (*fault)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
786   };</synopsis>
787         </para>
788         <para>
789           The <methodname>open</methodname> and <methodname>close</methodname>
790           operations must update the GEM object reference count. Drivers can use
791           the <function>drm_gem_vm_open</function> and
792           <function>drm_gem_vm_close</function> helper functions directly as open
793           and close handlers.
794         </para>
795         <para>
796           The fault operation handler is responsible for mapping individual pages
797           to userspace when a page fault occurs. Depending on the memory
798           allocation scheme, drivers can allocate pages at fault time, or can
799           decide to allocate memory for the GEM object at the time the object is
800           created.
801         </para>
802         <para>
803           Drivers that want to map the GEM object upfront instead of handling page
804           faults can implement their own mmap file operation handler.
805         </para>
806       </sect3>
807       <sect3>
808         <title>Memory Coherency</title>
809         <para>
810           When mapped to the device or used in a command buffer, backing pages
811           for an object are flushed to memory and marked write combined so as to
812           be coherent with the GPU. Likewise, if the CPU accesses an object
813           after the GPU has finished rendering to the object, then the object
814           must be made coherent with the CPU's view of memory, usually involving
815           GPU cache flushing of various kinds. This core CPU&lt;-&gt;GPU
816           coherency management is provided by a device-specific ioctl, which
817           evaluates an object's current domain and performs any necessary
818           flushing or synchronization to put the object into the desired
819           coherency domain (note that the object may be busy, i.e. an active
820           render target; in that case, setting the domain blocks the client and
821           waits for rendering to complete before performing any necessary
822           flushing operations).
823         </para>
824       </sect3>
825       <sect3>
826         <title>Command Execution</title>
827         <para>
828           Perhaps the most important GEM function for GPU devices is providing a
829           command execution interface to clients. Client programs construct
830           command buffers containing references to previously allocated memory
831           objects, and then submit them to GEM. At that point, GEM takes care to
832           bind all the objects into the GTT, execute the buffer, and provide
833           necessary synchronization between clients accessing the same buffers.
834           This often involves evicting some objects from the GTT and re-binding
835           others (a fairly expensive operation), and providing relocation
836           support which hides fixed GTT offsets from clients. Clients must take
837           care not to submit command buffers that reference more objects than
838           can fit in the GTT; otherwise, GEM will reject them and no rendering
839           will occur. Similarly, if several objects in the buffer require fence
840           registers to be allocated for correct rendering (e.g. 2D blits on
841           pre-965 chips), care must be taken not to require more fence registers
842           than are available to the client. Such resource management should be
843           abstracted from the client in libdrm.
844         </para>
845       </sect3>
846       <sect3>
847         <title>GEM Function Reference</title>
848 !Edrivers/gpu/drm/drm_gem.c
849       </sect3>
850       </sect2>
851       <sect2>
852         <title>VMA Offset Manager</title>
853 !Pdrivers/gpu/drm/drm_vma_manager.c vma offset manager
854 !Edrivers/gpu/drm/drm_vma_manager.c
855 !Iinclude/drm/drm_vma_manager.h
856       </sect2>
857       <sect2 id="drm-prime-support">
858         <title>PRIME Buffer Sharing</title>
859         <para>
860           PRIME is the cross device buffer sharing framework in drm, originally
861           created for the OPTIMUS range of multi-gpu platforms. To userspace
862           PRIME buffers are dma-buf based file descriptors.
863         </para>
864         <sect3>
865           <title>Overview and Driver Interface</title>
866           <para>
867             Similar to GEM global names, PRIME file descriptors are
868             also used to share buffer objects across processes. They offer
869             additional security: as file descriptors must be explicitly sent over
870             UNIX domain sockets to be shared between applications, they can't be
871             guessed like the globally unique GEM names.
872           </para>
873           <para>
874             Drivers that support the PRIME
875             API must set the DRIVER_PRIME bit in the struct
876             <structname>drm_driver</structname>
877             <structfield>driver_features</structfield> field, and implement the
878             <methodname>prime_handle_to_fd</methodname> and
879             <methodname>prime_fd_to_handle</methodname> operations.
880           </para>
881           <para>
882             <synopsis>int (*prime_handle_to_fd)(struct drm_device *dev,
883                           struct drm_file *file_priv, uint32_t handle,
884                           uint32_t flags, int *prime_fd);
885 int (*prime_fd_to_handle)(struct drm_device *dev,
886                           struct drm_file *file_priv, int prime_fd,
887                           uint32_t *handle);</synopsis>
888             Those two operations convert a handle to a PRIME file descriptor and
889             vice versa. Drivers must use the kernel dma-buf buffer sharing framework
890             to manage the PRIME file descriptors. Similar to the mode setting
891             API PRIME is agnostic to the underlying buffer object manager, as
892             long as handles are 32bit unsinged integers.
893           </para>
894           <para>
895             While non-GEM drivers must implement the operations themselves, GEM
896             drivers must use the <function>drm_gem_prime_handle_to_fd</function>
897             and <function>drm_gem_prime_fd_to_handle</function> helper functions.
898             Those helpers rely on the driver
899             <methodname>gem_prime_export</methodname> and
900             <methodname>gem_prime_import</methodname> operations to create a dma-buf
901             instance from a GEM object (dma-buf exporter role) and to create a GEM
902             object from a dma-buf instance (dma-buf importer role).
903           </para>
904           <para>
905             <synopsis>struct dma_buf * (*gem_prime_export)(struct drm_device *dev,
906                                      struct drm_gem_object *obj,
907                                      int flags);
908 struct drm_gem_object * (*gem_prime_import)(struct drm_device *dev,
909                                             struct dma_buf *dma_buf);</synopsis>
910             These two operations are mandatory for GEM drivers that support
911             PRIME.
912           </para>
913         </sect3>
914         <sect3>
915           <title>PRIME Helper Functions</title>
916 !Pdrivers/gpu/drm/drm_prime.c PRIME Helpers
917         </sect3>
918       </sect2>
919       <sect2>
920         <title>PRIME Function References</title>
921 !Edrivers/gpu/drm/drm_prime.c
922       </sect2>
923   </sect1>
924
925   <!-- Internals: mode setting -->
926
927   <sect1 id="drm-mode-setting">
928     <title>Mode Setting</title>
929     <para>
930       Drivers must initialize the mode setting core by calling
931       <function>drm_mode_config_init</function> on the DRM device. The function
932       initializes the <structname>drm_device</structname>
933       <structfield>mode_config</structfield> field and never fails. Once done,
934       mode configuration must be setup by initializing the following fields.
935     </para>
936     <itemizedlist>
937       <listitem>
938         <synopsis>int min_width, min_height;
939 int max_width, max_height;</synopsis>
940         <para>
941           Minimum and maximum width and height of the frame buffers in pixel
942           units.
943         </para>
944       </listitem>
945       <listitem>
946         <synopsis>struct drm_mode_config_funcs *funcs;</synopsis>
947         <para>Mode setting functions.</para>
948       </listitem>
949     </itemizedlist>
950     <sect2>
951       <title>Frame Buffer Creation</title>
952       <synopsis>struct drm_framebuffer *(*fb_create)(struct drm_device *dev,
953                                      struct drm_file *file_priv,
954                                      struct drm_mode_fb_cmd2 *mode_cmd);</synopsis>
955       <para>
956         Frame buffers are abstract memory objects that provide a source of
957         pixels to scanout to a CRTC. Applications explicitly request the
958         creation of frame buffers through the DRM_IOCTL_MODE_ADDFB(2) ioctls and
959         receive an opaque handle that can be passed to the KMS CRTC control,
960         plane configuration and page flip functions.
961       </para>
962       <para>
963         Frame buffers rely on the underneath memory manager for low-level memory
964         operations. When creating a frame buffer applications pass a memory
965         handle (or a list of memory handles for multi-planar formats) through
966         the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. For drivers using
967         GEM as their userspace buffer management interface this would be a GEM
968         handle.  Drivers are however free to use their own backing storage object
969         handles, e.g. vmwgfx directly exposes special TTM handles to userspace
970         and so expects TTM handles in the create ioctl and not GEM handles.
971       </para>
972       <para>
973         Drivers must first validate the requested frame buffer parameters passed
974         through the mode_cmd argument. In particular this is where invalid
975         sizes, pixel formats or pitches can be caught.
976       </para>
977       <para>
978         If the parameters are deemed valid, drivers then create, initialize and
979         return an instance of struct <structname>drm_framebuffer</structname>.
980         If desired the instance can be embedded in a larger driver-specific
981         structure. Drivers must fill its <structfield>width</structfield>,
982         <structfield>height</structfield>, <structfield>pitches</structfield>,
983         <structfield>offsets</structfield>, <structfield>depth</structfield>,
984         <structfield>bits_per_pixel</structfield> and
985         <structfield>pixel_format</structfield> fields from the values passed
986         through the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. They
987         should call the <function>drm_helper_mode_fill_fb_struct</function>
988         helper function to do so.
989       </para>
990
991       <para>
992         The initialization of the new framebuffer instance is finalized with a
993         call to <function>drm_framebuffer_init</function> which takes a pointer
994         to DRM frame buffer operations (struct
995         <structname>drm_framebuffer_funcs</structname>). Note that this function
996         publishes the framebuffer and so from this point on it can be accessed
997         concurrently from other threads. Hence it must be the last step in the
998         driver's framebuffer initialization sequence. Frame buffer operations
999         are
1000         <itemizedlist>
1001           <listitem>
1002             <synopsis>int (*create_handle)(struct drm_framebuffer *fb,
1003                      struct drm_file *file_priv, unsigned int *handle);</synopsis>
1004             <para>
1005               Create a handle to the frame buffer underlying memory object. If
1006               the frame buffer uses a multi-plane format, the handle will
1007               reference the memory object associated with the first plane.
1008             </para>
1009             <para>
1010               Drivers call <function>drm_gem_handle_create</function> to create
1011               the handle.
1012             </para>
1013           </listitem>
1014           <listitem>
1015             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_framebuffer *framebuffer);</synopsis>
1016             <para>
1017               Destroy the frame buffer object and frees all associated
1018               resources. Drivers must call
1019               <function>drm_framebuffer_cleanup</function> to free resources
1020               allocated by the DRM core for the frame buffer object, and must
1021               make sure to unreference all memory objects associated with the
1022               frame buffer. Handles created by the
1023               <methodname>create_handle</methodname> operation are released by
1024               the DRM core.
1025             </para>
1026           </listitem>
1027           <listitem>
1028             <synopsis>int (*dirty)(struct drm_framebuffer *framebuffer,
1029              struct drm_file *file_priv, unsigned flags, unsigned color,
1030              struct drm_clip_rect *clips, unsigned num_clips);</synopsis>
1031             <para>
1032               This optional operation notifies the driver that a region of the
1033               frame buffer has changed in response to a DRM_IOCTL_MODE_DIRTYFB
1034               ioctl call.
