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