drm/doc: Overview documentation for drm_mm.c
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / Documentation / DocBook / drm.tmpl
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.1.2//EN"
3         "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.1.2/docbookx.dtd" []>
4
5 <book id="drmDevelopersGuide">
6   <bookinfo>
7     <title>Linux DRM Developer's Guide</title>
8
9     <authorgroup>
10       <author>
11         <firstname>Jesse</firstname>
12         <surname>Barnes</surname>
13         <contrib>Initial version</contrib>
14         <affiliation>
15           <orgname>Intel Corporation</orgname>
16           <address>
17             <email>jesse.barnes@intel.com</email>
18           </address>
19         </affiliation>
20       </author>
21       <author>
22         <firstname>Laurent</firstname>
23         <surname>Pinchart</surname>
24         <contrib>Driver internals</contrib>
25         <affiliation>
26           <orgname>Ideas on board SPRL</orgname>
27           <address>
28             <email>laurent.pinchart@ideasonboard.com</email>
29           </address>
30         </affiliation>
31       </author>
32       <author>
33         <firstname>Daniel</firstname>
34         <surname>Vetter</surname>
35         <contrib>Contributions all over the place</contrib>
36         <affiliation>
37           <orgname>Intel Corporation</orgname>
38           <address>
39             <email>daniel.vetter@ffwll.ch</email>
40           </address>
41         </affiliation>
42       </author>
43     </authorgroup>
44
45     <copyright>
46       <year>2008-2009</year>
47       <year>2013-2014</year>
48       <holder>Intel Corporation</holder>
49     </copyright>
50     <copyright>
51       <year>2012</year>
52       <holder>Laurent Pinchart</holder>
53     </copyright>
54
55     <legalnotice>
56       <para>
57         The contents of this file may be used under the terms of the GNU
58         General Public License version 2 (the "GPL") as distributed in
59         the kernel source COPYING file.
60       </para>
61     </legalnotice>
62
63     <revhistory>
64       <!-- Put document revisions here, newest first. -->
65       <revision>
66         <revnumber>1.0</revnumber>
67         <date>2012-07-13</date>
68         <authorinitials>LP</authorinitials>
69         <revremark>Added extensive documentation about driver internals.
70         </revremark>
71       </revision>
72     </revhistory>
73   </bookinfo>
74
75 <toc></toc>
76
77 <part id="drmCore">
78   <title>DRM Core</title>
79   <partintro>
80     <para>
81       This first part of the DRM Developer's Guide documents core DRM code,
82       helper libraries for writting drivers and generic userspace interfaces
83       exposed by DRM drivers.
84     </para>
85   </partintro>
86
87   <chapter id="drmIntroduction">
88     <title>Introduction</title>
89     <para>
90       The Linux DRM layer contains code intended to support the needs
91       of complex graphics devices, usually containing programmable
92       pipelines well suited to 3D graphics acceleration.  Graphics
93       drivers in the kernel may make use of DRM functions to make
94       tasks like memory management, interrupt handling and DMA easier,
95       and provide a uniform interface to applications.
96     </para>
97     <para>
98       A note on versions: this guide covers features found in the DRM
99       tree, including the TTM memory manager, output configuration and
100       mode setting, and the new vblank internals, in addition to all
101       the regular features found in current kernels.
102     </para>
103     <para>
104       [Insert diagram of typical DRM stack here]
105     </para>
106   </chapter>
107
108   <!-- Internals -->
109
110   <chapter id="drmInternals">
111     <title>DRM Internals</title>
112     <para>
113       This chapter documents DRM internals relevant to driver authors
114       and developers working to add support for the latest features to
115       existing drivers.
116     </para>
117     <para>
118       First, we go over some typical driver initialization
119       requirements, like setting up command buffers, creating an
120       initial output configuration, and initializing core services.
121       Subsequent sections cover core internals in more detail,
122       providing implementation notes and examples.
123     </para>
124     <para>
125       The DRM layer provides several services to graphics drivers,
126       many of them driven by the application interfaces it provides
127       through libdrm, the library that wraps most of the DRM ioctls.
128       These include vblank event handling, memory
129       management, output management, framebuffer management, command
130       submission &amp; fencing, suspend/resume support, and DMA
131       services.
132     </para>
133
134   <!-- Internals: driver init -->
135
136   <sect1>
137     <title>Driver Initialization</title>
138     <para>
139       At the core of every DRM driver is a <structname>drm_driver</structname>
140       structure. Drivers typically statically initialize a drm_driver structure,
141       and then pass it to one of the <function>drm_*_init()</function> functions
142       to register it with the DRM subsystem.
143     </para>
144     <para>
145       The <structname>drm_driver</structname> structure contains static
146       information that describes the driver and features it supports, and
147       pointers to methods that the DRM core will call to implement the DRM API.
148       We will first go through the <structname>drm_driver</structname> static
149       information fields, and will then describe individual operations in
150       details as they get used in later sections.
151     </para>
152     <sect2>
153       <title>Driver Information</title>
154       <sect3>
155         <title>Driver Features</title>
156         <para>
157           Drivers inform the DRM core about their requirements and supported
158           features by setting appropriate flags in the
159           <structfield>driver_features</structfield> field. Since those flags
160           influence the DRM core behaviour since registration time, most of them
161           must be set to registering the <structname>drm_driver</structname>
162           instance.
163         </para>
164         <synopsis>u32 driver_features;</synopsis>
165         <variablelist>
166           <title>Driver Feature Flags</title>
167           <varlistentry>
168             <term>DRIVER_USE_AGP</term>
169             <listitem><para>
170               Driver uses AGP interface, the DRM core will manage AGP resources.
171             </para></listitem>
172           </varlistentry>
173           <varlistentry>
174             <term>DRIVER_REQUIRE_AGP</term>
175             <listitem><para>
176               Driver needs AGP interface to function. AGP initialization failure
177               will become a fatal error.
178             </para></listitem>
179           </varlistentry>
180           <varlistentry>
181             <term>DRIVER_PCI_DMA</term>
182             <listitem><para>
183               Driver is capable of PCI DMA, mapping of PCI DMA buffers to
184               userspace will be enabled. Deprecated.
185             </para></listitem>
186           </varlistentry>
187           <varlistentry>
188             <term>DRIVER_SG</term>
189             <listitem><para>
190               Driver can perform scatter/gather DMA, allocation and mapping of
191               scatter/gather buffers will be enabled. Deprecated.
192             </para></listitem>
193           </varlistentry>
194           <varlistentry>
195             <term>DRIVER_HAVE_DMA</term>
196             <listitem><para>
197               Driver supports DMA, the userspace DMA API will be supported.
198               Deprecated.
199             </para></listitem>
200           </varlistentry>
201           <varlistentry>
202             <term>DRIVER_HAVE_IRQ</term><term>DRIVER_IRQ_SHARED</term>
203             <listitem><para>
204               DRIVER_HAVE_IRQ indicates whether the driver has an IRQ handler
205               managed by the DRM Core. The core will support simple IRQ handler
206               installation when the flag is set. The installation process is
207               described in <xref linkend="drm-irq-registration"/>.</para>
208               <para>DRIVER_IRQ_SHARED indicates whether the device &amp; handler
209               support shared IRQs (note that this is required of PCI  drivers).
210             </para></listitem>
211           </varlistentry>
212           <varlistentry>
213             <term>DRIVER_GEM</term>
214             <listitem><para>
215               Driver use the GEM memory manager.
216             </para></listitem>
217           </varlistentry>
218           <varlistentry>
219             <term>DRIVER_MODESET</term>
220             <listitem><para>
221               Driver supports mode setting interfaces (KMS).
222             </para></listitem>
223           </varlistentry>
224           <varlistentry>
225             <term>DRIVER_PRIME</term>
226             <listitem><para>
227               Driver implements DRM PRIME buffer sharing.
228             </para></listitem>
229           </varlistentry>
230           <varlistentry>
231             <term>DRIVER_RENDER</term>
232             <listitem><para>
233               Driver supports dedicated render nodes.
234             </para></listitem>
235           </varlistentry>
236         </variablelist>
237       </sect3>
238       <sect3>
239         <title>Major, Minor and Patchlevel</title>
240         <synopsis>int major;
241 int minor;
242 int patchlevel;</synopsis>
243         <para>
244           The DRM core identifies driver versions by a major, minor and patch
245           level triplet. The information is printed to the kernel log at
246           initialization time and passed to userspace through the
247           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
248         </para>
249         <para>
250           The major and minor numbers are also used to verify the requested driver
251           API version passed to DRM_IOCTL_SET_VERSION. When the driver API changes
252           between minor versions, applications can call DRM_IOCTL_SET_VERSION to
253           select a specific version of the API. If the requested major isn't equal
254           to the driver major, or the requested minor is larger than the driver
255           minor, the DRM_IOCTL_SET_VERSION call will return an error. Otherwise
256           the driver's set_version() method will be called with the requested
257           version.
258         </para>
259       </sect3>
260       <sect3>
261         <title>Name, Description and Date</title>
262         <synopsis>char *name;
263 char *desc;
264 char *date;</synopsis>
265         <para>
266           The driver name is printed to the kernel log at initialization time,
267           used for IRQ registration and passed to userspace through
268           DRM_IOCTL_VERSION.
269         </para>
270         <para>
271           The driver description is a purely informative string passed to
272           userspace through the DRM_IOCTL_VERSION ioctl and otherwise unused by
273           the kernel.
274         </para>
275         <para>
276           The driver date, formatted as YYYYMMDD, is meant to identify the date of
277           the latest modification to the driver. However, as most drivers fail to
278           update it, its value is mostly useless. The DRM core prints it to the
279           kernel log at initialization time and passes it to userspace through the
280           DRM_IOCTL_VERSION ioctl.
281         </para>
282       </sect3>
283     </sect2>
284     <sect2>
285       <title>Driver Load</title>
286       <para>
287         The <methodname>load</methodname> method is the driver and device
288         initialization entry point. The method is responsible for allocating and
289         initializing driver private data, performing resource allocation and
290         mapping (e.g. acquiring
291         clocks, mapping registers or allocating command buffers), initializing
292         the memory manager (<xref linkend="drm-memory-management"/>), installing
293         the IRQ handler (<xref linkend="drm-irq-registration"/>), setting up
294         vertical blanking handling (<xref linkend="drm-vertical-blank"/>), mode
295         setting (<xref linkend="drm-mode-setting"/>) and initial output
296         configuration (<xref linkend="drm-kms-init"/>).
297       </para>
298       <note><para>
299         If compatibility is a concern (e.g. with drivers converted over from
300         User Mode Setting to Kernel Mode Setting), care must be taken to prevent
301         device initialization and control that is incompatible with currently
302         active userspace drivers. For instance, if user level mode setting
303         drivers are in use, it would be problematic to perform output discovery
304         &amp; configuration at load time. Likewise, if user-level drivers
305         unaware of memory management are in use, memory management and command
306         buffer setup may need to be omitted. These requirements are
307         driver-specific, and care needs to be taken to keep both old and new
308         applications and libraries working.
309       </para></note>
310       <synopsis>int (*load) (struct drm_device *, unsigned long flags);</synopsis>
311       <para>
312         The method takes two arguments, a pointer to the newly created
313         <structname>drm_device</structname> and flags. The flags are used to
314         pass the <structfield>driver_data</structfield> field of the device id
315         corresponding to the device passed to <function>drm_*_init()</function>.
316         Only PCI devices currently use this, USB and platform DRM drivers have
317         their <methodname>load</methodname> method called with flags to 0.
318       </para>
319       <sect3>
320         <title>Driver Private Data</title>
321         <para>
322           The driver private hangs off the main
323           <structname>drm_device</structname> structure and can be used for
324           tracking various device-specific bits of information, like register
325           offsets, command buffer status, register state for suspend/resume, etc.