1035             </para>
1036           </listitem>
1037         </itemizedlist>
1038       </para>
1039       <para>
1040         The lifetime of a drm framebuffer is controlled with a reference count,
1041         drivers can grab additional references with
1042         <function>drm_framebuffer_reference</function> </para> and drop them
1043         again with <function>drm_framebuffer_unreference</function>. For
1044         driver-private framebuffers for which the last reference is never
1045         dropped (e.g. for the fbdev framebuffer when the struct
1046         <structname>drm_framebuffer</structname> is embedded into the fbdev
1047         helper struct) drivers can manually clean up a framebuffer at module
1048         unload time with
1049         <function>drm_framebuffer_unregister_private</function>.
1050     </sect2>
1051     <sect2>
1052       <title>Dumb Buffer Objects</title>
1053       <para>
1054         The KMS API doesn't standardize backing storage object creation and
1055         leaves it to driver-specific ioctls. Furthermore actually creating a
1056         buffer object even for GEM-based drivers is done through a
1057         driver-specific ioctl - GEM only has a common userspace interface for
1058         sharing and destroying objects. While not an issue for full-fledged
1059         graphics stacks that include device-specific userspace components (in
1060         libdrm for instance), this limit makes DRM-based early boot graphics
1061         unnecessarily complex.
1062       </para>
1063       <para>
1064         Dumb objects partly alleviate the problem by providing a standard
1065         API to create dumb buffers suitable for scanout, which can then be used
1066         to create KMS frame buffers.
1067       </para>
1068       <para>
1069         To support dumb objects drivers must implement the
1070         <methodname>dumb_create</methodname>,
1071         <methodname>dumb_destroy</methodname> and
1072         <methodname>dumb_map_offset</methodname> operations.
1073       </para>
1074       <itemizedlist>
1075         <listitem>
1076           <synopsis>int (*dumb_create)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1077                    struct drm_mode_create_dumb *args);</synopsis>
1078           <para>
1079             The <methodname>dumb_create</methodname> operation creates a driver
1080             object (GEM or TTM handle) suitable for scanout based on the
1081             width, height and depth from the struct
1082             <structname>drm_mode_create_dumb</structname> argument. It fills the
1083             argument's <structfield>handle</structfield>,
1084             <structfield>pitch</structfield> and <structfield>size</structfield>
1085             fields with a handle for the newly created object and its line
1086             pitch and size in bytes.
1087           </para>
1088         </listitem>
1089         <listitem>
1090           <synopsis>int (*dumb_destroy)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1091                     uint32_t handle);</synopsis>
1092           <para>
1093             The <methodname>dumb_destroy</methodname> operation destroys a dumb
1094             object created by <methodname>dumb_create</methodname>.
1095           </para>
1096         </listitem>
1097         <listitem>
1098           <synopsis>int (*dumb_map_offset)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1099                        uint32_t handle, uint64_t *offset);</synopsis>
1100           <para>
1101             The <methodname>dumb_map_offset</methodname> operation associates an
1102             mmap fake offset with the object given by the handle and returns
1103             it. Drivers must use the
1104             <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> function to
1105             associate the fake offset as described in
1106             <xref linkend="drm-gem-objects-mapping"/>.
1107           </para>
1108         </listitem>
1109       </itemizedlist>
1110       <para>
1111         Note that dumb objects may not be used for gpu acceleration, as has been
1112         attempted on some ARM embedded platforms. Such drivers really must have
1113         a hardware-specific ioctl to allocate suitable buffer objects.
1114       </para>
1115     </sect2>
1116     <sect2>
1117       <title>Output Polling</title>
1118       <synopsis>void (*output_poll_changed)(struct drm_device *dev);</synopsis>
1119       <para>
1120         This operation notifies the driver that the status of one or more
1121         connectors has changed. Drivers that use the fb helper can just call the
1122         <function>drm_fb_helper_hotplug_event</function> function to handle this
1123         operation.
1124       </para>
1125     </sect2>
1126     <sect2>
1127       <title>Locking</title>
1128       <para>
1129         Beside some lookup structures with their own locking (which is hidden
1130         behind the interface functions) most of the modeset state is protected
1131         by the <code>dev-&lt;mode_config.lock</code> mutex and additionally
1132         per-crtc locks to allow cursor updates, pageflips and similar operations
1133         to occur concurrently with background tasks like output detection.
1134         Operations which cross domains like a full modeset always grab all
1135         locks. Drivers there need to protect resources shared between crtcs with
1136         additional locking. They also need to be careful to always grab the
1137         relevant crtc locks if a modset functions touches crtc state, e.g. for
1138         load detection (which does only grab the <code>mode_config.lock</code>
1139         to allow concurrent screen updates on live crtcs).
1140       </para>
1141     </sect2>
1142   </sect1>
1143
1144   <!-- Internals: kms initialization and cleanup -->
1145
1146   <sect1 id="drm-kms-init">
1147     <title>KMS Initialization and Cleanup</title>
1148     <para>
1149       A KMS device is abstracted and exposed as a set of planes, CRTCs, encoders
1150       and connectors. KMS drivers must thus create and initialize all those
1151       objects at load time after initializing mode setting.
1152     </para>
1153     <sect2>
1154       <title>CRTCs (struct <structname>drm_crtc</structname>)</title>
1155       <para>
1156         A CRTC is an abstraction representing a part of the chip that contains a
1157         pointer to a scanout buffer. Therefore, the number of CRTCs available
1158         determines how many independent scanout buffers can be active at any
1159         given time. The CRTC structure contains several fields to support this:
1160         a pointer to some video memory (abstracted as a frame buffer object), a
1161         display mode, and an (x, y) offset into the video memory to support
1162         panning or configurations where one piece of video memory spans multiple
1163         CRTCs.
1164       </para>
1165       <sect3>
1166         <title>CRTC Initialization</title>
1167         <para>
1168           A KMS device must create and register at least one struct
1169           <structname>drm_crtc</structname> instance. The instance is allocated
1170           and zeroed by the driver, possibly as part of a larger structure, and
1171           registered with a call to <function>drm_crtc_init</function> with a
1172           pointer to CRTC functions.
1173         </para>
1174       </sect3>
1175       <sect3>
1176         <title>CRTC Operations</title>
1177         <sect4>
1178           <title>Set Configuration</title>
1179           <synopsis>int (*set_config)(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1180           <para>
1181             Apply a new CRTC configuration to the device. The configuration
1182             specifies a CRTC, a frame buffer to scan out from, a (x,y) position in
1183             the frame buffer, a display mode and an array of connectors to drive
1184             with the CRTC if possible.
1185           </para>
1186           <para>
1187             If the frame buffer specified in the configuration is NULL, the driver
1188             must detach all encoders connected to the CRTC and all connectors
1189             attached to those encoders and disable them.
1190           </para>
1191           <para>
1192             This operation is called with the mode config lock held.
1193           </para>
1194           <note><para>
1195             Note that the drm core has no notion of restoring the mode setting
1196             state after resume, since all resume handling is in the full
1197             responsibility of the driver. The common mode setting helper library
1198             though provides a helper which can be used for this:
1199             <function>drm_helper_resume_force_mode</function>.
1200           </para></note>
1201         </sect4>
1202         <sect4>
1203           <title>Page Flipping</title>
1204           <synopsis>int (*page_flip)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_framebuffer *fb,
1205                    struct drm_pending_vblank_event *event);</synopsis>
1206           <para>
1207             Schedule a page flip to the given frame buffer for the CRTC. This
1208             operation is called with the mode config mutex held.
1209           </para>
1210           <para>
1211             Page flipping is a synchronization mechanism that replaces the frame
1212             buffer being scanned out by the CRTC with a new frame buffer during
1213             vertical blanking, avoiding tearing. When an application requests a page
1214             flip the DRM core verifies that the new frame buffer is large enough to
1215             be scanned out by  the CRTC in the currently configured mode and then
1216             calls the CRTC <methodname>page_flip</methodname> operation with a
1217             pointer to the new frame buffer.
1218           </para>
1219           <para>
1220             The <methodname>page_flip</methodname> operation schedules a page flip.
1221             Once any pending rendering targeting the new frame buffer has
1222             completed, the CRTC will be reprogrammed to display that frame buffer
1223             after the next vertical refresh. The operation must return immediately
1224             without waiting for rendering or page flip to complete and must block
1225             any new rendering to the frame buffer until the page flip completes.
1226           </para>
1227           <para>
1228             If a page flip can be successfully scheduled the driver must set the
1229             <code>drm_crtc-&lt;fb</code> field to the new framebuffer pointed to
1230             by <code>fb</code>. This is important so that the reference counting
1231             on framebuffers stays balanced.
1232           </para>
1233           <para>
1234             If a page flip is already pending, the
1235             <methodname>page_flip</methodname> operation must return
1236             -<errorname>EBUSY</errorname>.
1237           </para>
1238           <para>
1239             To synchronize page flip to vertical blanking the driver will likely
1240             need to enable vertical blanking interrupts. It should call
1241             <function>drm_vblank_get</function> for that purpose, and call
1242             <function>drm_vblank_put</function> after the page flip completes.
1243           </para>
1244           <para>
1245             If the application has requested to be notified when page flip completes
1246             the <methodname>page_flip</methodname> operation will be called with a
1247             non-NULL <parameter>event</parameter> argument pointing to a
1248             <structname>drm_pending_vblank_event</structname> instance. Upon page
1249             flip completion the driver must call <methodname>drm_send_vblank_event</methodname>
1250             to fill in the event and send to wake up any waiting processes.
1251             This can be performed with
1252             <programlisting><![CDATA[
1253             spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
1254             ...
1255             drm_send_vblank_event(dev, pipe, event);
1256             spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
1257             ]]></programlisting>
1258           </para>
1259           <note><para>
1260             FIXME: Could drivers that don't need to wait for rendering to complete
1261             just add the event to <literal>dev-&gt;vblank_event_list</literal> and
1262             let the DRM core handle everything, as for "normal" vertical blanking
1263             events?
1264           </para></note>
1265           <para>
1266             While waiting for the page flip to complete, the
1267             <literal>event-&gt;base.link</literal> list head can be used freely by
1268             the driver to store the pending event in a driver-specific list.
1269           </para>
1270           <para>
1271             If the file handle is closed before the event is signaled, drivers must
1272             take care to destroy the event in their
1273             <methodname>preclose</methodname> operation (and, if needed, call
1274             <function>drm_vblank_put</function>).
1275           </para>
1276         </sect4>
1277         <sect4>
1278           <title>Miscellaneous</title>
1279           <itemizedlist>
1280             <listitem>
1281               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_crtc *crtc,
1282                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1283               <para>
1284                 Set the value of the given CRTC property to
1285                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1286                 for more information about properties.
1287               </para>
1288             </listitem>
1289             <listitem>
1290               <synopsis>void (*gamma_set)(struct drm_crtc *crtc, u16 *r, u16 *g, u16 *b,
1291                         uint32_t start, uint32_t size);</synopsis>
1292               <para>
1293                 Apply a gamma table to the device. The operation is optional.
1294               </para>
1295             </listitem>
1296             <listitem>
1297               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1298               <para>
1299                 Destroy the CRTC when not needed anymore. See
1300                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1301               </para>
1302             </listitem>
1303           </itemizedlist>
1304         </sect4>
1305       </sect3>
1306     </sect2>
1307     <sect2>
1308       <title>Planes (struct <structname>drm_plane</structname>)</title>
1309       <para>
1310         A plane represents an image source that can be blended with or overlayed
1311         on top of a CRTC during the scanout process. Planes are associated with
1312         a frame buffer to crop a portion of the image memory (source) and
1313         optionally scale it to a destination size. The result is then blended
1314         with or overlayed on top of a CRTC.
1315       </para>
1316       <sect3>
1317         <title>Plane Initialization</title>
1318         <para>
1319           Planes are optional. To create a plane, a KMS drivers allocates and
1320           zeroes an instances of struct <structname>drm_plane</structname>
1321           (possibly as part of a larger structure) and registers it with a call
1322           to <function>drm_plane_init</function>. The function takes a bitmask
1323           of the CRTCs that can be associated with the plane, a pointer to the
1324           plane functions and a list of format supported formats.
1325         </para>
1326       </sect3>
1327       <sect3>
1328         <title>Plane Operations</title>
1329         <itemizedlist>
1330           <listitem>
1331             <synopsis>int (*update_plane)(struct drm_plane *plane, struct drm_crtc *crtc,
1332                         struct drm_framebuffer *fb, int crtc_x, int crtc_y,
1333                         unsigned int crtc_w, unsigned int crtc_h,
1334                         uint32_t src_x, uint32_t src_y,
1335                         uint32_t src_w, uint32_t src_h);</synopsis>
1336             <para>
1337               Enable and configure the plane to use the given CRTC and frame buffer.
1338             </para>
1339             <para>
1340               The source rectangle in frame buffer memory coordinates is given by
1341               the <parameter>src_x</parameter>, <parameter>src_y</parameter>,
1342               <parameter>src_w</parameter> and <parameter>src_h</parameter>
1343               parameters (as 16.16 fixed point values). Devices that don't support
1344               subpixel plane coordinates can ignore the fractional part.
1345             </para>
1346             <para>
1347               The destination rectangle in CRTC coordinates is given by the
1348               <parameter>crtc_x</parameter>, <parameter>crtc_y</parameter>,
1349               <parameter>crtc_w</parameter> and <parameter>crtc_h</parameter>
1350               parameters (as integer values). Devices scale the source rectangle to
1351               the destination rectangle. If scaling is not supported, and the source
1352               rectangle size doesn't match the destination rectangle size, the
1353               driver must return a -<errorname>EINVAL</errorname> error.
1354             </para>
1355           </listitem>
1356           <listitem>
1357             <synopsis>int (*disable_plane)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1358             <para>
1359               Disable the plane. The DRM core calls this method in response to a
1360               DRM_IOCTL_MODE_SETPLANE ioctl call with the frame buffer ID set to 0.
1361               Disabled planes must not be processed by the CRTC.
1362             </para>
1363           </listitem>
1364           <listitem>
1365             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1366             <para>
1367               Destroy the plane when not needed anymore. See
1368               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1369             </para>
1370           </listitem>
1371         </itemizedlist>
1372       </sect3>
1373     </sect2>
1374     <sect2>
1375       <title>Encoders (struct <structname>drm_encoder</structname>)</title>
1376       <para>
1377         An encoder takes pixel data from a CRTC and converts it to a format
1378         suitable for any attached connectors. On some devices, it may be
1379         possible to have a CRTC send data to more than one encoder. In that
1380         case, both encoders would receive data from the same scanout buffer,
1381         resulting in a "cloned" display configuration across the connectors
1382         attached to each encoder.
1383       </para>
1384       <sect3>
1385         <title>Encoder Initialization</title>
1386         <para>
1387           As for CRTCs, a KMS driver must create, initialize and register at
1388           least one struct <structname>drm_encoder</structname> instance. The
1389           instance is allocated and zeroed by the driver, possibly as part of a
1390           larger structure.
1391         </para>
1392         <para>
1393           Drivers must initialize the struct <structname>drm_encoder</structname>
1394           <structfield>possible_crtcs</structfield> and
1395           <structfield>possible_clones</structfield> fields before registering the
1396           encoder. Both fields are bitmasks of respectively the CRTCs that the
1397           encoder can be connected to, and sibling encoders candidate for cloning.
1398         </para>
1399         <para>
1400           After being initialized, the encoder must be registered with a call to
1401           <function>drm_encoder_init</function>. The function takes a pointer to
1402           the encoder functions and an encoder type. Supported types are
1403           <itemizedlist>
1404             <listitem>
1405               DRM_MODE_ENCODER_DAC for VGA and analog on DVI-I/DVI-A
1406               </listitem>
1407             <listitem>
1408               DRM_MODE_ENCODER_TMDS for DVI, HDMI and (embedded) DisplayPort
1409             </listitem>
1410             <listitem>
1411               DRM_MODE_ENCODER_LVDS for display panels
1412             </listitem>
1413             <listitem>
1414               DRM_MODE_ENCODER_TVDAC for TV output (Composite, S-Video, Component,
1415               SCART)
1416             </listitem>
1417             <listitem>
1418               DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL for virtual machine displays
1419             </listitem>
1420           </itemizedlist>
1421         </para>
1422         <para>
1423           Encoders must be attached to a CRTC to be used. DRM drivers leave
1424           encoders unattached at initialization time. Applications (or the fbdev
1425           compatibility layer when implemented) are responsible for attaching the
1426           encoders they want to use to a CRTC.
1427         </para>
1428       </sect3>
1429       <sect3>
1430         <title>Encoder Operations</title>
1431         <itemizedlist>
1432           <listitem>
1433             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1434             <para>
1435               Called to destroy the encoder when not needed anymore. See
1436               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1437             </para>
1438           </listitem>
1439           <listitem>
1440             <synopsis>void (*set_property)(struct drm_plane *plane,
1441                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1442             <para>
1443               Set the value of the given plane property to
1444               <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1445               for more information about properties.
1446             </para>
1447           </listitem>
1448         </itemizedlist>
1449       </sect3>
1450     </sect2>
1451     <sect2>
1452       <title>Connectors (struct <structname>drm_connector</structname>)</title>
1453       <para>
1454         A connector is the final destination for pixel data on a device, and
1455         usually connects directly to an external display device like a monitor
1456         or laptop panel. A connector can only be attached to one encoder at a
1457         time. The connector is also the structure where information about the
1458         attached display is kept, so it contains fields for display data, EDID
1459         data, DPMS &amp; connection status, and information about modes
1460         supported on the attached displays.
1461       </para>
1462       <sect3>
1463         <title>Connector Initialization</title>
1464         <para>
1465           Finally a KMS driver must create, initialize, register and attach at
1466           least one struct <structname>drm_connector</structname> instance. The
1467           instance is created as other KMS objects and initialized by setting the
1468           following fields.
1469         </para>
1470         <variablelist>
1471           <varlistentry>
1472             <term><structfield>interlace_allowed</structfield></term>
1473             <listitem><para>
1474               Whether the connector can handle interlaced modes.
1475             </para></listitem>
1476           </varlistentry>
1477           <varlistentry>
1478             <term><structfield>doublescan_allowed</structfield></term>
1479             <listitem><para>
1480               Whether the connector can handle doublescan.
1481             </para></listitem>
1482           </varlistentry>
1483           <varlistentry>
1484             <term><structfield>display_info
1485             </structfield></term>
1486             <listitem><para>
1487               Display information is filled from EDID information when a display
1488               is detected. For non hot-pluggable displays such as flat panels in
1489               embedded systems, the driver should initialize the
1490               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>width_mm</structfield>
1491               and
1492               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>height_mm</structfield>
1493               fields with the physical size of the display.
1494             </para></listitem>
1495           </varlistentry>
1496           <varlistentry>
1497             <term id="drm-kms-connector-polled"><structfield>polled</structfield></term>
1498             <listitem><para>
1499               Connector polling mode, a combination of
1500               <variablelist>
1501                 <varlistentry>
1502                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_HPD</term>
1503                   <listitem><para>
1504                     The connector generates hotplug events and doesn't need to be
1505                     periodically polled. The CONNECT and DISCONNECT flags must not
1506                     be set together with the HPD flag.
1507                   </para></listitem>
1508                 </varlistentry>
1509                 <varlistentry>
1510                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT</term>
1511                   <listitem><para>
1512                     Periodically poll the connector for connection.
1513                   </para></listitem>
1514                 </varlistentry>
1515                 <varlistentry>
1516                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT</term>
1517                   <listitem><para>
1518                     Periodically poll the connector for disconnection.
1519                   </para></listitem>
1520                 </varlistentry>
1521               </variablelist>
1522               Set to 0 for connectors that don't support connection status
1523               discovery.
1524             </para></listitem>
1525           </varlistentry>
1526         </variablelist>
1527         <para>
1528           The connector is then registered with a call to
1529           <function>drm_connector_init</function> with a pointer to the connector
1530           functions and a connector type, and exposed through sysfs with a call to
1531           <function>drm_sysfs_connector_add</function>.
1532         </para>
1533         <para>
1534           Supported connector types are
1535           <itemizedlist>
1536             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VGA</listitem>
1537             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVII</listitem>
1538             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVID</listitem>
1539             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVIA</listitem>
1540             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Composite</listitem>
1541             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_SVIDEO</listitem>
1542             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_LVDS</listitem>
1543             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Component</listitem>
1544             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_9PinDIN</listitem>
1545             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DisplayPort</listitem>
1546             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIA</listitem>
1547             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIB</listitem>
1548             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_TV</listitem>
1549             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_eDP</listitem>
1550             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL</listitem>
1551           </itemizedlist>
1552         </para>
1553         <para>
1554           Connectors must be attached to an encoder to be used. For devices that
1555           map connectors to encoders 1:1, the connector should be attached at
1556           initialization time with a call to
1557           <function>drm_mode_connector_attach_encoder</function>. The driver must
1558           also set the <structname>drm_connector</structname>
1559           <structfield>encoder</structfield> field to point to the attached
1560           encoder.