326           At load time, a driver may simply allocate one and set
327           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
328           appropriately; it should be freed and
329           <structname>drm_device</structname>.<structfield>dev_priv</structfield>
330           set to NULL when the driver is unloaded.
331         </para>
332       </sect3>
333       <sect3 id="drm-irq-registration">
334         <title>IRQ Registration</title>
335         <para>
336           The DRM core tries to facilitate IRQ handler registration and
337           unregistration by providing <function>drm_irq_install</function> and
338           <function>drm_irq_uninstall</function> functions. Those functions only
339           support a single interrupt per device, devices that use more than one
340           IRQs need to be handled manually.
341         </para>
342         <sect4>
343           <title>Managed IRQ Registration</title>
344           <para>
345             Both the <function>drm_irq_install</function> and
346             <function>drm_irq_uninstall</function> functions get the device IRQ by
347             calling <function>drm_dev_to_irq</function>. This inline function will
348             call a bus-specific operation to retrieve the IRQ number. For platform
349             devices, <function>platform_get_irq</function>(..., 0) is used to
350             retrieve the IRQ number.
351           </para>
352           <para>
353             <function>drm_irq_install</function> starts by calling the
354             <methodname>irq_preinstall</methodname> driver operation. The operation
355             is optional and must make sure that the interrupt will not get fired by
356             clearing all pending interrupt flags or disabling the interrupt.
357           </para>
358           <para>
359             The IRQ will then be requested by a call to
360             <function>request_irq</function>. If the DRIVER_IRQ_SHARED driver
361             feature flag is set, a shared (IRQF_SHARED) IRQ handler will be
362             requested.
363           </para>
364           <para>
365             The IRQ handler function must be provided as the mandatory irq_handler
366             driver operation. It will get passed directly to
367             <function>request_irq</function> and thus has the same prototype as all
368             IRQ handlers. It will get called with a pointer to the DRM device as the
369             second argument.
370           </para>
371           <para>
372             Finally the function calls the optional
373             <methodname>irq_postinstall</methodname> driver operation. The operation
374             usually enables interrupts (excluding the vblank interrupt, which is
375             enabled separately), but drivers may choose to enable/disable interrupts
376             at a different time.
377           </para>
378           <para>
379             <function>drm_irq_uninstall</function> is similarly used to uninstall an
380             IRQ handler. It starts by waking up all processes waiting on a vblank
381             interrupt to make sure they don't hang, and then calls the optional
382             <methodname>irq_uninstall</methodname> driver operation. The operation
383             must disable all hardware interrupts. Finally the function frees the IRQ
384             by calling <function>free_irq</function>.
385           </para>
386         </sect4>
387         <sect4>
388           <title>Manual IRQ Registration</title>
389           <para>
390             Drivers that require multiple interrupt handlers can't use the managed
391             IRQ registration functions. In that case IRQs must be registered and
392             unregistered manually (usually with the <function>request_irq</function>
393             and <function>free_irq</function> functions, or their devm_* equivalent).
394           </para>
395           <para>
396             When manually registering IRQs, drivers must not set the DRIVER_HAVE_IRQ
397             driver feature flag, and must not provide the
398             <methodname>irq_handler</methodname> driver operation. They must set the
399             <structname>drm_device</structname> <structfield>irq_enabled</structfield>
400             field to 1 upon registration of the IRQs, and clear it to 0 after
401             unregistering the IRQs.
402           </para>
403         </sect4>
404       </sect3>
405       <sect3>
406         <title>Memory Manager Initialization</title>
407         <para>
408           Every DRM driver requires a memory manager which must be initialized at
409           load time. DRM currently contains two memory managers, the Translation
410           Table Manager (TTM) and the Graphics Execution Manager (GEM).
411           This document describes the use of the GEM memory manager only. See
412           <xref linkend="drm-memory-management"/> for details.
413         </para>
414       </sect3>
415       <sect3>
416         <title>Miscellaneous Device Configuration</title>
417         <para>
418           Another task that may be necessary for PCI devices during configuration
419           is mapping the video BIOS. On many devices, the VBIOS describes device
420           configuration, LCD panel timings (if any), and contains flags indicating
421           device state. Mapping the BIOS can be done using the pci_map_rom() call,
422           a convenience function that takes care of mapping the actual ROM,
423           whether it has been shadowed into memory (typically at address 0xc0000)
424           or exists on the PCI device in the ROM BAR. Note that after the ROM has
425           been mapped and any necessary information has been extracted, it should
426           be unmapped; on many devices, the ROM address decoder is shared with
427           other BARs, so leaving it mapped could cause undesired behaviour like
428           hangs or memory corruption.
429   <!--!Fdrivers/pci/rom.c pci_map_rom-->
430         </para>
431       </sect3>
432     </sect2>
433   </sect1>
434
435   <!-- Internals: memory management -->
436
437   <sect1 id="drm-memory-management">
438     <title>Memory management</title>
439     <para>
440       Modern Linux systems require large amount of graphics memory to store
441       frame buffers, textures, vertices and other graphics-related data. Given
442       the very dynamic nature of many of that data, managing graphics memory
443       efficiently is thus crucial for the graphics stack and plays a central
444       role in the DRM infrastructure.
445     </para>
446     <para>
447       The DRM core includes two memory managers, namely Translation Table Maps
448       (TTM) and Graphics Execution Manager (GEM). TTM was the first DRM memory
449       manager to be developed and tried to be a one-size-fits-them all
450       solution. It provides a single userspace API to accommodate the need of
451       all hardware, supporting both Unified Memory Architecture (UMA) devices
452       and devices with dedicated video RAM (i.e. most discrete video cards).
453       This resulted in a large, complex piece of code that turned out to be
454       hard to use for driver development.
455     </para>
456     <para>
457       GEM started as an Intel-sponsored project in reaction to TTM's
458       complexity. Its design philosophy is completely different: instead of
459       providing a solution to every graphics memory-related problems, GEM
460       identified common code between drivers and created a support library to
461       share it. GEM has simpler initialization and execution requirements than
462       TTM, but has no video RAM management capabitilies and is thus limited to
463       UMA devices.
464     </para>
465     <sect2>
466       <title>The Translation Table Manager (TTM)</title>
467       <para>
468         TTM design background and information belongs here.
469       </para>
470       <sect3>
471         <title>TTM initialization</title>
472         <warning><para>This section is outdated.</para></warning>
473         <para>
474           Drivers wishing to support TTM must fill out a drm_bo_driver
475           structure. The structure contains several fields with function
476           pointers for initializing the TTM, allocating and freeing memory,
477           waiting for command completion and fence synchronization, and memory
478           migration. See the radeon_ttm.c file for an example of usage.
479         </para>
480         <para>
481           The ttm_global_reference structure is made up of several fields:
482         </para>
483         <programlisting>
484           struct ttm_global_reference {
485                 enum ttm_global_types global_type;
486                 size_t size;
487                 void *object;
488                 int (*init) (struct ttm_global_reference *);
489                 void (*release) (struct ttm_global_reference *);
490           };
491         </programlisting>
492         <para>
493           There should be one global reference structure for your memory
494           manager as a whole, and there will be others for each object
495           created by the memory manager at runtime.  Your global TTM should
496           have a type of TTM_GLOBAL_TTM_MEM.  The size field for the global
497           object should be sizeof(struct ttm_mem_global), and the init and
498           release hooks should point at your driver-specific init and
499           release routines, which probably eventually call
500           ttm_mem_global_init and ttm_mem_global_release, respectively.
501         </para>
502         <para>
503           Once your global TTM accounting structure is set up and initialized
504           by calling ttm_global_item_ref() on it,
505           you need to create a buffer object TTM to
506           provide a pool for buffer object allocation by clients and the
507           kernel itself.  The type of this object should be TTM_GLOBAL_TTM_BO,
508           and its size should be sizeof(struct ttm_bo_global).  Again,
509           driver-specific init and release functions may be provided,
510           likely eventually calling ttm_bo_global_init() and
511           ttm_bo_global_release(), respectively.  Also, like the previous
512           object, ttm_global_item_ref() is used to create an initial reference
513           count for the TTM, which will call your initialization function.
514         </para>
515       </sect3>
516     </sect2>
517     <sect2 id="drm-gem">
518       <title>The Graphics Execution Manager (GEM)</title>
519       <para>
520         The GEM design approach has resulted in a memory manager that doesn't
521         provide full coverage of all (or even all common) use cases in its
522         userspace or kernel API. GEM exposes a set of standard memory-related
523         operations to userspace and a set of helper functions to drivers, and let
524         drivers implement hardware-specific operations with their own private API.
525       </para>
526       <para>
527         The GEM userspace API is described in the
528         <ulink url="http://lwn.net/Articles/283798/"><citetitle>GEM - the Graphics
529         Execution Manager</citetitle></ulink> article on LWN. While slightly
530         outdated, the document provides a good overview of the GEM API principles.
531         Buffer allocation and read and write operations, described as part of the
532         common GEM API, are currently implemented using driver-specific ioctls.
533       </para>
534       <para>
535         GEM is data-agnostic. It manages abstract buffer objects without knowing
536         what individual buffers contain. APIs that require knowledge of buffer
537         contents or purpose, such as buffer allocation or synchronization
538         primitives, are thus outside of the scope of GEM and must be implemented
539         using driver-specific ioctls.
540       </para>
541       <para>
542         On a fundamental level, GEM involves several operations:
543         <itemizedlist>
544           <listitem>Memory allocation and freeing</listitem>
545           <listitem>Command execution</listitem>
546           <listitem>Aperture management at command execution time</listitem>
547         </itemizedlist>
548         Buffer object allocation is relatively straightforward and largely
549         provided by Linux's shmem layer, which provides memory to back each
550         object.
551       </para>
552       <para>
553         Device-specific operations, such as command execution, pinning, buffer
554         read &amp; write, mapping, and domain ownership transfers are left to
555         driver-specific ioctls.
556       </para>
557       <sect3>
558         <title>GEM Initialization</title>
559         <para>
560           Drivers that use GEM must set the DRIVER_GEM bit in the struct
561           <structname>drm_driver</structname>
562           <structfield>driver_features</structfield> field. The DRM core will
563           then automatically initialize the GEM core before calling the
564           <methodname>load</methodname> operation. Behind the scene, this will
565           create a DRM Memory Manager object which provides an address space
566           pool for object allocation.
567         </para>
568         <para>
569           In a KMS configuration, drivers need to allocate and initialize a
570           command ring buffer following core GEM initialization if required by
571           the hardware. UMA devices usually have what is called a "stolen"
572           memory region, which provides space for the initial framebuffer and
573           large, contiguous memory regions required by the device. This space is
574           typically not managed by GEM, and must be initialized separately into
575           its own DRM MM object.
576         </para>
577       </sect3>
578       <sect3>
579         <title>GEM Objects Creation</title>
580         <para>
581           GEM splits creation of GEM objects and allocation of the memory that
582           backs them in two distinct operations.
583         </para>
584         <para>
585           GEM objects are represented by an instance of struct
586           <structname>drm_gem_object</structname>. Drivers usually need to extend
587           GEM objects with private information and thus create a driver-specific
588           GEM object structure type that embeds an instance of struct
589           <structname>drm_gem_object</structname>.
590         </para>
591         <para>
592           To create a GEM object, a driver allocates memory for an instance of its
593           specific GEM object type and initializes the embedded struct
594           <structname>drm_gem_object</structname> with a call to
595           <function>drm_gem_object_init</function>. The function takes a pointer to
596           the DRM device, a pointer to the GEM object and the buffer object size
597           in bytes.