1561         </para>
1562         <para>
1563           Finally, drivers must initialize the connectors state change detection
1564           with a call to <function>drm_kms_helper_poll_init</function>. If at
1565           least one connector is pollable but can't generate hotplug interrupts
1566           (indicated by the DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT and
1567           DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT connector flags), a delayed work will
1568           automatically be queued to periodically poll for changes. Connectors
1569           that can generate hotplug interrupts must be marked with the
1570           DRM_CONNECTOR_POLL_HPD flag instead, and their interrupt handler must
1571           call <function>drm_helper_hpd_irq_event</function>. The function will
1572           queue a delayed work to check the state of all connectors, but no
1573           periodic polling will be done.
1574         </para>
1575       </sect3>
1576       <sect3>
1577         <title>Connector Operations</title>
1578         <note><para>
1579           Unless otherwise state, all operations are mandatory.
1580         </para></note>
1581         <sect4>
1582           <title>DPMS</title>
1583           <synopsis>void (*dpms)(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1584           <para>
1585             The DPMS operation sets the power state of a connector. The mode
1586             argument is one of
1587             <itemizedlist>
1588               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_ON</para></listitem>
1589               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_STANDBY</para></listitem>
1590               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_SUSPEND</para></listitem>
1591               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_OFF</para></listitem>
1592             </itemizedlist>
1593           </para>
1594           <para>
1595             In all but DPMS_ON mode the encoder to which the connector is attached
1596             should put the display in low-power mode by driving its signals
1597             appropriately. If more than one connector is attached to the encoder
1598             care should be taken not to change the power state of other displays as
1599             a side effect. Low-power mode should be propagated to the encoders and
1600             CRTCs when all related connectors are put in low-power mode.
1601           </para>
1602         </sect4>
1603         <sect4>
1604           <title>Modes</title>
1605           <synopsis>int (*fill_modes)(struct drm_connector *connector, uint32_t max_width,
1606                       uint32_t max_height);</synopsis>
1607           <para>
1608             Fill the mode list with all supported modes for the connector. If the
1609             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1610             arguments are non-zero, the implementation must ignore all modes wider
1611             than <parameter>max_width</parameter> or higher than
1612             <parameter>max_height</parameter>.
1613           </para>
1614           <para>
1615             The connector must also fill in this operation its
1616             <structfield>display_info</structfield>
1617             <structfield>width_mm</structfield> and
1618             <structfield>height_mm</structfield> fields with the connected display
1619             physical size in millimeters. The fields should be set to 0 if the value
1620             isn't known or is not applicable (for instance for projector devices).
1621           </para>
1622         </sect4>
1623         <sect4>
1624           <title>Connection Status</title>
1625           <para>
1626             The connection status is updated through polling or hotplug events when
1627             supported (see <xref linkend="drm-kms-connector-polled"/>). The status
1628             value is reported to userspace through ioctls and must not be used
1629             inside the driver, as it only gets initialized by a call to
1630             <function>drm_mode_getconnector</function> from userspace.
1631           </para>
1632           <synopsis>enum drm_connector_status (*detect)(struct drm_connector *connector,
1633                                         bool force);</synopsis>
1634           <para>
1635             Check to see if anything is attached to the connector. The
1636             <parameter>force</parameter> parameter is set to false whilst polling or
1637             to true when checking the connector due to user request.
1638             <parameter>force</parameter> can be used by the driver to avoid
1639             expensive, destructive operations during automated probing.
1640           </para>
1641           <para>
1642             Return connector_status_connected if something is connected to the
1643             connector, connector_status_disconnected if nothing is connected and
1644             connector_status_unknown if the connection state isn't known.
1645           </para>
1646           <para>
1647             Drivers should only return connector_status_connected if the connection
1648             status has really been probed as connected. Connectors that can't detect
1649             the connection status, or failed connection status probes, should return
1650             connector_status_unknown.
1651           </para>
1652         </sect4>
1653         <sect4>
1654           <title>Miscellaneous</title>
1655           <itemizedlist>
1656             <listitem>
1657               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_connector *connector,
1658                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1659               <para>
1660                 Set the value of the given connector property to
1661                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1662                 for more information about properties.
1663               </para>
1664             </listitem>
1665             <listitem>
1666               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1667               <para>
1668                 Destroy the connector when not needed anymore. See
1669                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1670               </para>
1671             </listitem>
1672           </itemizedlist>
1673         </sect4>
1674       </sect3>
1675     </sect2>
1676     <sect2>
1677       <title>Cleanup</title>
1678       <para>
1679         The DRM core manages its objects' lifetime. When an object is not needed
1680         anymore the core calls its destroy function, which must clean up and
1681         free every resource allocated for the object. Every
1682         <function>drm_*_init</function> call must be matched with a
1683         corresponding <function>drm_*_cleanup</function> call to cleanup CRTCs
1684         (<function>drm_crtc_cleanup</function>), planes
1685         (<function>drm_plane_cleanup</function>), encoders
1686         (<function>drm_encoder_cleanup</function>) and connectors
1687         (<function>drm_connector_cleanup</function>). Furthermore, connectors
1688         that have been added to sysfs must be removed by a call to
1689         <function>drm_sysfs_connector_remove</function> before calling
1690         <function>drm_connector_cleanup</function>.
1691       </para>
1692       <para>
1693         Connectors state change detection must be cleanup up with a call to
1694         <function>drm_kms_helper_poll_fini</function>.
1695       </para>
1696     </sect2>
1697     <sect2>
1698       <title>Output discovery and initialization example</title>
1699       <programlisting><![CDATA[
1700 void intel_crt_init(struct drm_device *dev)
1701 {
1702         struct drm_connector *connector;
1703         struct intel_output *intel_output;
1704
1705         intel_output = kzalloc(sizeof(struct intel_output), GFP_KERNEL);
1706         if (!intel_output)
1707                 return;
1708
1709         connector = &intel_output->base;
1710         drm_connector_init(dev, &intel_output->base,
1711                            &intel_crt_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VGA);
1712
1713         drm_encoder_init(dev, &intel_output->enc, &intel_crt_enc_funcs,
1714                          DRM_MODE_ENCODER_DAC);
1715
1716         drm_mode_connector_attach_encoder(&intel_output->base,
1717                                           &intel_output->enc);
1718
1719         /* Set up the DDC bus. */
1720         intel_output->ddc_bus = intel_i2c_create(dev, GPIOA, "CRTDDC_A");
1721         if (!intel_output->ddc_bus) {
1722                 dev_printk(KERN_ERR, &dev->pdev->dev, "DDC bus registration "
1723                            "failed.\n");
1724                 return;
1725         }
1726
1727         intel_output->type = INTEL_OUTPUT_ANALOG;
1728         connector->interlace_allowed = 0;
1729         connector->doublescan_allowed = 0;
1730
1731         drm_encoder_helper_add(&intel_output->enc, &intel_crt_helper_funcs);
1732         drm_connector_helper_add(connector, &intel_crt_connector_helper_funcs);
1733
1734         drm_sysfs_connector_add(connector);
1735 }]]></programlisting>
1736       <para>
1737         In the example above (taken from the i915 driver), a CRTC, connector and
1738         encoder combination is created. A device-specific i2c bus is also
1739         created for fetching EDID data and performing monitor detection. Once
1740         the process is complete, the new connector is registered with sysfs to
1741         make its properties available to applications.
1742       </para>
1743     </sect2>
1744     <sect2>
1745       <title>KMS API Functions</title>
1746 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc.c
1747     </sect2>
1748   </sect1>
1749
1750   <!-- Internals: kms helper functions -->
1751
1752   <sect1>
1753     <title>Mode Setting Helper Functions</title>
1754     <para>
1755       The CRTC, encoder and connector functions provided by the drivers
1756       implement the DRM API. They're called by the DRM core and ioctl handlers
1757       to handle device state changes and configuration request. As implementing
1758       those functions often requires logic not specific to drivers, mid-layer
1759       helper functions are available to avoid duplicating boilerplate code.
1760     </para>
1761     <para>
1762       The DRM core contains one mid-layer implementation. The mid-layer provides
1763       implementations of several CRTC, encoder and connector functions (called
1764       from the top of the mid-layer) that pre-process requests and call
1765       lower-level functions provided by the driver (at the bottom of the
1766       mid-layer). For instance, the
1767       <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function can be used to
1768       fill the struct <structname>drm_crtc_funcs</structname>
1769       <structfield>set_config</structfield> field. When called, it will split
1770       the <methodname>set_config</methodname> operation in smaller, simpler
1771       operations and call the driver to handle them.
1772     </para>
1773     <para>
1774       To use the mid-layer, drivers call <function>drm_crtc_helper_add</function>,
1775       <function>drm_encoder_helper_add</function> and
1776       <function>drm_connector_helper_add</function> functions to install their
1777       mid-layer bottom operations handlers, and fill the
1778       <structname>drm_crtc_funcs</structname>,
1779       <structname>drm_encoder_funcs</structname> and
1780       <structname>drm_connector_funcs</structname> structures with pointers to
1781       the mid-layer top API functions. Installing the mid-layer bottom operation
1782       handlers is best done right after registering the corresponding KMS object.
1783     </para>
1784     <para>
1785       The mid-layer is not split between CRTC, encoder and connector operations.
1786       To use it, a driver must provide bottom functions for all of the three KMS
1787       entities.
1788     </para>
1789     <sect2>
1790       <title>Helper Functions</title>
1791       <itemizedlist>
1792         <listitem>
1793           <synopsis>int drm_crtc_helper_set_config(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1794           <para>
1795             The <function>drm_crtc_helper_set_config</function> helper function
1796             is a CRTC <methodname>set_config</methodname> implementation. It
1797             first tries to locate the best encoder for each connector by calling
1798             the connector <methodname>best_encoder</methodname> helper
1799             operation.
1800           </para>
1801           <para>
1802             After locating the appropriate encoders, the helper function will
1803             call the <methodname>mode_fixup</methodname> encoder and CRTC helper
1804             operations to adjust the requested mode, or reject it completely in
1805             which case an error will be returned to the application. If the new
1806             configuration after mode adjustment is identical to the current
1807             configuration the helper function will return without performing any
1808             other operation.
1809           </para>
1810           <para>
1811             If the adjusted mode is identical to the current mode but changes to
1812             the frame buffer need to be applied, the
1813             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will call
1814             the CRTC <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation. If
1815             the adjusted mode differs from the current mode, or if the
1816             <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation is not
1817             provided, the helper function performs a full mode set sequence by
1818             calling the <methodname>prepare</methodname>,
1819             <methodname>mode_set</methodname> and
1820             <methodname>commit</methodname> CRTC and encoder helper operations,
1821             in that order.
1822           </para>
1823         </listitem>
1824         <listitem>
1825           <synopsis>void drm_helper_connector_dpms(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1826           <para>
1827             The <function>drm_helper_connector_dpms</function> helper function
1828             is a connector <methodname>dpms</methodname> implementation that
1829             tracks power state of connectors. To use the function, drivers must
1830             provide <methodname>dpms</methodname> helper operations for CRTCs
1831             and encoders to apply the DPMS state to the device.
1832           </para>
1833           <para>
1834             The mid-layer doesn't track the power state of CRTCs and encoders.
1835             The <methodname>dpms</methodname> helper operations can thus be
1836             called with a mode identical to the currently active mode.
1837           </para>
1838         </listitem>
1839         <listitem>
1840           <synopsis>int drm_helper_probe_single_connector_modes(struct drm_connector *connector,
1841                                             uint32_t maxX, uint32_t maxY);</synopsis>
1842           <para>
1843             The <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> helper
1844             function is a connector <methodname>fill_modes</methodname>
1845             implementation that updates the connection status for the connector
1846             and then retrieves a list of modes by calling the connector
1847             <methodname>get_modes</methodname> helper operation.
1848           </para>
1849           <para>
1850             The function filters out modes larger than
1851             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1852             if specified. It then calls the connector
1853             <methodname>mode_valid</methodname> helper operation for  each mode in
1854             the probed list to check whether the mode is valid for the connector.
1855           </para>
1856         </listitem>
1857       </itemizedlist>
1858     </sect2>
1859     <sect2>
1860       <title>CRTC Helper Operations</title>
1861       <itemizedlist>
1862         <listitem id="drm-helper-crtc-mode-fixup">
1863           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_crtc *crtc,
1864                        const struct drm_display_mode *mode,
1865                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1866           <para>
1867             Let CRTCs adjust the requested mode or reject it completely. This
1868             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1869             adjusted) or false if it is rejected.
1870           </para>
1871           <para>
1872             The <methodname>mode_fixup</methodname> operation should reject the
1873             mode if it can't reasonably use it. The definition of "reasonable"
1874             is currently fuzzy in this context. One possible behaviour would be
1875             to set the adjusted mode to the panel timings when a fixed-mode
1876             panel is used with hardware capable of scaling. Another behaviour
1877             would be to accept any input mode and adjust it to the closest mode
1878             supported by the hardware (FIXME: This needs to be clarified).
1879           </para>
1880         </listitem>
1881         <listitem>
1882           <synopsis>int (*mode_set_base)(struct drm_crtc *crtc, int x, int y,
1883                      struct drm_framebuffer *old_fb)</synopsis>
1884           <para>
1885             Move the CRTC on the current frame buffer (stored in
1886             <literal>crtc-&gt;fb</literal>) to position (x,y). Any of the frame
1887             buffer, x position or y position may have been modified.
1888           </para>
1889           <para>
1890             This helper operation is optional. If not provided, the
1891             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will fall
1892             back to the <methodname>mode_set</methodname> helper operation.
1893           </para>
1894           <note><para>
1895             FIXME: Why are x and y passed as arguments, as they can be accessed
1896             through <literal>crtc-&gt;x</literal> and
1897             <literal>crtc-&gt;y</literal>?
1898           </para></note>
1899         </listitem>
1900         <listitem>
1901           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1902           <para>
1903             Prepare the CRTC for mode setting. This operation is called after
1904             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1905             device-specific operations required before setting the new mode.
1906           </para>
1907         </listitem>
1908         <listitem>
1909           <synopsis>int (*mode_set)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_display_mode *mode,
1910                 struct drm_display_mode *adjusted_mode, int x, int y,
1911                 struct drm_framebuffer *old_fb);</synopsis>
1912           <para>
1913             Set a new mode, position and frame buffer. Depending on the device
1914             requirements, the mode can be stored internally by the driver and
1915             applied in the <methodname>commit</methodname> operation, or
1916             programmed to the hardware immediately.
1917           </para>
1918           <para>
1919             The <methodname>mode_set</methodname> operation returns 0 on success
1920             or a negative error code if an error occurs.
1921           </para>
1922         </listitem>
1923         <listitem>
1924           <synopsis>void (*commit)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1925           <para>
1926             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1927             Upon return the device must use the new mode and be fully
1928             operational.
1929           </para>
1930         </listitem>
1931       </itemizedlist>
1932     </sect2>
1933     <sect2>
1934       <title>Encoder Helper Operations</title>
1935       <itemizedlist>
1936         <listitem>
1937           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_encoder *encoder,
1938                        const struct drm_display_mode *mode,
1939                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1940           <para>
1941             Let encoders adjust the requested mode or reject it completely. This
1942             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1943             adjusted) or false if it is rejected. See the
1944             <link linkend="drm-helper-crtc-mode-fixup">mode_fixup CRTC helper
1945             operation</link> for an explanation of the allowed adjustments.
1946           </para>
1947         </listitem>
1948         <listitem>
1949           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1950           <para>
1951             Prepare the encoder for mode setting. This operation is called after
1952             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1953             device-specific operations required before setting the new mode.
1954           </para>
1955         </listitem>
1956         <listitem>
1957           <synopsis>void (*mode_set)(struct drm_encoder *encoder,
1958                  struct drm_display_mode *mode,
1959                  struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1960           <para>
1961             Set a new mode. Depending on the device requirements, the mode can
1962             be stored internally by the driver and applied in the
1963             <methodname>commit</methodname> operation, or programmed to the
1964             hardware immediately.
1965           </para>
1966         </listitem>
1967         <listitem>
1968           <synopsis>void (*commit)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1969           <para>
1970             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1971             Upon return the device must use the new mode and be fully
1972             operational.
1973           </para>
1974         </listitem>
1975       </itemizedlist>
1976     </sect2>
1977     <sect2>
1978       <title>Connector Helper Operations</title>
1979       <itemizedlist>
1980         <listitem>
1981           <synopsis>struct drm_encoder *(*best_encoder)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1982           <para>
1983             Return a pointer to the best encoder for the connecter. Device that
1984             map connectors to encoders 1:1 simply return the pointer to the
1985             associated encoder. This operation is mandatory.
1986           </para>
1987         </listitem>
1988         <listitem>
1989           <synopsis>int (*get_modes)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1990           <para>
1991             Fill the connector's <structfield>probed_modes</structfield> list
1992             by parsing EDID data with <function>drm_add_edid_modes</function> or
1993             calling <function>drm_mode_probed_add</function> directly for every
1994             supported mode and return the number of modes it has detected. This
1995             operation is mandatory.
1996           </para>
1997           <para>
1998             When adding modes manually the driver creates each mode with a call to
1999             <function>drm_mode_create</function> and must fill the following fields.
2000             <itemizedlist>
2001               <listitem>
2002                 <synopsis>__u32 type;</synopsis>
2003                 <para>
2004                   Mode type bitmask, a combination of
2005                   <variablelist>
2006                     <varlistentry>
2007                       <term>DRM_MODE_TYPE_BUILTIN</term>
2008                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2009                     </varlistentry>
2010                     <varlistentry>
2011                       <term>DRM_MODE_TYPE_CLOCK_C</term>
2012                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2013                     </varlistentry>
2014                     <varlistentry>
2015                       <term>DRM_MODE_TYPE_CRTC_C</term>
2016                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2017                     </varlistentry>
2018                     <varlistentry>
2019                       <term>
2020         DRM_MODE_TYPE_PREFERRED - The preferred mode for the connector
2021                       </term>
2022                       <listitem>
2023                         <para>not used?</para>
2024                       </listitem>
2025                     </varlistentry>
2026                     <varlistentry>
2027                       <term>DRM_MODE_TYPE_DEFAULT</term>
2028                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2029                     </varlistentry>
2030                     <varlistentry>
2031                       <term>DRM_MODE_TYPE_USERDEF</term>
2032                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2033                     </varlistentry>
2034                     <varlistentry>
2035                       <term>DRM_MODE_TYPE_DRIVER</term>
2036                       <listitem>
2037                         <para>
2038                           The mode has been created by the driver (as opposed to
2039                           to user-created modes).
2040                         </para>
2041                       </listitem>
2042                     </varlistentry>
2043                   </variablelist>
2044                   Drivers must set the DRM_MODE_TYPE_DRIVER bit for all modes they
2045                   create, and set the DRM_MODE_TYPE_PREFERRED bit for the preferred
2046                   mode.
2047                 </para>
2048               </listitem>
2049               <listitem>
2050                 <synopsis>__u32 clock;</synopsis>
2051                 <para>Pixel clock frequency in kHz unit</para>
2052               </listitem>
2053               <listitem>
2054                 <synopsis>__u16 hdisplay, hsync_start, hsync_end, htotal;
2055     __u16 vdisplay, vsync_start, vsync_end, vtotal;</synopsis>
2056                 <para>Horizontal and vertical timing information</para>
2057                 <screen><![CDATA[
2058              Active                 Front           Sync           Back
2059              Region                 Porch                          Porch
2060     <-----------------------><----------------><-------------><-------------->
2061
2062       //////////////////////|
2063      ////////////////////// |
2064     //////////////////////  |..................               ................
2065                                                _______________
2066
2067     <----- [hv]display ----->
2068     <------------- [hv]sync_start ------------>
2069     <--------------------- [hv]sync_end --------------------->
2070     <-------------------------------- [hv]total ----------------------------->
2071 ]]></screen>
2072               </listitem>
2073               <listitem>
2074                 <synopsis>__u16 hskew;
2075     __u16 vscan;</synopsis>
2076                 <para>Unknown</para>
2077               </listitem>
2078               <listitem>
2079                 <synopsis>__u32 flags;</synopsis>
2080                 <para>
2081                   Mode flags, a combination of
2082                   <variablelist>
2083                     <varlistentry>
2084                       <term>DRM_MODE_FLAG_PHSYNC</term>
2085                       <listitem><para>
2086                         Horizontal sync is active high
2087                       </para></listitem>
2088                     </varlistentry>
2089                     <varlistentry>
2090                       <term>DRM_MODE_FLAG_NHSYNC</term>
2091                       <listitem><para>
2092                         Horizontal sync is active low
2093                       </para></listitem>
2094                     </varlistentry>
2095                     <varlistentry>
2096                       <term>DRM_MODE_FLAG_PVSYNC</term>
2097                       <listitem><para>
2098                         Vertical sync is active high
2099                       </para></listitem>
2100                     </varlistentry>
2101                     <varlistentry>
2102                       <term>DRM_MODE_FLAG_NVSYNC</term>
2103                       <listitem><para>
2104                         Vertical sync is active low
2105                       </para></listitem>
2106                     </varlistentry>
2107                     <varlistentry>
2108                       <term>DRM_MODE_FLAG_INTERLACE</term>
2109                       <listitem><para>
2110                         Mode is interlaced
2111                       </para></listitem>
2112                     </varlistentry>
2113                     <varlistentry>
2114                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLSCAN</term>
2115                       <listitem><para>
2116                         Mode uses doublescan
2117                       </para></listitem>
2118                     </varlistentry>
2119                     <varlistentry>
2120                       <term>DRM_MODE_FLAG_CSYNC</term>
2121                       <listitem><para>
2122                         Mode uses composite sync
2123                       </para></listitem>
2124                     </varlistentry>
2125                     <varlistentry>
2126                       <term>DRM_MODE_FLAG_PCSYNC</term>
2127                       <listitem><para>
2128                         Composite sync is active high
2129                       </para></listitem>
2130                     </varlistentry>
2131                     <varlistentry>
2132                       <term>DRM_MODE_FLAG_NCSYNC</term>
2133                       <listitem><para>
2134                         Composite sync is active low
2135                       </para></listitem>
2136                     </varlistentry>
2137                     <varlistentry>
2138                       <term>DRM_MODE_FLAG_HSKEW</term>
2139                       <listitem><para>
2140                         hskew provided (not used?)