598         </para>
599         <para>
600           GEM uses shmem to allocate anonymous pageable memory.
601           <function>drm_gem_object_init</function> will create an shmfs file of
602           the requested size and store it into the struct
603           <structname>drm_gem_object</structname> <structfield>filp</structfield>
604           field. The memory is used as either main storage for the object when the
605           graphics hardware uses system memory directly or as a backing store
606           otherwise.
607         </para>
608         <para>
609           Drivers are responsible for the actual physical pages allocation by
610           calling <function>shmem_read_mapping_page_gfp</function> for each page.
611           Note that they can decide to allocate pages when initializing the GEM
612           object, or to delay allocation until the memory is needed (for instance
613           when a page fault occurs as a result of a userspace memory access or
614           when the driver needs to start a DMA transfer involving the memory).
615         </para>
616         <para>
617           Anonymous pageable memory allocation is not always desired, for instance
618           when the hardware requires physically contiguous system memory as is
619           often the case in embedded devices. Drivers can create GEM objects with
620           no shmfs backing (called private GEM objects) by initializing them with
621           a call to <function>drm_gem_private_object_init</function> instead of
622           <function>drm_gem_object_init</function>. Storage for private GEM
623           objects must be managed by drivers.
624         </para>
625         <para>
626           Drivers that do not need to extend GEM objects with private information
627           can call the <function>drm_gem_object_alloc</function> function to
628           allocate and initialize a struct <structname>drm_gem_object</structname>
629           instance. The GEM core will call the optional driver
630           <methodname>gem_init_object</methodname> operation after initializing
631           the GEM object with <function>drm_gem_object_init</function>.
632           <synopsis>int (*gem_init_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
633         </para>
634         <para>
635           No alloc-and-init function exists for private GEM objects.
636         </para>
637       </sect3>
638       <sect3>
639         <title>GEM Objects Lifetime</title>
640         <para>
641           All GEM objects are reference-counted by the GEM core. References can be
642           acquired and release by <function>calling drm_gem_object_reference</function>
643           and <function>drm_gem_object_unreference</function> respectively. The
644           caller must hold the <structname>drm_device</structname>
645           <structfield>struct_mutex</structfield> lock. As a convenience, GEM
646           provides the <function>drm_gem_object_reference_unlocked</function> and
647           <function>drm_gem_object_unreference_unlocked</function> functions that
648           can be called without holding the lock.
649         </para>
650         <para>
651           When the last reference to a GEM object is released the GEM core calls
652           the <structname>drm_driver</structname>
653           <methodname>gem_free_object</methodname> operation. That operation is
654           mandatory for GEM-enabled drivers and must free the GEM object and all
655           associated resources.
656         </para>
657         <para>
658           <synopsis>void (*gem_free_object) (struct drm_gem_object *obj);</synopsis>
659           Drivers are responsible for freeing all GEM object resources, including
660           the resources created by the GEM core. If an mmap offset has been
661           created for the object (in which case
662           <structname>drm_gem_object</structname>::<structfield>map_list</structfield>::<structfield>map</structfield>
663           is not NULL) it must be freed by a call to
664           <function>drm_gem_free_mmap_offset</function>. The shmfs backing store
665           must be released by calling <function>drm_gem_object_release</function>
666           (that function can safely be called if no shmfs backing store has been
667           created).
668         </para>
669       </sect3>
670       <sect3>
671         <title>GEM Objects Naming</title>
672         <para>
673           Communication between userspace and the kernel refers to GEM objects
674           using local handles, global names or, more recently, file descriptors.
675           All of those are 32-bit integer values; the usual Linux kernel limits
676           apply to the file descriptors.
677         </para>
678         <para>
679           GEM handles are local to a DRM file. Applications get a handle to a GEM
680           object through a driver-specific ioctl, and can use that handle to refer
681           to the GEM object in other standard or driver-specific ioctls. Closing a
682           DRM file handle frees all its GEM handles and dereferences the
683           associated GEM objects.
684         </para>
685         <para>
686           To create a handle for a GEM object drivers call
687           <function>drm_gem_handle_create</function>. The function takes a pointer
688           to the DRM file and the GEM object and returns a locally unique handle.
689           When the handle is no longer needed drivers delete it with a call to
690           <function>drm_gem_handle_delete</function>. Finally the GEM object
691           associated with a handle can be retrieved by a call to
692           <function>drm_gem_object_lookup</function>.
693         </para>
694         <para>
695           Handles don't take ownership of GEM objects, they only take a reference
696           to the object that will be dropped when the handle is destroyed. To
697           avoid leaking GEM objects, drivers must make sure they drop the
698           reference(s) they own (such as the initial reference taken at object
699           creation time) as appropriate, without any special consideration for the
700           handle. For example, in the particular case of combined GEM object and
701           handle creation in the implementation of the
702           <methodname>dumb_create</methodname> operation, drivers must drop the
703           initial reference to the GEM object before returning the handle.
704         </para>
705         <para>
706           GEM names are similar in purpose to handles but are not local to DRM
707           files. They can be passed between processes to reference a GEM object
708           globally. Names can't be used directly to refer to objects in the DRM
709           API, applications must convert handles to names and names to handles
710           using the DRM_IOCTL_GEM_FLINK and DRM_IOCTL_GEM_OPEN ioctls
711           respectively. The conversion is handled by the DRM core without any
712           driver-specific support.
713         </para>
714         <para>
715           GEM also supports buffer sharing with dma-buf file descriptors through
716           PRIME. GEM-based drivers must use the provided helpers functions to
717           implement the exporting and importing correctly. See <xref linkend="drm-prime-support" />.
718           Since sharing file descriptors is inherently more secure than the
719           easily guessable and global GEM names it is the preferred buffer
720           sharing mechanism. Sharing buffers through GEM names is only supported
721           for legacy userspace. Furthermore PRIME also allows cross-device
722           buffer sharing since it is based on dma-bufs.
723         </para>
724       </sect3>
725       <sect3 id="drm-gem-objects-mapping">
726         <title>GEM Objects Mapping</title>
727         <para>
728           Because mapping operations are fairly heavyweight GEM favours
729           read/write-like access to buffers, implemented through driver-specific
730           ioctls, over mapping buffers to userspace. However, when random access
731           to the buffer is needed (to perform software rendering for instance),
732           direct access to the object can be more efficient.
733         </para>
734         <para>
735           The mmap system call can't be used directly to map GEM objects, as they
736           don't have their own file handle. Two alternative methods currently
737           co-exist to map GEM objects to userspace. The first method uses a
738           driver-specific ioctl to perform the mapping operation, calling
739           <function>do_mmap</function> under the hood. This is often considered
740           dubious, seems to be discouraged for new GEM-enabled drivers, and will
741           thus not be described here.
742         </para>
743         <para>
744           The second method uses the mmap system call on the DRM file handle.
745           <synopsis>void *mmap(void *addr, size_t length, int prot, int flags, int fd,
746              off_t offset);</synopsis>
747           DRM identifies the GEM object to be mapped by a fake offset passed
748           through the mmap offset argument. Prior to being mapped, a GEM object
749           must thus be associated with a fake offset. To do so, drivers must call
750           <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> on the object. The
751           function allocates a fake offset range from a pool and stores the
752           offset divided by PAGE_SIZE in
753           <literal>obj-&gt;map_list.hash.key</literal>. Care must be taken not to
754           call <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> if a fake offset
755           has already been allocated for the object. This can be tested by
756           <literal>obj-&gt;map_list.map</literal> being non-NULL.
757         </para>
758         <para>
759           Once allocated, the fake offset value
760           (<literal>obj-&gt;map_list.hash.key &lt;&lt; PAGE_SHIFT</literal>)
761           must be passed to the application in a driver-specific way and can then
762           be used as the mmap offset argument.
763         </para>
764         <para>
765           The GEM core provides a helper method <function>drm_gem_mmap</function>
766           to handle object mapping. The method can be set directly as the mmap
767           file operation handler. It will look up the GEM object based on the
768           offset value and set the VMA operations to the
769           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
770           field. Note that <function>drm_gem_mmap</function> doesn't map memory to
771           userspace, but relies on the driver-provided fault handler to map pages
772           individually.
773         </para>
774         <para>
775           To use <function>drm_gem_mmap</function>, drivers must fill the struct
776           <structname>drm_driver</structname> <structfield>gem_vm_ops</structfield>
777           field with a pointer to VM operations.
778         </para>
779         <para>
780           <synopsis>struct vm_operations_struct *gem_vm_ops
781
782   struct vm_operations_struct {
783           void (*open)(struct vm_area_struct * area);
784           void (*close)(struct vm_area_struct * area);
785           int (*fault)(struct vm_area_struct *vma, struct vm_fault *vmf);
786   };</synopsis>
787         </para>
788         <para>
789           The <methodname>open</methodname> and <methodname>close</methodname>
790           operations must update the GEM object reference count. Drivers can use
791           the <function>drm_gem_vm_open</function> and
792           <function>drm_gem_vm_close</function> helper functions directly as open
793           and close handlers.
794         </para>
795         <para>
796           The fault operation handler is responsible for mapping individual pages
797           to userspace when a page fault occurs. Depending on the memory
798           allocation scheme, drivers can allocate pages at fault time, or can
799           decide to allocate memory for the GEM object at the time the object is
800           created.
801         </para>
802         <para>
803           Drivers that want to map the GEM object upfront instead of handling page
804           faults can implement their own mmap file operation handler.
805         </para>
806       </sect3>
807       <sect3>
808         <title>Memory Coherency</title>
809         <para>
810           When mapped to the device or used in a command buffer, backing pages
811           for an object are flushed to memory and marked write combined so as to
812           be coherent with the GPU. Likewise, if the CPU accesses an object
813           after the GPU has finished rendering to the object, then the object
814           must be made coherent with the CPU's view of memory, usually involving
815           GPU cache flushing of various kinds. This core CPU&lt;-&gt;GPU
816           coherency management is provided by a device-specific ioctl, which
817           evaluates an object's current domain and performs any necessary
818           flushing or synchronization to put the object into the desired
819           coherency domain (note that the object may be busy, i.e. an active
820           render target; in that case, setting the domain blocks the client and
821           waits for rendering to complete before performing any necessary
822           flushing operations).
823         </para>
824       </sect3>
825       <sect3>
826         <title>Command Execution</title>
827         <para>
828           Perhaps the most important GEM function for GPU devices is providing a
829           command execution interface to clients. Client programs construct
830           command buffers containing references to previously allocated memory
831           objects, and then submit them to GEM. At that point, GEM takes care to
832           bind all the objects into the GTT, execute the buffer, and provide
833           necessary synchronization between clients accessing the same buffers.
834           This often involves evicting some objects from the GTT and re-binding
835           others (a fairly expensive operation), and providing relocation
836           support which hides fixed GTT offsets from clients. Clients must take
837           care not to submit command buffers that reference more objects than
838           can fit in the GTT; otherwise, GEM will reject them and no rendering
839           will occur. Similarly, if several objects in the buffer require fence
840           registers to be allocated for correct rendering (e.g. 2D blits on
841           pre-965 chips), care must be taken not to require more fence registers
842           than are available to the client. Such resource management should be
843           abstracted from the client in libdrm.
844         </para>
845       </sect3>
846       <sect3>
847         <title>GEM Function Reference</title>
848 !Edrivers/gpu/drm/drm_gem.c
849       </sect3>
850       </sect2>
851       <sect2>
852         <title>VMA Offset Manager</title>
853 !Pdrivers/gpu/drm/drm_vma_manager.c vma offset manager
854 !Edrivers/gpu/drm/drm_vma_manager.c
855 !Iinclude/drm/drm_vma_manager.h
856       </sect2>
857       <sect2 id="drm-prime-support">
858         <title>PRIME Buffer Sharing</title>
859         <para>
860           PRIME is the cross device buffer sharing framework in drm, originally
861           created for the OPTIMUS range of multi-gpu platforms. To userspace
862           PRIME buffers are dma-buf based file descriptors.
863         </para>
864         <sect3>
865           <title>Overview and Driver Interface</title>
866           <para>
867             Similar to GEM global names, PRIME file descriptors are
868             also used to share buffer objects across processes. They offer
869             additional security: as file descriptors must be explicitly sent over
870             UNIX domain sockets to be shared between applications, they can't be
871             guessed like the globally unique GEM names.