2141                       </para></listitem>
2142                     </varlistentry>
2143                     <varlistentry>
2144                       <term>DRM_MODE_FLAG_BCAST</term>
2145                       <listitem><para>
2146                         not used?
2147                       </para></listitem>
2148                     </varlistentry>
2149                     <varlistentry>
2150                       <term>DRM_MODE_FLAG_PIXMUX</term>
2151                       <listitem><para>
2152                         not used?
2153                       </para></listitem>
2154                     </varlistentry>
2155                     <varlistentry>
2156                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLCLK</term>
2157                       <listitem><para>
2158                         not used?
2159                       </para></listitem>
2160                     </varlistentry>
2161                     <varlistentry>
2162                       <term>DRM_MODE_FLAG_CLKDIV2</term>
2163                       <listitem><para>
2164                         ?
2165                       </para></listitem>
2166                     </varlistentry>
2167                   </variablelist>
2168                 </para>
2169                 <para>
2170                   Note that modes marked with the INTERLACE or DBLSCAN flags will be
2171                   filtered out by
2172                   <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> if
2173                   the connector's <structfield>interlace_allowed</structfield> or
2174                   <structfield>doublescan_allowed</structfield> field is set to 0.
2175                 </para>
2176               </listitem>
2177               <listitem>
2178                 <synopsis>char name[DRM_DISPLAY_MODE_LEN];</synopsis>
2179                 <para>
2180                   Mode name. The driver must call
2181                   <function>drm_mode_set_name</function> to fill the mode name from
2182                   <structfield>hdisplay</structfield>,
2183                   <structfield>vdisplay</structfield> and interlace flag after
2184                   filling the corresponding fields.
2185                 </para>
2186               </listitem>
2187             </itemizedlist>
2188           </para>
2189           <para>
2190             The <structfield>vrefresh</structfield> value is computed by
2191             <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function>.
2192           </para>
2193           <para>
2194             When parsing EDID data, <function>drm_add_edid_modes</function> fill the
2195             connector <structfield>display_info</structfield>
2196             <structfield>width_mm</structfield> and
2197             <structfield>height_mm</structfield> fields. When creating modes
2198             manually the <methodname>get_modes</methodname> helper operation must
2199             set the <structfield>display_info</structfield>
2200             <structfield>width_mm</structfield> and
2201             <structfield>height_mm</structfield> fields if they haven't been set
2202             already (for instance at initialization time when a fixed-size panel is
2203             attached to the connector). The mode <structfield>width_mm</structfield>
2204             and <structfield>height_mm</structfield> fields are only used internally
2205             during EDID parsing and should not be set when creating modes manually.
2206           </para>
2207         </listitem>
2208         <listitem>
2209           <synopsis>int (*mode_valid)(struct drm_connector *connector,
2210                   struct drm_display_mode *mode);</synopsis>
2211           <para>
2212             Verify whether a mode is valid for the connector. Return MODE_OK for
2213             supported modes and one of the enum drm_mode_status values (MODE_*)
2214             for unsupported modes. This operation is mandatory.
2215           </para>
2216           <para>
2217             As the mode rejection reason is currently not used beside for
2218             immediately removing the unsupported mode, an implementation can
2219             return MODE_BAD regardless of the exact reason why the mode is not
2220             valid.
2221           </para>
2222           <note><para>
2223             Note that the <methodname>mode_valid</methodname> helper operation is
2224             only called for modes detected by the device, and
2225             <emphasis>not</emphasis> for modes set by the user through the CRTC
2226             <methodname>set_config</methodname> operation.
2227           </para></note>
2228         </listitem>
2229       </itemizedlist>
2230     </sect2>
2231     <sect2>
2232       <title>Modeset Helper Functions Reference</title>
2233 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc_helper.c
2234     </sect2>
2235     <sect2>
2236       <title>fbdev Helper Functions Reference</title>
2237 !Pdrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c fbdev helpers
2238 !Edrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c
2239 !Iinclude/drm/drm_fb_helper.h
2240     </sect2>
2241     <sect2>
2242       <title>Display Port Helper Functions Reference</title>
2243 !Pdrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c dp helpers
2244 !Iinclude/drm/drm_dp_helper.h
2245 !Edrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c
2246     </sect2>
2247     <sect2>
2248       <title>EDID Helper Functions Reference</title>
2249 !Edrivers/gpu/drm/drm_edid.c
2250     </sect2>
2251     <sect2>
2252       <title>Rectangle Utilities Reference</title>
2253 !Pinclude/drm/drm_rect.h rect utils
2254 !Iinclude/drm/drm_rect.h
2255 !Edrivers/gpu/drm/drm_rect.c
2256     </sect2>
2257     <sect2>
2258       <title>Flip-work Helper Reference</title>
2259 !Pinclude/drm/drm_flip_work.h flip utils
2260 !Iinclude/drm/drm_flip_work.h
2261 !Edrivers/gpu/drm/drm_flip_work.c
2262     </sect2>
2263     <sect2>
2264       <title>HDMI Infoframes Helper Reference</title>
2265       <para>
2266         Strictly speaking this is not a DRM helper library but generally useable
2267         by any driver interfacing with HDMI outputs like v4l or alsa drivers.
2268         But it nicely fits into the overall topic of mode setting helper
2269         libraries and hence is also included here.
2270       </para>
2271 !Iinclude/linux/hdmi.h
2272 !Edrivers/video/hdmi.c
2273     </sect2>
2274   </sect1>
2275
2276   <!-- Internals: kms properties -->
2277
2278   <sect1 id="drm-kms-properties">
2279     <title>KMS Properties</title>
2280     <para>
2281       Drivers may need to expose additional parameters to applications than
2282       those described in the previous sections. KMS supports attaching
2283       properties to CRTCs, connectors and planes and offers a userspace API to
2284       list, get and set the property values.
2285     </para>
2286     <para>
2287       Properties are identified by a name that uniquely defines the property
2288       purpose, and store an associated value. For all property types except blob
2289       properties the value is a 64-bit unsigned integer.
2290     </para>
2291     <para>
2292       KMS differentiates between properties and property instances. Drivers
2293       first create properties and then create and associate individual instances
2294       of those properties to objects. A property can be instantiated multiple
2295       times and associated with different objects. Values are stored in property
2296       instances, and all other property information are stored in the propery
2297       and shared between all instances of the property.
2298     </para>
2299     <para>
2300       Every property is created with a type that influences how the KMS core
2301       handles the property. Supported property types are
2302       <variablelist>
2303         <varlistentry>
2304           <term>DRM_MODE_PROP_RANGE</term>
2305           <listitem><para>Range properties report their minimum and maximum
2306             admissible values. The KMS core verifies that values set by
2307             application fit in that range.</para></listitem>
2308         </varlistentry>
2309         <varlistentry>
2310           <term>DRM_MODE_PROP_ENUM</term>
2311           <listitem><para>Enumerated properties take a numerical value that
2312             ranges from 0 to the number of enumerated values defined by the
2313             property minus one, and associate a free-formed string name to each
2314             value. Applications can retrieve the list of defined value-name pairs
2315             and use the numerical value to get and set property instance values.
2316             </para></listitem>
2317         </varlistentry>
2318         <varlistentry>
2319           <term>DRM_MODE_PROP_BITMASK</term>
2320           <listitem><para>Bitmask properties are enumeration properties that
2321             additionally restrict all enumerated values to the 0..63 range.
2322             Bitmask property instance values combine one or more of the
2323             enumerated bits defined by the property.</para></listitem>
2324         </varlistentry>
2325         <varlistentry>
2326           <term>DRM_MODE_PROP_BLOB</term>
2327           <listitem><para>Blob properties store a binary blob without any format
2328             restriction. The binary blobs are created as KMS standalone objects,
2329             and blob property instance values store the ID of their associated
2330             blob object.</para>
2331             <para>Blob properties are only used for the connector EDID property
2332             and cannot be created by drivers.</para></listitem>
2333         </varlistentry>
2334       </variablelist>
2335     </para>
2336     <para>
2337       To create a property drivers call one of the following functions depending
2338       on the property type. All property creation functions take property flags
2339       and name, as well as type-specific arguments.
2340       <itemizedlist>
2341         <listitem>
2342           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_range(struct drm_device *dev, int flags,
2343                                                const char *name,
2344                                                uint64_t min, uint64_t max);</synopsis>
2345           <para>Create a range property with the given minimum and maximum
2346             values.</para>
2347         </listitem>
2348         <listitem>
2349           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_enum(struct drm_device *dev, int flags,
2350                                               const char *name,
2351                                               const struct drm_prop_enum_list *props,
2352                                               int num_values);</synopsis>
2353           <para>Create an enumerated property. The <parameter>props</parameter>
2354             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2355             value-name pairs.</para>
2356         </listitem>
2357         <listitem>
2358           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_bitmask(struct drm_device *dev,
2359                                                  int flags, const char *name,
2360                                                  const struct drm_prop_enum_list *props,
2361                                                  int num_values);</synopsis>
2362           <para>Create a bitmask property. The <parameter>props</parameter>
2363             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2364             value-name pairs.</para>
2365         </listitem>
2366       </itemizedlist>
2367     </para>
2368     <para>
2369       Properties can additionally be created as immutable, in which case they
2370       will be read-only for applications but can be modified by the driver. To
2371       create an immutable property drivers must set the DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE
2372       flag at property creation time.
2373     </para>
2374     <para>
2375       When no array of value-name pairs is readily available at property
2376       creation time for enumerated or range properties, drivers can create
2377       the property using the <function>drm_property_create</function> function
2378       and manually add enumeration value-name pairs by calling the
2379       <function>drm_property_add_enum</function> function. Care must be taken to
2380       properly specify the property type through the <parameter>flags</parameter>
2381       argument.