872           </para>
873           <para>
874             Drivers that support the PRIME
875             API must set the DRIVER_PRIME bit in the struct
876             <structname>drm_driver</structname>
877             <structfield>driver_features</structfield> field, and implement the
878             <methodname>prime_handle_to_fd</methodname> and
879             <methodname>prime_fd_to_handle</methodname> operations.
880           </para>
881           <para>
882             <synopsis>int (*prime_handle_to_fd)(struct drm_device *dev,
883                           struct drm_file *file_priv, uint32_t handle,
884                           uint32_t flags, int *prime_fd);
885 int (*prime_fd_to_handle)(struct drm_device *dev,
886                           struct drm_file *file_priv, int prime_fd,
887                           uint32_t *handle);</synopsis>
888             Those two operations convert a handle to a PRIME file descriptor and
889             vice versa. Drivers must use the kernel dma-buf buffer sharing framework
890             to manage the PRIME file descriptors. Similar to the mode setting
891             API PRIME is agnostic to the underlying buffer object manager, as
892             long as handles are 32bit unsinged integers.
893           </para>
894           <para>
895             While non-GEM drivers must implement the operations themselves, GEM
896             drivers must use the <function>drm_gem_prime_handle_to_fd</function>
897             and <function>drm_gem_prime_fd_to_handle</function> helper functions.
898             Those helpers rely on the driver
899             <methodname>gem_prime_export</methodname> and
900             <methodname>gem_prime_import</methodname> operations to create a dma-buf
901             instance from a GEM object (dma-buf exporter role) and to create a GEM
902             object from a dma-buf instance (dma-buf importer role).
903           </para>
904           <para>
905             <synopsis>struct dma_buf * (*gem_prime_export)(struct drm_device *dev,
906                                      struct drm_gem_object *obj,
907                                      int flags);
908 struct drm_gem_object * (*gem_prime_import)(struct drm_device *dev,
909                                             struct dma_buf *dma_buf);</synopsis>
910             These two operations are mandatory for GEM drivers that support
911             PRIME.
912           </para>
913         </sect3>
914         <sect3>
915           <title>PRIME Helper Functions</title>
916 !Pdrivers/gpu/drm/drm_prime.c PRIME Helpers
917         </sect3>
918       </sect2>
919       <sect2>
920         <title>PRIME Function References</title>
921 !Edrivers/gpu/drm/drm_prime.c
922       </sect2>
923       <sect2>
924         <title>DRM MM Range Allocator</title>
925         <sect3>
926           <title>Overview</title>
927 !Pdrivers/gpu/drm/drm_mm.c Overview
928         </sect3>
929         <sect3>
930           <title>LRU Scan/Eviction Support</title>
931 !Pdrivers/gpu/drm/drm_mm.c lru scan roaster
932         </sect3>
933       </sect2>
934   </sect1>
935
936   <!-- Internals: mode setting -->
937
938   <sect1 id="drm-mode-setting">
939     <title>Mode Setting</title>
940     <para>
941       Drivers must initialize the mode setting core by calling
942       <function>drm_mode_config_init</function> on the DRM device. The function
943       initializes the <structname>drm_device</structname>
944       <structfield>mode_config</structfield> field and never fails. Once done,
945       mode configuration must be setup by initializing the following fields.
946     </para>
947     <itemizedlist>
948       <listitem>
949         <synopsis>int min_width, min_height;
950 int max_width, max_height;</synopsis>
951         <para>
952           Minimum and maximum width and height of the frame buffers in pixel
953           units.
954         </para>
955       </listitem>
956       <listitem>
957         <synopsis>struct drm_mode_config_funcs *funcs;</synopsis>
958         <para>Mode setting functions.</para>
959       </listitem>
960     </itemizedlist>
961     <sect2>
962       <title>Frame Buffer Creation</title>
963       <synopsis>struct drm_framebuffer *(*fb_create)(struct drm_device *dev,
964                                      struct drm_file *file_priv,
965                                      struct drm_mode_fb_cmd2 *mode_cmd);</synopsis>
966       <para>
967         Frame buffers are abstract memory objects that provide a source of
968         pixels to scanout to a CRTC. Applications explicitly request the
969         creation of frame buffers through the DRM_IOCTL_MODE_ADDFB(2) ioctls and
970         receive an opaque handle that can be passed to the KMS CRTC control,
971         plane configuration and page flip functions.
972       </para>
973       <para>
974         Frame buffers rely on the underneath memory manager for low-level memory
975         operations. When creating a frame buffer applications pass a memory
976         handle (or a list of memory handles for multi-planar formats) through
977         the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. For drivers using
978         GEM as their userspace buffer management interface this would be a GEM
979         handle.  Drivers are however free to use their own backing storage object
980         handles, e.g. vmwgfx directly exposes special TTM handles to userspace
981         and so expects TTM handles in the create ioctl and not GEM handles.
982       </para>
983       <para>
984         Drivers must first validate the requested frame buffer parameters passed
985         through the mode_cmd argument. In particular this is where invalid
986         sizes, pixel formats or pitches can be caught.
987       </para>
988       <para>
989         If the parameters are deemed valid, drivers then create, initialize and
990         return an instance of struct <structname>drm_framebuffer</structname>.
991         If desired the instance can be embedded in a larger driver-specific
992         structure. Drivers must fill its <structfield>width</structfield>,
993         <structfield>height</structfield>, <structfield>pitches</structfield>,
994         <structfield>offsets</structfield>, <structfield>depth</structfield>,
995         <structfield>bits_per_pixel</structfield> and
996         <structfield>pixel_format</structfield> fields from the values passed
997         through the <parameter>drm_mode_fb_cmd2</parameter> argument. They
998         should call the <function>drm_helper_mode_fill_fb_struct</function>
999         helper function to do so.
1000       </para>
1001
1002       <para>
1003         The initialization of the new framebuffer instance is finalized with a
1004         call to <function>drm_framebuffer_init</function> which takes a pointer
1005         to DRM frame buffer operations (struct
1006         <structname>drm_framebuffer_funcs</structname>). Note that this function
1007         publishes the framebuffer and so from this point on it can be accessed
1008         concurrently from other threads. Hence it must be the last step in the
1009         driver's framebuffer initialization sequence. Frame buffer operations
1010         are
1011         <itemizedlist>
1012           <listitem>
1013             <synopsis>int (*create_handle)(struct drm_framebuffer *fb,
1014                      struct drm_file *file_priv, unsigned int *handle);</synopsis>
1015             <para>
1016               Create a handle to the frame buffer underlying memory object. If
1017               the frame buffer uses a multi-plane format, the handle will
1018               reference the memory object associated with the first plane.
1019             </para>
1020             <para>
1021               Drivers call <function>drm_gem_handle_create</function> to create
1022               the handle.
1023             </para>
1024           </listitem>
1025           <listitem>
1026             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_framebuffer *framebuffer);</synopsis>
1027             <para>
1028               Destroy the frame buffer object and frees all associated
1029               resources. Drivers must call
1030               <function>drm_framebuffer_cleanup</function> to free resources
1031               allocated by the DRM core for the frame buffer object, and must
1032               make sure to unreference all memory objects associated with the
1033               frame buffer. Handles created by the
1034               <methodname>create_handle</methodname> operation are released by
1035               the DRM core.
1036             </para>
1037           </listitem>
1038           <listitem>
1039             <synopsis>int (*dirty)(struct drm_framebuffer *framebuffer,
1040              struct drm_file *file_priv, unsigned flags, unsigned color,
1041              struct drm_clip_rect *clips, unsigned num_clips);</synopsis>
1042             <para>
1043               This optional operation notifies the driver that a region of the
1044               frame buffer has changed in response to a DRM_IOCTL_MODE_DIRTYFB
1045               ioctl call.
1046             </para>
1047           </listitem>
1048         </itemizedlist>
1049       </para>
1050       <para>
1051         The lifetime of a drm framebuffer is controlled with a reference count,
1052         drivers can grab additional references with
1053         <function>drm_framebuffer_reference</function> </para> and drop them
1054         again with <function>drm_framebuffer_unreference</function>. For
1055         driver-private framebuffers for which the last reference is never
1056         dropped (e.g. for the fbdev framebuffer when the struct
1057         <structname>drm_framebuffer</structname> is embedded into the fbdev
1058         helper struct) drivers can manually clean up a framebuffer at module
1059         unload time with
1060         <function>drm_framebuffer_unregister_private</function>.
1061     </sect2>
1062     <sect2>
1063       <title>Dumb Buffer Objects</title>
1064       <para>
1065         The KMS API doesn't standardize backing storage object creation and
1066         leaves it to driver-specific ioctls. Furthermore actually creating a
1067         buffer object even for GEM-based drivers is done through a
1068         driver-specific ioctl - GEM only has a common userspace interface for
1069         sharing and destroying objects. While not an issue for full-fledged
1070         graphics stacks that include device-specific userspace components (in
1071         libdrm for instance), this limit makes DRM-based early boot graphics
1072         unnecessarily complex.
1073       </para>
1074       <para>
1075         Dumb objects partly alleviate the problem by providing a standard
1076         API to create dumb buffers suitable for scanout, which can then be used
1077         to create KMS frame buffers.
1078       </para>
1079       <para>
1080         To support dumb objects drivers must implement the
1081         <methodname>dumb_create</methodname>,
1082         <methodname>dumb_destroy</methodname> and
1083         <methodname>dumb_map_offset</methodname> operations.
1084       </para>
1085       <itemizedlist>
1086         <listitem>
1087           <synopsis>int (*dumb_create)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1088                    struct drm_mode_create_dumb *args);</synopsis>
1089           <para>
1090             The <methodname>dumb_create</methodname> operation creates a driver
1091             object (GEM or TTM handle) suitable for scanout based on the
1092             width, height and depth from the struct
1093             <structname>drm_mode_create_dumb</structname> argument. It fills the
1094             argument's <structfield>handle</structfield>,
1095             <structfield>pitch</structfield> and <structfield>size</structfield>
1096             fields with a handle for the newly created object and its line
1097             pitch and size in bytes.
1098           </para>
1099         </listitem>
1100         <listitem>
1101           <synopsis>int (*dumb_destroy)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1102                     uint32_t handle);</synopsis>
1103           <para>
1104             The <methodname>dumb_destroy</methodname> operation destroys a dumb
1105             object created by <methodname>dumb_create</methodname>.
1106           </para>
1107         </listitem>
1108         <listitem>
1109           <synopsis>int (*dumb_map_offset)(struct drm_file *file_priv, struct drm_device *dev,
1110                        uint32_t handle, uint64_t *offset);</synopsis>
1111           <para>
1112             The <methodname>dumb_map_offset</methodname> operation associates an
1113             mmap fake offset with the object given by the handle and returns
1114             it. Drivers must use the
1115             <function>drm_gem_create_mmap_offset</function> function to
1116             associate the fake offset as described in
1117             <xref linkend="drm-gem-objects-mapping"/>.
1118           </para>
1119         </listitem>
1120       </itemizedlist>
1121       <para>
1122         Note that dumb objects may not be used for gpu acceleration, as has been
1123         attempted on some ARM embedded platforms. Such drivers really must have
1124         a hardware-specific ioctl to allocate suitable buffer objects.
1125       </para>
1126     </sect2>
1127     <sect2>
1128       <title>Output Polling</title>
1129       <synopsis>void (*output_poll_changed)(struct drm_device *dev);</synopsis>
1130       <para>
1131         This operation notifies the driver that the status of one or more
1132         connectors has changed. Drivers that use the fb helper can just call the
1133         <function>drm_fb_helper_hotplug_event</function> function to handle this
1134         operation.
1135       </para>
1136     </sect2>
1137     <sect2>
1138       <title>Locking</title>
1139       <para>
1140         Beside some lookup structures with their own locking (which is hidden
1141         behind the interface functions) most of the modeset state is protected
1142         by the <code>dev-&lt;mode_config.lock</code> mutex and additionally
1143         per-crtc locks to allow cursor updates, pageflips and similar operations
1144         to occur concurrently with background tasks like output detection.
1145         Operations which cross domains like a full modeset always grab all
1146         locks. Drivers there need to protect resources shared between crtcs with
1147         additional locking. They also need to be careful to always grab the
1148         relevant crtc locks if a modset functions touches crtc state, e.g. for
1149         load detection (which does only grab the <code>mode_config.lock</code>
1150         to allow concurrent screen updates on live crtcs).
1151       </para>
1152     </sect2>
1153   </sect1>
1154
1155   <!-- Internals: kms initialization and cleanup -->
1156
1157   <sect1 id="drm-kms-init">
1158     <title>KMS Initialization and Cleanup</title>
1159     <para>
1160       A KMS device is abstracted and exposed as a set of planes, CRTCs, encoders
1161       and connectors. KMS drivers must thus create and initialize all those
1162       objects at load time after initializing mode setting.
1163     </para>
1164     <sect2>
1165       <title>CRTCs (struct <structname>drm_crtc</structname>)</title>
1166       <para>
1167         A CRTC is an abstraction representing a part of the chip that contains a
1168         pointer to a scanout buffer. Therefore, the number of CRTCs available
1169         determines how many independent scanout buffers can be active at any
1170         given time. The CRTC structure contains several fields to support this:
1171         a pointer to some video memory (abstracted as a frame buffer object), a
1172         display mode, and an (x, y) offset into the video memory to support
1173         panning or configurations where one piece of video memory spans multiple
1174         CRTCs.
1175       </para>
1176       <sect3>
1177         <title>CRTC Initialization</title>
1178         <para>
1179           A KMS device must create and register at least one struct
1180           <structname>drm_crtc</structname> instance. The instance is allocated
1181           and zeroed by the driver, possibly as part of a larger structure, and
1182           registered with a call to <function>drm_crtc_init</function> with a
1183           pointer to CRTC functions.
1184         </para>
1185       </sect3>
1186       <sect3>
1187         <title>CRTC Operations</title>
1188         <sect4>
1189           <title>Set Configuration</title>
1190           <synopsis>int (*set_config)(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1191           <para>
1192             Apply a new CRTC configuration to the device. The configuration
1193             specifies a CRTC, a frame buffer to scan out from, a (x,y) position in
1194             the frame buffer, a display mode and an array of connectors to drive
1195             with the CRTC if possible.
1196           </para>
1197           <para>
1198             If the frame buffer specified in the configuration is NULL, the driver
1199             must detach all encoders connected to the CRTC and all connectors
1200             attached to those encoders and disable them.
1201           </para>
1202           <para>
1203             This operation is called with the mode config lock held.
1204           </para>
1205           <note><para>
1206             Note that the drm core has no notion of restoring the mode setting
1207             state after resume, since all resume handling is in the full
1208             responsibility of the driver. The common mode setting helper library
1209             though provides a helper which can be used for this:
1210             <function>drm_helper_resume_force_mode</function>.
1211           </para></note>
1212         </sect4>
1213         <sect4>
1214           <title>Page Flipping</title>
1215           <synopsis>int (*page_flip)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_framebuffer *fb,
1216                    struct drm_pending_vblank_event *event);</synopsis>
1217           <para>
1218             Schedule a page flip to the given frame buffer for the CRTC. This
1219             operation is called with the mode config mutex held.
1220           </para>
1221           <para>
1222             Page flipping is a synchronization mechanism that replaces the frame
1223             buffer being scanned out by the CRTC with a new frame buffer during
1224             vertical blanking, avoiding tearing. When an application requests a page
1225             flip the DRM core verifies that the new frame buffer is large enough to
1226             be scanned out by  the CRTC in the currently configured mode and then
1227             calls the CRTC <methodname>page_flip</methodname> operation with a
1228             pointer to the new frame buffer.
1229           </para>
1230           <para>
1231             The <methodname>page_flip</methodname> operation schedules a page flip.
1232             Once any pending rendering targeting the new frame buffer has
1233             completed, the CRTC will be reprogrammed to display that frame buffer
1234             after the next vertical refresh. The operation must return immediately
1235             without waiting for rendering or page flip to complete and must block
1236             any new rendering to the frame buffer until the page flip completes.
1237           </para>
1238           <para>
1239             If a page flip can be successfully scheduled the driver must set the
1240             <code>drm_crtc-&lt;fb</code> field to the new framebuffer pointed to
1241             by <code>fb</code>. This is important so that the reference counting
1242             on framebuffers stays balanced.
1243           </para>
1244           <para>
1245             If a page flip is already pending, the
1246             <methodname>page_flip</methodname> operation must return
1247             -<errorname>EBUSY</errorname>.
1248           </para>
1249           <para>
1250             To synchronize page flip to vertical blanking the driver will likely
1251             need to enable vertical blanking interrupts. It should call
1252             <function>drm_vblank_get</function> for that purpose, and call
1253             <function>drm_vblank_put</function> after the page flip completes.
1254           </para>
1255           <para>
1256             If the application has requested to be notified when page flip completes
1257             the <methodname>page_flip</methodname> operation will be called with a
1258             non-NULL <parameter>event</parameter> argument pointing to a
1259             <structname>drm_pending_vblank_event</structname> instance. Upon page
1260             flip completion the driver must call <methodname>drm_send_vblank_event</methodname>
1261             to fill in the event and send to wake up any waiting processes.
1262             This can be performed with
1263             <programlisting><![CDATA[
1264             spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
1265             ...
1266             drm_send_vblank_event(dev, pipe, event);
1267             spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
1268             ]]></programlisting>
1269           </para>
1270           <note><para>
1271             FIXME: Could drivers that don't need to wait for rendering to complete
1272             just add the event to <literal>dev-&gt;vblank_event_list</literal> and
1273             let the DRM core handle everything, as for "normal" vertical blanking
1274             events?
1275           </para></note>
1276           <para>
1277             While waiting for the page flip to complete, the
1278             <literal>event-&gt;base.link</literal> list head can be used freely by
1279             the driver to store the pending event in a driver-specific list.
1280           </para>
1281           <para>
1282             If the file handle is closed before the event is signaled, drivers must
1283             take care to destroy the event in their
1284             <methodname>preclose</methodname> operation (and, if needed, call
1285             <function>drm_vblank_put</function>).
1286           </para>
1287         </sect4>
1288         <sect4>
1289           <title>Miscellaneous</title>
1290           <itemizedlist>
1291             <listitem>
1292               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_crtc *crtc,
1293                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1294               <para>
1295                 Set the value of the given CRTC property to
1296                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1297                 for more information about properties.
1298               </para>
1299             </listitem>
1300             <listitem>
1301               <synopsis>void (*gamma_set)(struct drm_crtc *crtc, u16 *r, u16 *g, u16 *b,
1302                         uint32_t start, uint32_t size);</synopsis>
1303               <para>
1304                 Apply a gamma table to the device. The operation is optional.
1305               </para>
1306             </listitem>
1307             <listitem>
1308               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1309               <para>
1310                 Destroy the CRTC when not needed anymore. See
1311                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1312               </para>
1313             </listitem>
1314           </itemizedlist>
1315         </sect4>
1316       </sect3>
1317     </sect2>
1318     <sect2>
1319       <title>Planes (struct <structname>drm_plane</structname>)</title>
1320       <para>
1321         A plane represents an image source that can be blended with or overlayed
1322         on top of a CRTC during the scanout process. Planes are associated with
1323         a frame buffer to crop a portion of the image memory (source) and
1324         optionally scale it to a destination size. The result is then blended
1325         with or overlayed on top of a CRTC.
1326       </para>
1327       <sect3>
1328         <title>Plane Initialization</title>
1329         <para>
1330           Planes are optional. To create a plane, a KMS drivers allocates and
1331           zeroes an instances of struct <structname>drm_plane</structname>
1332           (possibly as part of a larger structure) and registers it with a call
1333           to <function>drm_plane_init</function>. The function takes a bitmask
1334           of the CRTCs that can be associated with the plane, a pointer to the
1335           plane functions and a list of format supported formats.
1336         </para>
1337       </sect3>
1338       <sect3>
1339         <title>Plane Operations</title>
1340         <itemizedlist>
1341           <listitem>
1342             <synopsis>int (*update_plane)(struct drm_plane *plane, struct drm_crtc *crtc,
1343                         struct drm_framebuffer *fb, int crtc_x, int crtc_y,
1344                         unsigned int crtc_w, unsigned int crtc_h,
1345                         uint32_t src_x, uint32_t src_y,
1346                         uint32_t src_w, uint32_t src_h);</synopsis>
1347             <para>
1348               Enable and configure the plane to use the given CRTC and frame buffer.
1349             </para>
1350             <para>
1351               The source rectangle in frame buffer memory coordinates is given by
1352               the <parameter>src_x</parameter>, <parameter>src_y</parameter>,
1353               <parameter>src_w</parameter> and <parameter>src_h</parameter>
1354               parameters (as 16.16 fixed point values). Devices that don't support
1355               subpixel plane coordinates can ignore the fractional part.
1356             </para>
1357             <para>
1358               The destination rectangle in CRTC coordinates is given by the
1359               <parameter>crtc_x</parameter>, <parameter>crtc_y</parameter>,
1360               <parameter>crtc_w</parameter> and <parameter>crtc_h</parameter>
1361               parameters (as integer values). Devices scale the source rectangle to
1362               the destination rectangle. If scaling is not supported, and the source
1363               rectangle size doesn't match the destination rectangle size, the
1364               driver must return a -<errorname>EINVAL</errorname> error.
1365             </para>
1366           </listitem>
1367           <listitem>
1368             <synopsis>int (*disable_plane)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1369             <para>
1370               Disable the plane. The DRM core calls this method in response to a
1371               DRM_IOCTL_MODE_SETPLANE ioctl call with the frame buffer ID set to 0.
1372               Disabled planes must not be processed by the CRTC.
1373             </para>
1374           </listitem>
1375           <listitem>
1376             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_plane *plane);</synopsis>
1377             <para>
1378               Destroy the plane when not needed anymore. See
1379               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1380             </para>
1381           </listitem>
1382         </itemizedlist>
1383       </sect3>
1384     </sect2>
1385     <sect2>
1386       <title>Encoders (struct <structname>drm_encoder</structname>)</title>
1387       <para>
1388         An encoder takes pixel data from a CRTC and converts it to a format
1389         suitable for any attached connectors. On some devices, it may be
1390         possible to have a CRTC send data to more than one encoder. In that
1391         case, both encoders would receive data from the same scanout buffer,
1392         resulting in a "cloned" display configuration across the connectors
1393         attached to each encoder.
1394       </para>
1395       <sect3>
1396         <title>Encoder Initialization</title>
1397         <para>
1398           As for CRTCs, a KMS driver must create, initialize and register at
1399           least one struct <structname>drm_encoder</structname> instance. The
1400           instance is allocated and zeroed by the driver, possibly as part of a
1401           larger structure.
1402         </para>
1403         <para>
1404           Drivers must initialize the struct <structname>drm_encoder</structname>
1405           <structfield>possible_crtcs</structfield> and
1406           <structfield>possible_clones</structfield> fields before registering the
1407           encoder. Both fields are bitmasks of respectively the CRTCs that the
1408           encoder can be connected to, and sibling encoders candidate for cloning.