2382     </para>
2383     <para>
2384       After creating properties drivers can attach property instances to CRTC,
2385       connector and plane objects by calling the
2386       <function>drm_object_attach_property</function>. The function takes a
2387       pointer to the target object, a pointer to the previously created property
2388       and an initial instance value.
2389     </para>
2390   </sect1>
2391
2392   <!-- Internals: vertical blanking -->
2393
2394   <sect1 id="drm-vertical-blank">
2395     <title>Vertical Blanking</title>
2396     <para>
2397       Vertical blanking plays a major role in graphics rendering. To achieve
2398       tear-free display, users must synchronize page flips and/or rendering to
2399       vertical blanking. The DRM API offers ioctls to perform page flips
2400       synchronized to vertical blanking and wait for vertical blanking.
2401     </para>
2402     <para>
2403       The DRM core handles most of the vertical blanking management logic, which
2404       involves filtering out spurious interrupts, keeping race-free blanking
2405       counters, coping with counter wrap-around and resets and keeping use
2406       counts. It relies on the driver to generate vertical blanking interrupts
2407       and optionally provide a hardware vertical blanking counter. Drivers must
2408       implement the following operations.
2409     </para>
2410     <itemizedlist>
2411       <listitem>
2412         <synopsis>int (*enable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);
2413 void (*disable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2414         <para>
2415           Enable or disable vertical blanking interrupts for the given CRTC.
2416         </para>
2417       </listitem>
2418       <listitem>
2419         <synopsis>u32 (*get_vblank_counter) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2420         <para>
2421           Retrieve the value of the vertical blanking counter for the given
2422           CRTC. If the hardware maintains a vertical blanking counter its value
2423           should be returned. Otherwise drivers can use the
2424           <function>drm_vblank_count</function> helper function to handle this
2425           operation.
2426         </para>
2427       </listitem>
2428     </itemizedlist>
2429     <para>
2430       Drivers must initialize the vertical blanking handling core with a call to
2431       <function>drm_vblank_init</function> in their
2432       <methodname>load</methodname> operation. The function will set the struct
2433       <structname>drm_device</structname>
2434       <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> field to 0. This will
2435       keep vertical blanking interrupts enabled permanently until the first mode
2436       set operation, where <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> is
2437       set to 1. The reason behind this is not clear. Drivers can set the field
2438       to 1 after <function>calling drm_vblank_init</function> to make vertical
2439       blanking interrupts dynamically managed from the beginning.
2440     </para>
2441     <para>
2442       Vertical blanking interrupts can be enabled by the DRM core or by drivers
2443       themselves (for instance to handle page flipping operations). The DRM core
2444       maintains a vertical blanking use count to ensure that the interrupts are
2445       not disabled while a user still needs them. To increment the use count,
2446       drivers call <function>drm_vblank_get</function>. Upon return vertical
2447       blanking interrupts are guaranteed to be enabled.
2448     </para>
2449     <para>
2450       To decrement the use count drivers call
2451       <function>drm_vblank_put</function>. Only when the use count drops to zero
2452       will the DRM core disable the vertical blanking interrupts after a delay
2453       by scheduling a timer. The delay is accessible through the vblankoffdelay
2454       module parameter or the <varname>drm_vblank_offdelay</varname> global
2455       variable and expressed in milliseconds. Its default value is 5000 ms.
2456     </para>
2457     <para>
2458       When a vertical blanking interrupt occurs drivers only need to call the
2459       <function>drm_handle_vblank</function> function to account for the
2460       interrupt.
2461     </para>
2462     <para>
2463       Resources allocated by <function>drm_vblank_init</function> must be freed
2464       with a call to <function>drm_vblank_cleanup</function> in the driver
2465       <methodname>unload</methodname> operation handler.
2466     </para>
2467   </sect1>
2468
2469   <!-- Internals: open/close, file operations and ioctls -->
2470
2471   <sect1>
2472     <title>Open/Close, File Operations and IOCTLs</title>
2473     <sect2>
2474       <title>Open and Close</title>
2475       <synopsis>int (*firstopen) (struct drm_device *);
2476 void (*lastclose) (struct drm_device *);
2477 int (*open) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2478 void (*preclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2479 void (*postclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);</synopsis>
2480       <abstract>Open and close handlers. None of those methods are mandatory.
2481       </abstract>
2482       <para>
2483         The <methodname>firstopen</methodname> method is called by the DRM core
2484         for legacy UMS (User Mode Setting) drivers only when an application
2485         opens a device that has no other opened file handle. UMS drivers can
2486         implement it to acquire device resources. KMS drivers can't use the
2487         method and must acquire resources in the <methodname>load</methodname>
2488         method instead.
2489       </para>
2490       <para>
2491         Similarly the <methodname>lastclose</methodname> method is called when
2492         the last application holding a file handle opened on the device closes
2493         it, for both UMS and KMS drivers. Additionally, the method is also
2494         called at module unload time or, for hot-pluggable devices, when the
2495         device is unplugged. The <methodname>firstopen</methodname> and
2496         <methodname>lastclose</methodname> calls can thus be unbalanced.
2497       </para>
2498       <para>
2499         The <methodname>open</methodname> method is called every time the device
2500         is opened by an application. Drivers can allocate per-file private data
2501         in this method and store them in the struct
2502         <structname>drm_file</structname> <structfield>driver_priv</structfield>
2503         field. Note that the <methodname>open</methodname> method is called
2504         before <methodname>firstopen</methodname>.
2505       </para>
2506       <para>
2507         The close operation is split into <methodname>preclose</methodname> and
2508         <methodname>postclose</methodname> methods. Drivers must stop and
2509         cleanup all per-file operations in the <methodname>preclose</methodname>
2510         method. For instance pending vertical blanking and page flip events must
2511         be cancelled. No per-file operation is allowed on the file handle after
2512         returning from the <methodname>preclose</methodname> method.
2513       </para>
2514       <para>
2515         Finally the <methodname>postclose</methodname> method is called as the
2516         last step of the close operation, right before calling the
2517         <methodname>lastclose</methodname> method if no other open file handle
2518         exists for the device. Drivers that have allocated per-file private data
2519         in the <methodname>open</methodname> method should free it here.
2520       </para>
2521       <para>
2522         The <methodname>lastclose</methodname> method should restore CRTC and
2523         plane properties to default value, so that a subsequent open of the
2524         device will not inherit state from the previous user. It can also be
2525         used to execute delayed power switching state changes, e.g. in
2526         conjunction with the vga-switcheroo infrastructure. Beyond that KMS
2527         drivers should not do any further cleanup. Only legacy UMS drivers might
2528         need to clean up device state so that the vga console or an independent
2529         fbdev driver could take over.
2530       </para>
2531     </sect2>
2532     <sect2>
2533       <title>File Operations</title>
2534       <synopsis>const struct file_operations *fops</synopsis>
2535       <abstract>File operations for the DRM device node.</abstract>
2536       <para>
2537         Drivers must define the file operations structure that forms the DRM
2538         userspace API entry point, even though most of those operations are
2539         implemented in the DRM core. The <methodname>open</methodname>,
2540         <methodname>release</methodname> and <methodname>ioctl</methodname>
2541         operations are handled by
2542         <programlisting>
2543         .owner = THIS_MODULE,
2544         .open = drm_open,
2545         .release = drm_release,
2546         .unlocked_ioctl = drm_ioctl,
2547   #ifdef CONFIG_COMPAT
2548         .compat_ioctl = drm_compat_ioctl,
2549   #endif
2550         </programlisting>
2551       </para>
2552       <para>
2553         Drivers that implement private ioctls that requires 32/64bit
2554         compatibility support must provide their own
2555         <methodname>compat_ioctl</methodname> handler that processes private
2556         ioctls and calls <function>drm_compat_ioctl</function> for core ioctls.
2557       </para>
2558       <para>
2559         The <methodname>read</methodname> and <methodname>poll</methodname>
2560         operations provide support for reading DRM events and polling them. They
2561         are implemented by
2562         <programlisting>
2563         .poll = drm_poll,
2564         .read = drm_read,
2565         .llseek = no_llseek,
2566         </programlisting>
2567       </para>
2568       <para>
2569         The memory mapping implementation varies depending on how the driver
2570         manages memory. Pre-GEM drivers will use <function>drm_mmap</function>,
2571         while GEM-aware drivers will use <function>drm_gem_mmap</function>. See
2572         <xref linkend="drm-gem"/>.
2573         <programlisting>
2574         .mmap = drm_gem_mmap,
2575         </programlisting>
2576       </para>
2577       <para>
2578         No other file operation is supported by the DRM API.
2579       </para>
2580     </sect2>
2581     <sect2>
2582       <title>IOCTLs</title>
2583       <synopsis>struct drm_ioctl_desc *ioctls;
2584 int num_ioctls;</synopsis>
2585       <abstract>Driver-specific ioctls descriptors table.</abstract>
2586       <para>
2587         Driver-specific ioctls numbers start at DRM_COMMAND_BASE. The ioctls
2588         descriptors table is indexed by the ioctl number offset from the base
2589         value. Drivers can use the DRM_IOCTL_DEF_DRV() macro to initialize the
2590         table entries.
2591       </para>
2592       <para>
2593         <programlisting>DRM_IOCTL_DEF_DRV(ioctl, func, flags)</programlisting>
2594         <para>
2595           <parameter>ioctl</parameter> is the ioctl name. Drivers must define
2596           the DRM_##ioctl and DRM_IOCTL_##ioctl macros to the ioctl number
2597           offset from DRM_COMMAND_BASE and the ioctl number respectively. The
2598           first macro is private to the device while the second must be exposed
2599           to userspace in a public header.
2600         </para>
2601         <para>
2602           <parameter>func</parameter> is a pointer to the ioctl handler function
2603           compatible with the <type>drm_ioctl_t</type> type.
2604           <programlisting>typedef int drm_ioctl_t(struct drm_device *dev, void *data,
2605                 struct drm_file *file_priv);</programlisting>
2606         </para>
2607         <para>
2608           <parameter>flags</parameter> is a bitmask combination of the following
2609           values. It restricts how the ioctl is allowed to be called.
2610           <itemizedlist>
2611             <listitem><para>
2612               DRM_AUTH - Only authenticated callers allowed
2613             </para></listitem>
2614             <listitem><para>
2615               DRM_MASTER - The ioctl can only be called on the master file
2616               handle
2617             </para></listitem>
2618             <listitem><para>
2619               DRM_ROOT_ONLY - Only callers with the SYSADMIN capability allowed
2620             </para></listitem>
2621             <listitem><para>
2622               DRM_CONTROL_ALLOW - The ioctl can only be called on a control
2623               device
2624             </para></listitem>
2625             <listitem><para>
2626               DRM_UNLOCKED - The ioctl handler will be called without locking
2627               the DRM global mutex
2628             </para></listitem>
2629           </itemizedlist>
2630         </para>
2631       </para>
2632     </sect2>
2633   </sect1>
2634   <sect1>
2635     <title>Legacy Support Code</title>
2636     <para>
2637       The section very brievely covers some of the old legacy support code which
2638       is only used by old DRM drivers which have done a so-called shadow-attach
2639       to the underlying device instead of registering as a real driver. This
2640       also includes some of the old generic buffer mangement and command
2641       submission code. Do not use any of this in new and modern drivers.