1409         </para>
1410         <para>
1411           After being initialized, the encoder must be registered with a call to
1412           <function>drm_encoder_init</function>. The function takes a pointer to
1413           the encoder functions and an encoder type. Supported types are
1414           <itemizedlist>
1415             <listitem>
1416               DRM_MODE_ENCODER_DAC for VGA and analog on DVI-I/DVI-A
1417               </listitem>
1418             <listitem>
1419               DRM_MODE_ENCODER_TMDS for DVI, HDMI and (embedded) DisplayPort
1420             </listitem>
1421             <listitem>
1422               DRM_MODE_ENCODER_LVDS for display panels
1423             </listitem>
1424             <listitem>
1425               DRM_MODE_ENCODER_TVDAC for TV output (Composite, S-Video, Component,
1426               SCART)
1427             </listitem>
1428             <listitem>
1429               DRM_MODE_ENCODER_VIRTUAL for virtual machine displays
1430             </listitem>
1431           </itemizedlist>
1432         </para>
1433         <para>
1434           Encoders must be attached to a CRTC to be used. DRM drivers leave
1435           encoders unattached at initialization time. Applications (or the fbdev
1436           compatibility layer when implemented) are responsible for attaching the
1437           encoders they want to use to a CRTC.
1438         </para>
1439       </sect3>
1440       <sect3>
1441         <title>Encoder Operations</title>
1442         <itemizedlist>
1443           <listitem>
1444             <synopsis>void (*destroy)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1445             <para>
1446               Called to destroy the encoder when not needed anymore. See
1447               <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1448             </para>
1449           </listitem>
1450           <listitem>
1451             <synopsis>void (*set_property)(struct drm_plane *plane,
1452                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1453             <para>
1454               Set the value of the given plane property to
1455               <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1456               for more information about properties.
1457             </para>
1458           </listitem>
1459         </itemizedlist>
1460       </sect3>
1461     </sect2>
1462     <sect2>
1463       <title>Connectors (struct <structname>drm_connector</structname>)</title>
1464       <para>
1465         A connector is the final destination for pixel data on a device, and
1466         usually connects directly to an external display device like a monitor
1467         or laptop panel. A connector can only be attached to one encoder at a
1468         time. The connector is also the structure where information about the
1469         attached display is kept, so it contains fields for display data, EDID
1470         data, DPMS &amp; connection status, and information about modes
1471         supported on the attached displays.
1472       </para>
1473       <sect3>
1474         <title>Connector Initialization</title>
1475         <para>
1476           Finally a KMS driver must create, initialize, register and attach at
1477           least one struct <structname>drm_connector</structname> instance. The
1478           instance is created as other KMS objects and initialized by setting the
1479           following fields.
1480         </para>
1481         <variablelist>
1482           <varlistentry>
1483             <term><structfield>interlace_allowed</structfield></term>
1484             <listitem><para>
1485               Whether the connector can handle interlaced modes.
1486             </para></listitem>
1487           </varlistentry>
1488           <varlistentry>
1489             <term><structfield>doublescan_allowed</structfield></term>
1490             <listitem><para>
1491               Whether the connector can handle doublescan.
1492             </para></listitem>
1493           </varlistentry>
1494           <varlistentry>
1495             <term><structfield>display_info
1496             </structfield></term>
1497             <listitem><para>
1498               Display information is filled from EDID information when a display
1499               is detected. For non hot-pluggable displays such as flat panels in
1500               embedded systems, the driver should initialize the
1501               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>width_mm</structfield>
1502               and
1503               <structfield>display_info</structfield>.<structfield>height_mm</structfield>
1504               fields with the physical size of the display.
1505             </para></listitem>
1506           </varlistentry>
1507           <varlistentry>
1508             <term id="drm-kms-connector-polled"><structfield>polled</structfield></term>
1509             <listitem><para>
1510               Connector polling mode, a combination of
1511               <variablelist>
1512                 <varlistentry>
1513                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_HPD</term>
1514                   <listitem><para>
1515                     The connector generates hotplug events and doesn't need to be
1516                     periodically polled. The CONNECT and DISCONNECT flags must not
1517                     be set together with the HPD flag.
1518                   </para></listitem>
1519                 </varlistentry>
1520                 <varlistentry>
1521                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT</term>
1522                   <listitem><para>
1523                     Periodically poll the connector for connection.
1524                   </para></listitem>
1525                 </varlistentry>
1526                 <varlistentry>
1527                   <term>DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT</term>
1528                   <listitem><para>
1529                     Periodically poll the connector for disconnection.
1530                   </para></listitem>
1531                 </varlistentry>
1532               </variablelist>
1533               Set to 0 for connectors that don't support connection status
1534               discovery.
1535             </para></listitem>
1536           </varlistentry>
1537         </variablelist>
1538         <para>
1539           The connector is then registered with a call to
1540           <function>drm_connector_init</function> with a pointer to the connector
1541           functions and a connector type, and exposed through sysfs with a call to
1542           <function>drm_sysfs_connector_add</function>.
1543         </para>
1544         <para>
1545           Supported connector types are
1546           <itemizedlist>
1547             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VGA</listitem>
1548             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVII</listitem>
1549             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVID</listitem>
1550             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DVIA</listitem>
1551             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Composite</listitem>
1552             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_SVIDEO</listitem>
1553             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_LVDS</listitem>
1554             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_Component</listitem>
1555             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_9PinDIN</listitem>
1556             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_DisplayPort</listitem>
1557             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIA</listitem>
1558             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_HDMIB</listitem>
1559             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_TV</listitem>
1560             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_eDP</listitem>
1561             <listitem>DRM_MODE_CONNECTOR_VIRTUAL</listitem>
1562           </itemizedlist>
1563         </para>
1564         <para>
1565           Connectors must be attached to an encoder to be used. For devices that
1566           map connectors to encoders 1:1, the connector should be attached at
1567           initialization time with a call to
1568           <function>drm_mode_connector_attach_encoder</function>. The driver must
1569           also set the <structname>drm_connector</structname>
1570           <structfield>encoder</structfield> field to point to the attached
1571           encoder.
1572         </para>
1573         <para>
1574           Finally, drivers must initialize the connectors state change detection
1575           with a call to <function>drm_kms_helper_poll_init</function>. If at
1576           least one connector is pollable but can't generate hotplug interrupts
1577           (indicated by the DRM_CONNECTOR_POLL_CONNECT and
1578           DRM_CONNECTOR_POLL_DISCONNECT connector flags), a delayed work will
1579           automatically be queued to periodically poll for changes. Connectors
1580           that can generate hotplug interrupts must be marked with the
1581           DRM_CONNECTOR_POLL_HPD flag instead, and their interrupt handler must
1582           call <function>drm_helper_hpd_irq_event</function>. The function will
1583           queue a delayed work to check the state of all connectors, but no
1584           periodic polling will be done.
1585         </para>
1586       </sect3>
1587       <sect3>
1588         <title>Connector Operations</title>
1589         <note><para>
1590           Unless otherwise state, all operations are mandatory.
1591         </para></note>
1592         <sect4>
1593           <title>DPMS</title>
1594           <synopsis>void (*dpms)(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1595           <para>
1596             The DPMS operation sets the power state of a connector. The mode
1597             argument is one of
1598             <itemizedlist>
1599               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_ON</para></listitem>
1600               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_STANDBY</para></listitem>
1601               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_SUSPEND</para></listitem>
1602               <listitem><para>DRM_MODE_DPMS_OFF</para></listitem>
1603             </itemizedlist>
1604           </para>
1605           <para>
1606             In all but DPMS_ON mode the encoder to which the connector is attached
1607             should put the display in low-power mode by driving its signals
1608             appropriately. If more than one connector is attached to the encoder
1609             care should be taken not to change the power state of other displays as
1610             a side effect. Low-power mode should be propagated to the encoders and
1611             CRTCs when all related connectors are put in low-power mode.
1612           </para>
1613         </sect4>
1614         <sect4>
1615           <title>Modes</title>
1616           <synopsis>int (*fill_modes)(struct drm_connector *connector, uint32_t max_width,
1617                       uint32_t max_height);</synopsis>
1618           <para>
1619             Fill the mode list with all supported modes for the connector. If the
1620             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1621             arguments are non-zero, the implementation must ignore all modes wider
1622             than <parameter>max_width</parameter> or higher than
1623             <parameter>max_height</parameter>.
1624           </para>
1625           <para>
1626             The connector must also fill in this operation its
1627             <structfield>display_info</structfield>
1628             <structfield>width_mm</structfield> and
1629             <structfield>height_mm</structfield> fields with the connected display
1630             physical size in millimeters. The fields should be set to 0 if the value
1631             isn't known or is not applicable (for instance for projector devices).
1632           </para>
1633         </sect4>
1634         <sect4>
1635           <title>Connection Status</title>
1636           <para>
1637             The connection status is updated through polling or hotplug events when
1638             supported (see <xref linkend="drm-kms-connector-polled"/>). The status
1639             value is reported to userspace through ioctls and must not be used
1640             inside the driver, as it only gets initialized by a call to
1641             <function>drm_mode_getconnector</function> from userspace.
1642           </para>
1643           <synopsis>enum drm_connector_status (*detect)(struct drm_connector *connector,
1644                                         bool force);</synopsis>
1645           <para>
1646             Check to see if anything is attached to the connector. The
1647             <parameter>force</parameter> parameter is set to false whilst polling or
1648             to true when checking the connector due to user request.
1649             <parameter>force</parameter> can be used by the driver to avoid
1650             expensive, destructive operations during automated probing.
1651           </para>
1652           <para>
1653             Return connector_status_connected if something is connected to the
1654             connector, connector_status_disconnected if nothing is connected and
1655             connector_status_unknown if the connection state isn't known.
1656           </para>
1657           <para>
1658             Drivers should only return connector_status_connected if the connection
1659             status has really been probed as connected. Connectors that can't detect
1660             the connection status, or failed connection status probes, should return
1661             connector_status_unknown.
1662           </para>
1663         </sect4>
1664         <sect4>
1665           <title>Miscellaneous</title>
1666           <itemizedlist>
1667             <listitem>
1668               <synopsis>void (*set_property)(struct drm_connector *connector,
1669                      struct drm_property *property, uint64_t value);</synopsis>
1670               <para>
1671                 Set the value of the given connector property to
1672                 <parameter>value</parameter>. See <xref linkend="drm-kms-properties"/>
1673                 for more information about properties.
1674               </para>
1675             </listitem>
1676             <listitem>
1677               <synopsis>void (*destroy)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1678               <para>
1679                 Destroy the connector when not needed anymore. See
1680                 <xref linkend="drm-kms-init"/>.
1681               </para>
1682             </listitem>
1683           </itemizedlist>
1684         </sect4>
1685       </sect3>
1686     </sect2>
1687     <sect2>
1688       <title>Cleanup</title>
1689       <para>
1690         The DRM core manages its objects' lifetime. When an object is not needed
1691         anymore the core calls its destroy function, which must clean up and
1692         free every resource allocated for the object. Every
1693         <function>drm_*_init</function> call must be matched with a
1694         corresponding <function>drm_*_cleanup</function> call to cleanup CRTCs
1695         (<function>drm_crtc_cleanup</function>), planes
1696         (<function>drm_plane_cleanup</function>), encoders
1697         (<function>drm_encoder_cleanup</function>) and connectors
1698         (<function>drm_connector_cleanup</function>). Furthermore, connectors
1699         that have been added to sysfs must be removed by a call to
1700         <function>drm_sysfs_connector_remove</function> before calling
1701         <function>drm_connector_cleanup</function>.
1702       </para>
1703       <para>
1704         Connectors state change detection must be cleanup up with a call to
1705         <function>drm_kms_helper_poll_fini</function>.
1706       </para>
1707     </sect2>
1708     <sect2>
1709       <title>Output discovery and initialization example</title>
1710       <programlisting><![CDATA[
1711 void intel_crt_init(struct drm_device *dev)
1712 {
1713         struct drm_connector *connector;
1714         struct intel_output *intel_output;
1715
1716         intel_output = kzalloc(sizeof(struct intel_output), GFP_KERNEL);
1717         if (!intel_output)
1718                 return;
1719
1720         connector = &intel_output->base;
1721         drm_connector_init(dev, &intel_output->base,
1722                            &intel_crt_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VGA);
1723
1724         drm_encoder_init(dev, &intel_output->enc, &intel_crt_enc_funcs,
1725                          DRM_MODE_ENCODER_DAC);
1726
1727         drm_mode_connector_attach_encoder(&intel_output->base,
1728                                           &intel_output->enc);
1729
1730         /* Set up the DDC bus. */
1731         intel_output->ddc_bus = intel_i2c_create(dev, GPIOA, "CRTDDC_A");
1732         if (!intel_output->ddc_bus) {
1733                 dev_printk(KERN_ERR, &dev->pdev->dev, "DDC bus registration "
1734                            "failed.\n");
1735                 return;
1736         }
1737
1738         intel_output->type = INTEL_OUTPUT_ANALOG;
1739         connector->interlace_allowed = 0;
1740         connector->doublescan_allowed = 0;
1741
1742         drm_encoder_helper_add(&intel_output->enc, &intel_crt_helper_funcs);
1743         drm_connector_helper_add(connector, &intel_crt_connector_helper_funcs);
1744
1745         drm_sysfs_connector_add(connector);
1746 }]]></programlisting>
1747       <para>
1748         In the example above (taken from the i915 driver), a CRTC, connector and
1749         encoder combination is created. A device-specific i2c bus is also
1750         created for fetching EDID data and performing monitor detection. Once
1751         the process is complete, the new connector is registered with sysfs to
1752         make its properties available to applications.
1753       </para>
1754     </sect2>
1755     <sect2>
1756       <title>KMS API Functions</title>
1757 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc.c
1758     </sect2>
1759   </sect1>
1760
1761   <!-- Internals: kms helper functions -->
1762
1763   <sect1>
1764     <title>Mode Setting Helper Functions</title>
1765     <para>
1766       The CRTC, encoder and connector functions provided by the drivers
1767       implement the DRM API. They're called by the DRM core and ioctl handlers
1768       to handle device state changes and configuration request. As implementing
1769       those functions often requires logic not specific to drivers, mid-layer
1770       helper functions are available to avoid duplicating boilerplate code.
1771     </para>
1772     <para>
1773       The DRM core contains one mid-layer implementation. The mid-layer provides
1774       implementations of several CRTC, encoder and connector functions (called
1775       from the top of the mid-layer) that pre-process requests and call
1776       lower-level functions provided by the driver (at the bottom of the
1777       mid-layer). For instance, the
1778       <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function can be used to
1779       fill the struct <structname>drm_crtc_funcs</structname>
1780       <structfield>set_config</structfield> field. When called, it will split
1781       the <methodname>set_config</methodname> operation in smaller, simpler
1782       operations and call the driver to handle them.
1783     </para>
1784     <para>
1785       To use the mid-layer, drivers call <function>drm_crtc_helper_add</function>,
1786       <function>drm_encoder_helper_add</function> and
1787       <function>drm_connector_helper_add</function> functions to install their
1788       mid-layer bottom operations handlers, and fill the
1789       <structname>drm_crtc_funcs</structname>,
1790       <structname>drm_encoder_funcs</structname> and
1791       <structname>drm_connector_funcs</structname> structures with pointers to
1792       the mid-layer top API functions. Installing the mid-layer bottom operation
1793       handlers is best done right after registering the corresponding KMS object.
1794     </para>
1795     <para>
1796       The mid-layer is not split between CRTC, encoder and connector operations.
1797       To use it, a driver must provide bottom functions for all of the three KMS
1798       entities.
1799     </para>
1800     <sect2>
1801       <title>Helper Functions</title>
1802       <itemizedlist>
1803         <listitem>
1804           <synopsis>int drm_crtc_helper_set_config(struct drm_mode_set *set);</synopsis>
1805           <para>
1806             The <function>drm_crtc_helper_set_config</function> helper function
1807             is a CRTC <methodname>set_config</methodname> implementation. It
1808             first tries to locate the best encoder for each connector by calling
1809             the connector <methodname>best_encoder</methodname> helper
1810             operation.
1811           </para>
1812           <para>
1813             After locating the appropriate encoders, the helper function will
1814             call the <methodname>mode_fixup</methodname> encoder and CRTC helper
1815             operations to adjust the requested mode, or reject it completely in
1816             which case an error will be returned to the application. If the new
1817             configuration after mode adjustment is identical to the current
1818             configuration the helper function will return without performing any
1819             other operation.
1820           </para>
1821           <para>
1822             If the adjusted mode is identical to the current mode but changes to
1823             the frame buffer need to be applied, the
1824             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will call
1825             the CRTC <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation. If
1826             the adjusted mode differs from the current mode, or if the
1827             <methodname>mode_set_base</methodname> helper operation is not
1828             provided, the helper function performs a full mode set sequence by
1829             calling the <methodname>prepare</methodname>,
1830             <methodname>mode_set</methodname> and
1831             <methodname>commit</methodname> CRTC and encoder helper operations,
1832             in that order.
1833           </para>
1834         </listitem>
1835         <listitem>
1836           <synopsis>void drm_helper_connector_dpms(struct drm_connector *connector, int mode);</synopsis>
1837           <para>
1838             The <function>drm_helper_connector_dpms</function> helper function
1839             is a connector <methodname>dpms</methodname> implementation that
1840             tracks power state of connectors. To use the function, drivers must
1841             provide <methodname>dpms</methodname> helper operations for CRTCs
1842             and encoders to apply the DPMS state to the device.
1843           </para>
1844           <para>
1845             The mid-layer doesn't track the power state of CRTCs and encoders.
1846             The <methodname>dpms</methodname> helper operations can thus be
1847             called with a mode identical to the currently active mode.
1848           </para>
1849         </listitem>
1850         <listitem>
1851           <synopsis>int drm_helper_probe_single_connector_modes(struct drm_connector *connector,
1852                                             uint32_t maxX, uint32_t maxY);</synopsis>
1853           <para>
1854             The <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> helper
1855             function is a connector <methodname>fill_modes</methodname>
1856             implementation that updates the connection status for the connector
1857             and then retrieves a list of modes by calling the connector
1858             <methodname>get_modes</methodname> helper operation.
1859           </para>
1860           <para>
1861             The function filters out modes larger than
1862             <parameter>max_width</parameter> and <parameter>max_height</parameter>
1863             if specified. It then calls the connector
1864             <methodname>mode_valid</methodname> helper operation for  each mode in
1865             the probed list to check whether the mode is valid for the connector.
1866           </para>
1867         </listitem>
1868       </itemizedlist>
1869     </sect2>
1870     <sect2>
1871       <title>CRTC Helper Operations</title>
1872       <itemizedlist>
1873         <listitem id="drm-helper-crtc-mode-fixup">
1874           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_crtc *crtc,
1875                        const struct drm_display_mode *mode,
1876                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1877           <para>
1878             Let CRTCs adjust the requested mode or reject it completely. This
1879             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1880             adjusted) or false if it is rejected.
1881           </para>
1882           <para>
1883             The <methodname>mode_fixup</methodname> operation should reject the
1884             mode if it can't reasonably use it. The definition of "reasonable"
1885             is currently fuzzy in this context. One possible behaviour would be
1886             to set the adjusted mode to the panel timings when a fixed-mode
1887             panel is used with hardware capable of scaling. Another behaviour
1888             would be to accept any input mode and adjust it to the closest mode
1889             supported by the hardware (FIXME: This needs to be clarified).
1890           </para>
1891         </listitem>
1892         <listitem>
1893           <synopsis>int (*mode_set_base)(struct drm_crtc *crtc, int x, int y,
1894                      struct drm_framebuffer *old_fb)</synopsis>
1895           <para>
1896             Move the CRTC on the current frame buffer (stored in
1897             <literal>crtc-&gt;fb</literal>) to position (x,y). Any of the frame
1898             buffer, x position or y position may have been modified.
1899           </para>
1900           <para>
1901             This helper operation is optional. If not provided, the
1902             <function>drm_crtc_helper_set_config</function> function will fall
1903             back to the <methodname>mode_set</methodname> helper operation.
1904           </para>
1905           <note><para>
1906             FIXME: Why are x and y passed as arguments, as they can be accessed
1907             through <literal>crtc-&gt;x</literal> and
1908             <literal>crtc-&gt;y</literal>?
1909           </para></note>
1910         </listitem>
1911         <listitem>
1912           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1913           <para>
1914             Prepare the CRTC for mode setting. This operation is called after
1915             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1916             device-specific operations required before setting the new mode.
1917           </para>
1918         </listitem>
1919         <listitem>
1920           <synopsis>int (*mode_set)(struct drm_crtc *crtc, struct drm_display_mode *mode,
1921                 struct drm_display_mode *adjusted_mode, int x, int y,
1922                 struct drm_framebuffer *old_fb);</synopsis>
1923           <para>
1924             Set a new mode, position and frame buffer. Depending on the device
1925             requirements, the mode can be stored internally by the driver and
1926             applied in the <methodname>commit</methodname> operation, or
1927             programmed to the hardware immediately.
1928           </para>
1929           <para>
1930             The <methodname>mode_set</methodname> operation returns 0 on success
1931             or a negative error code if an error occurs.
1932           </para>
1933         </listitem>
1934         <listitem>
1935           <synopsis>void (*commit)(struct drm_crtc *crtc);</synopsis>
1936           <para>
1937             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1938             Upon return the device must use the new mode and be fully
1939             operational.
1940           </para>
1941         </listitem>
1942       </itemizedlist>
1943     </sect2>
1944     <sect2>
1945       <title>Encoder Helper Operations</title>
1946       <itemizedlist>
1947         <listitem>
1948           <synopsis>bool (*mode_fixup)(struct drm_encoder *encoder,
1949                        const struct drm_display_mode *mode,
1950                        struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1951           <para>
1952             Let encoders adjust the requested mode or reject it completely. This
1953             operation returns true if the mode is accepted (possibly after being
1954             adjusted) or false if it is rejected. See the
1955             <link linkend="drm-helper-crtc-mode-fixup">mode_fixup CRTC helper
1956             operation</link> for an explanation of the allowed adjustments.
1957           </para>
1958         </listitem>
1959         <listitem>
1960           <synopsis>void (*prepare)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1961           <para>
1962             Prepare the encoder for mode setting. This operation is called after
1963             validating the requested mode. Drivers use it to perform
1964             device-specific operations required before setting the new mode.
1965           </para>
1966         </listitem>
1967         <listitem>
1968           <synopsis>void (*mode_set)(struct drm_encoder *encoder,
1969                  struct drm_display_mode *mode,
1970                  struct drm_display_mode *adjusted_mode);</synopsis>
1971           <para>
1972             Set a new mode. Depending on the device requirements, the mode can
1973             be stored internally by the driver and applied in the
1974             <methodname>commit</methodname> operation, or programmed to the
1975             hardware immediately.
1976           </para>
1977         </listitem>
1978         <listitem>
1979           <synopsis>void (*commit)(struct drm_encoder *encoder);</synopsis>
1980           <para>
1981             Commit a mode. This operation is called after setting the new mode.
1982             Upon return the device must use the new mode and be fully
1983             operational.