2642     </para>
2643
2644     <sect2>
2645       <title>Legacy Suspend/Resume</title>
2646       <para>
2647         The DRM core provides some suspend/resume code, but drivers wanting full
2648         suspend/resume support should provide save() and restore() functions.
2649         These are called at suspend, hibernate, or resume time, and should perform
2650         any state save or restore required by your device across suspend or
2651         hibernate states.
2652       </para>
2653       <synopsis>int (*suspend) (struct drm_device *, pm_message_t state);
2654   int (*resume) (struct drm_device *);</synopsis>
2655       <para>
2656         Those are legacy suspend and resume methods which
2657         <emphasis>only</emphasis> work with the legacy shadow-attach driver
2658         registration functions. New driver should use the power management
2659         interface provided by their bus type (usually through
2660         the struct <structname>device_driver</structname> dev_pm_ops) and set
2661         these methods to NULL.
2662       </para>
2663     </sect2>
2664
2665     <sect2>
2666       <title>Legacy DMA Services</title>
2667       <para>
2668         This should cover how DMA mapping etc. is supported by the core.
2669         These functions are deprecated and should not be used.
2670       </para>
2671     </sect2>
2672   </sect1>
2673   </chapter>
2674
2675 <!-- TODO
2676
2677 - Add a glossary
2678 - Document the struct_mutex catch-all lock
2679 - Document connector properties
2680
2681 - Why is the load method optional?
2682 - What are drivers supposed to set the initial display state to, and how?
2683   Connector's DPMS states are not initialized and are thus equal to
2684   DRM_MODE_DPMS_ON. The fbcon compatibility layer calls
2685   drm_helper_disable_unused_functions(), which disables unused encoders and
2686   CRTCs, but doesn't touch the connectors' DPMS state, and
2687   drm_helper_connector_dpms() in reaction to fbdev blanking events. Do drivers
2688   that don't implement (or just don't use) fbcon compatibility need to call
2689   those functions themselves?
2690 - KMS drivers must call drm_vblank_pre_modeset() and drm_vblank_post_modeset()
2691   around mode setting. Should this be done in the DRM core?
2692 - vblank_disable_allowed is set to 1 in the first drm_vblank_post_modeset()
2693   call and never set back to 0. It seems to be safe to permanently set it to 1
2694   in drm_vblank_init() for KMS driver, and it might be safe for UMS drivers as
2695   well. This should be investigated.
2696 - crtc and connector .save and .restore operations are only used internally in
2697   drivers, should they be removed from the core?
2698 - encoder mid-layer .save and .restore operations are only used internally in
2699   drivers, should they be removed from the core?
2700 - encoder mid-layer .detect operation is only used internally in drivers,
2701   should it be removed from the core?
2702 -->
2703
2704   <!-- External interfaces -->
2705
2706   <chapter id="drmExternals">
2707     <title>Userland interfaces</title>
2708     <para>
2709       The DRM core exports several interfaces to applications,
2710       generally intended to be used through corresponding libdrm
2711       wrapper functions.  In addition, drivers export device-specific
2712       interfaces for use by userspace drivers &amp; device-aware
2713       applications through ioctls and sysfs files.
2714     </para>
2715     <para>
2716       External interfaces include: memory mapping, context management,
2717       DMA operations, AGP management, vblank control, fence
2718       management, memory management, and output management.
2719     </para>
2720     <para>
2721       Cover generic ioctls and sysfs layout here.  We only need high-level
2722       info, since man pages should cover the rest.
2723     </para>
2724
2725   <!-- External: render nodes -->
2726
2727     <sect1>
2728       <title>Render nodes</title>
2729       <para>
2730         DRM core provides multiple character-devices for user-space to use.
2731         Depending on which device is opened, user-space can perform a different
2732         set of operations (mainly ioctls). The primary node is always created
2733         and called card&lt;num&gt;. Additionally, a currently
2734         unused control node, called controlD&lt;num&gt; is also
2735         created. The primary node provides all legacy operations and
2736         historically was the only interface used by userspace. With KMS, the
2737         control node was introduced. However, the planned KMS control interface
2738         has never been written and so the control node stays unused to date.
2739       </para>
2740       <para>
2741         With the increased use of offscreen renderers and GPGPU applications,
2742         clients no longer require running compositors or graphics servers to
2743         make use of a GPU. But the DRM API required unprivileged clients to
2744         authenticate to a DRM-Master prior to getting GPU access. To avoid this
2745         step and to grant clients GPU access without authenticating, render
2746         nodes were introduced. Render nodes solely serve render clients, that
2747         is, no modesetting or privileged ioctls can be issued on render nodes.
2748         Only non-global rendering commands are allowed. If a driver supports
2749         render nodes, it must advertise it via the DRIVER_RENDER
2750         DRM driver capability. If not supported, the primary node must be used
2751         for render clients together with the legacy drmAuth authentication
2752         procedure.
2753       </para>
2754       <para>
2755         If a driver advertises render node support, DRM core will create a
2756         separate render node called renderD&lt;num&gt;. There will
2757         be one render node per device. No ioctls except  PRIME-related ioctls
2758         will be allowed on this node. Especially GEM_OPEN will be
2759         explicitly prohibited. Render nodes are designed to avoid the
2760         buffer-leaks, which occur if clients guess the flink names or mmap
2761         offsets on the legacy interface. Additionally to this basic interface,
2762         drivers must mark their driver-dependent render-only ioctls as
2763         DRM_RENDER_ALLOW so render clients can use them. Driver
2764         authors must be careful not to allow any privileged ioctls on render
2765         nodes.
2766       </para>
2767       <para>
2768         With render nodes, user-space can now control access to the render node
2769         via basic file-system access-modes. A running graphics server which
2770         authenticates clients on the privileged primary/legacy node is no longer
2771         required. Instead, a client can open the render node and is immediately
2772         granted GPU access. Communication between clients (or servers) is done
2773         via PRIME. FLINK from render node to legacy node is not supported. New
2774         clients must not use the insecure FLINK interface.
2775       </para>
2776       <para>
2777         Besides dropping all modeset/global ioctls, render nodes also drop the
2778         DRM-Master concept. There is no reason to associate render clients with
2779         a DRM-Master as they are independent of any graphics server. Besides,
2780         they must work without any running master, anyway.
2781         Drivers must be able to run without a master object if they support
2782         render nodes. If, on the other hand, a driver requires shared state
2783         between clients which is visible to user-space and accessible beyond
2784         open-file boundaries, they cannot support render nodes.
2785       </para>
2786     </sect1>
2787
2788   <!-- External: vblank handling -->
2789
2790     <sect1>
2791       <title>VBlank event handling</title>
2792       <para>
2793         The DRM core exposes two vertical blank related ioctls:
2794         <variablelist>
2795           <varlistentry>
2796             <term>DRM_IOCTL_WAIT_VBLANK</term>
2797             <listitem>
2798               <para>
2799                 This takes a struct drm_wait_vblank structure as its argument,
2800                 and it is used to block or request a signal when a specified
2801                 vblank event occurs.
2802               </para>
2803             </listitem>
2804           </varlistentry>
2805           <varlistentry>
2806             <term>DRM_IOCTL_MODESET_CTL</term>
2807             <listitem>
2808               <para>
2809                 This should be called by application level drivers before and
2810                 after mode setting, since on many devices the vertical blank
2811                 counter is reset at that time.  Internally, the DRM snapshots
2812                 the last vblank count when the ioctl is called with the
2813                 _DRM_PRE_MODESET command, so that the counter won't go backwards
2814                 (which is dealt with when _DRM_POST_MODESET is used).
2815               </para>
2816             </listitem>
2817           </varlistentry>
2818         </variablelist>
2819 <!--!Edrivers/char/drm/drm_irq.c-->
2820       </para>
2821     </sect1>
2822
2823   </chapter>
2824 </part>
2825 <part id="drmDrivers">
2826   <title>DRM Drivers</title>
2827
2828   <partintro>
2829     <para>
2830       This second part of the DRM Developer's Guide documents driver code,
2831       implementation details and also all the driver-specific userspace
2832       interfaces. Especially since all hardware-acceleration interfaces to
2833       userspace are driver specific for efficiency and other reasons these
2834       interfaces can be rather substantial. Hence every driver has its own
2835       chapter.
2836     </para>
2837   </partintro>
2838
2839   <chapter id="drmI915">
2840     <title>drm/i915 Intel GFX Driver</title>
2841     <para>
2842       The drm/i915 driver supports all (with the exception of some very early
2843       models) integrated GFX chipsets with both Intel display and rendering
2844       blocks. This excludes a set of SoC platforms with an SGX rendering unit,
2845       those have basic support through the gma500 drm driver.
2846     </para>
2847     <sect1>
2848       <title>Display Hardware Handling</title>
2849       <para>
2850         This section covers everything related to the display hardware including
2851         the mode setting infrastructure, plane, sprite and cursor handling and
2852         display, output probing and related topics.
2853       </para>
2854       <sect2>
2855         <title>Mode Setting Infrastructure</title>
2856         <para>
2857           The i915 driver is thus far the only DRM driver which doesn't use the
2858           common DRM helper code to implement mode setting sequences. Thus it
2859           has its own tailor-made infrastructure for executing a display
2860           configuration change.
2861         </para>
2862       </sect2>
2863       <sect2>
2864         <title>Plane Configuration</title>
2865         <para>
2866           This section covers plane configuration and composition with the
2867           primary plane, sprites, cursors and overlays. This includes the
2868           infrastructure to do atomic vsync'ed updates of all this state and
2869           also tightly coupled topics like watermark setup and computation,
2870           framebuffer compression and panel self refresh.
2871         </para>
2872       </sect2>
2873       <sect2>
2874         <title>Output Probing</title>
2875         <para>
2876           This section covers output probing and related infrastructure like the
2877           hotplug interrupt storm detection and mitigation code. Note that the
2878           i915 driver still uses most of the common DRM helper code for output
2879           probing, so those sections fully apply.
2880         </para>
2881       </sect2>
2882     </sect1>
2883
2884     <sect1>
2885       <title>Memory Management and Command Submission</title>
2886       <para>
2887         This sections covers all things related to the GEM implementation in the
2888         i915 driver.
2889       </para>
2890     </sect1>
2891   </chapter>
2892 </part>
2893 </book>