1984           </para>
1985         </listitem>
1986       </itemizedlist>
1987     </sect2>
1988     <sect2>
1989       <title>Connector Helper Operations</title>
1990       <itemizedlist>
1991         <listitem>
1992           <synopsis>struct drm_encoder *(*best_encoder)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
1993           <para>
1994             Return a pointer to the best encoder for the connecter. Device that
1995             map connectors to encoders 1:1 simply return the pointer to the
1996             associated encoder. This operation is mandatory.
1997           </para>
1998         </listitem>
1999         <listitem>
2000           <synopsis>int (*get_modes)(struct drm_connector *connector);</synopsis>
2001           <para>
2002             Fill the connector's <structfield>probed_modes</structfield> list
2003             by parsing EDID data with <function>drm_add_edid_modes</function> or
2004             calling <function>drm_mode_probed_add</function> directly for every
2005             supported mode and return the number of modes it has detected. This
2006             operation is mandatory.
2007           </para>
2008           <para>
2009             When adding modes manually the driver creates each mode with a call to
2010             <function>drm_mode_create</function> and must fill the following fields.
2011             <itemizedlist>
2012               <listitem>
2013                 <synopsis>__u32 type;</synopsis>
2014                 <para>
2015                   Mode type bitmask, a combination of
2016                   <variablelist>
2017                     <varlistentry>
2018                       <term>DRM_MODE_TYPE_BUILTIN</term>
2019                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2020                     </varlistentry>
2021                     <varlistentry>
2022                       <term>DRM_MODE_TYPE_CLOCK_C</term>
2023                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2024                     </varlistentry>
2025                     <varlistentry>
2026                       <term>DRM_MODE_TYPE_CRTC_C</term>
2027                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2028                     </varlistentry>
2029                     <varlistentry>
2030                       <term>
2031         DRM_MODE_TYPE_PREFERRED - The preferred mode for the connector
2032                       </term>
2033                       <listitem>
2034                         <para>not used?</para>
2035                       </listitem>
2036                     </varlistentry>
2037                     <varlistentry>
2038                       <term>DRM_MODE_TYPE_DEFAULT</term>
2039                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2040                     </varlistentry>
2041                     <varlistentry>
2042                       <term>DRM_MODE_TYPE_USERDEF</term>
2043                       <listitem><para>not used?</para></listitem>
2044                     </varlistentry>
2045                     <varlistentry>
2046                       <term>DRM_MODE_TYPE_DRIVER</term>
2047                       <listitem>
2048                         <para>
2049                           The mode has been created by the driver (as opposed to
2050                           to user-created modes).
2051                         </para>
2052                       </listitem>
2053                     </varlistentry>
2054                   </variablelist>
2055                   Drivers must set the DRM_MODE_TYPE_DRIVER bit for all modes they
2056                   create, and set the DRM_MODE_TYPE_PREFERRED bit for the preferred
2057                   mode.
2058                 </para>
2059               </listitem>
2060               <listitem>
2061                 <synopsis>__u32 clock;</synopsis>
2062                 <para>Pixel clock frequency in kHz unit</para>
2063               </listitem>
2064               <listitem>
2065                 <synopsis>__u16 hdisplay, hsync_start, hsync_end, htotal;
2066     __u16 vdisplay, vsync_start, vsync_end, vtotal;</synopsis>
2067                 <para>Horizontal and vertical timing information</para>
2068                 <screen><![CDATA[
2069              Active                 Front           Sync           Back
2070              Region                 Porch                          Porch
2071     <-----------------------><----------------><-------------><-------------->
2072
2073       //////////////////////|
2074      ////////////////////// |
2075     //////////////////////  |..................               ................
2076                                                _______________
2077
2078     <----- [hv]display ----->
2079     <------------- [hv]sync_start ------------>
2080     <--------------------- [hv]sync_end --------------------->
2081     <-------------------------------- [hv]total ----------------------------->
2082 ]]></screen>
2083               </listitem>
2084               <listitem>
2085                 <synopsis>__u16 hskew;
2086     __u16 vscan;</synopsis>
2087                 <para>Unknown</para>
2088               </listitem>
2089               <listitem>
2090                 <synopsis>__u32 flags;</synopsis>
2091                 <para>
2092                   Mode flags, a combination of
2093                   <variablelist>
2094                     <varlistentry>
2095                       <term>DRM_MODE_FLAG_PHSYNC</term>
2096                       <listitem><para>
2097                         Horizontal sync is active high
2098                       </para></listitem>
2099                     </varlistentry>
2100                     <varlistentry>
2101                       <term>DRM_MODE_FLAG_NHSYNC</term>
2102                       <listitem><para>
2103                         Horizontal sync is active low
2104                       </para></listitem>
2105                     </varlistentry>
2106                     <varlistentry>
2107                       <term>DRM_MODE_FLAG_PVSYNC</term>
2108                       <listitem><para>
2109                         Vertical sync is active high
2110                       </para></listitem>
2111                     </varlistentry>
2112                     <varlistentry>
2113                       <term>DRM_MODE_FLAG_NVSYNC</term>
2114                       <listitem><para>
2115                         Vertical sync is active low
2116                       </para></listitem>
2117                     </varlistentry>
2118                     <varlistentry>
2119                       <term>DRM_MODE_FLAG_INTERLACE</term>
2120                       <listitem><para>
2121                         Mode is interlaced
2122                       </para></listitem>
2123                     </varlistentry>
2124                     <varlistentry>
2125                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLSCAN</term>
2126                       <listitem><para>
2127                         Mode uses doublescan
2128                       </para></listitem>
2129                     </varlistentry>
2130                     <varlistentry>
2131                       <term>DRM_MODE_FLAG_CSYNC</term>
2132                       <listitem><para>
2133                         Mode uses composite sync
2134                       </para></listitem>
2135                     </varlistentry>
2136                     <varlistentry>
2137                       <term>DRM_MODE_FLAG_PCSYNC</term>
2138                       <listitem><para>
2139                         Composite sync is active high
2140                       </para></listitem>
2141                     </varlistentry>
2142                     <varlistentry>
2143                       <term>DRM_MODE_FLAG_NCSYNC</term>
2144                       <listitem><para>
2145                         Composite sync is active low
2146                       </para></listitem>
2147                     </varlistentry>
2148                     <varlistentry>
2149                       <term>DRM_MODE_FLAG_HSKEW</term>
2150                       <listitem><para>
2151                         hskew provided (not used?)
2152                       </para></listitem>
2153                     </varlistentry>
2154                     <varlistentry>
2155                       <term>DRM_MODE_FLAG_BCAST</term>
2156                       <listitem><para>
2157                         not used?
2158                       </para></listitem>
2159                     </varlistentry>
2160                     <varlistentry>
2161                       <term>DRM_MODE_FLAG_PIXMUX</term>
2162                       <listitem><para>
2163                         not used?
2164                       </para></listitem>
2165                     </varlistentry>
2166                     <varlistentry>
2167                       <term>DRM_MODE_FLAG_DBLCLK</term>
2168                       <listitem><para>
2169                         not used?
2170                       </para></listitem>
2171                     </varlistentry>
2172                     <varlistentry>
2173                       <term>DRM_MODE_FLAG_CLKDIV2</term>
2174                       <listitem><para>
2175                         ?
2176                       </para></listitem>
2177                     </varlistentry>
2178                   </variablelist>
2179                 </para>
2180                 <para>
2181                   Note that modes marked with the INTERLACE or DBLSCAN flags will be
2182                   filtered out by
2183                   <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function> if
2184                   the connector's <structfield>interlace_allowed</structfield> or
2185                   <structfield>doublescan_allowed</structfield> field is set to 0.
2186                 </para>
2187               </listitem>
2188               <listitem>
2189                 <synopsis>char name[DRM_DISPLAY_MODE_LEN];</synopsis>
2190                 <para>
2191                   Mode name. The driver must call
2192                   <function>drm_mode_set_name</function> to fill the mode name from
2193                   <structfield>hdisplay</structfield>,
2194                   <structfield>vdisplay</structfield> and interlace flag after
2195                   filling the corresponding fields.
2196                 </para>
2197               </listitem>
2198             </itemizedlist>
2199           </para>
2200           <para>
2201             The <structfield>vrefresh</structfield> value is computed by
2202             <function>drm_helper_probe_single_connector_modes</function>.
2203           </para>
2204           <para>
2205             When parsing EDID data, <function>drm_add_edid_modes</function> fill the
2206             connector <structfield>display_info</structfield>
2207             <structfield>width_mm</structfield> and
2208             <structfield>height_mm</structfield> fields. When creating modes
2209             manually the <methodname>get_modes</methodname> helper operation must
2210             set the <structfield>display_info</structfield>
2211             <structfield>width_mm</structfield> and
2212             <structfield>height_mm</structfield> fields if they haven't been set
2213             already (for instance at initialization time when a fixed-size panel is
2214             attached to the connector). The mode <structfield>width_mm</structfield>
2215             and <structfield>height_mm</structfield> fields are only used internally
2216             during EDID parsing and should not be set when creating modes manually.
2217           </para>
2218         </listitem>
2219         <listitem>
2220           <synopsis>int (*mode_valid)(struct drm_connector *connector,
2221                   struct drm_display_mode *mode);</synopsis>
2222           <para>
2223             Verify whether a mode is valid for the connector. Return MODE_OK for
2224             supported modes and one of the enum drm_mode_status values (MODE_*)
2225             for unsupported modes. This operation is mandatory.
2226           </para>
2227           <para>
2228             As the mode rejection reason is currently not used beside for
2229             immediately removing the unsupported mode, an implementation can
2230             return MODE_BAD regardless of the exact reason why the mode is not
2231             valid.
2232           </para>
2233           <note><para>
2234             Note that the <methodname>mode_valid</methodname> helper operation is
2235             only called for modes detected by the device, and
2236             <emphasis>not</emphasis> for modes set by the user through the CRTC
2237             <methodname>set_config</methodname> operation.
2238           </para></note>
2239         </listitem>
2240       </itemizedlist>
2241     </sect2>
2242     <sect2>
2243       <title>Modeset Helper Functions Reference</title>
2244 !Edrivers/gpu/drm/drm_crtc_helper.c
2245     </sect2>
2246     <sect2>
2247       <title>fbdev Helper Functions Reference</title>
2248 !Pdrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c fbdev helpers
2249 !Edrivers/gpu/drm/drm_fb_helper.c
2250 !Iinclude/drm/drm_fb_helper.h
2251     </sect2>
2252     <sect2>
2253       <title>Display Port Helper Functions Reference</title>
2254 !Pdrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c dp helpers
2255 !Iinclude/drm/drm_dp_helper.h
2256 !Edrivers/gpu/drm/drm_dp_helper.c
2257     </sect2>
2258     <sect2>
2259       <title>EDID Helper Functions Reference</title>
2260 !Edrivers/gpu/drm/drm_edid.c
2261     </sect2>
2262     <sect2>
2263       <title>Rectangle Utilities Reference</title>
2264 !Pinclude/drm/drm_rect.h rect utils
2265 !Iinclude/drm/drm_rect.h
2266 !Edrivers/gpu/drm/drm_rect.c
2267     </sect2>
2268     <sect2>
2269       <title>Flip-work Helper Reference</title>
2270 !Pinclude/drm/drm_flip_work.h flip utils
2271 !Iinclude/drm/drm_flip_work.h
2272 !Edrivers/gpu/drm/drm_flip_work.c
2273     </sect2>
2274     <sect2>
2275       <title>HDMI Infoframes Helper Reference</title>
2276       <para>
2277         Strictly speaking this is not a DRM helper library but generally useable
2278         by any driver interfacing with HDMI outputs like v4l or alsa drivers.
2279         But it nicely fits into the overall topic of mode setting helper
2280         libraries and hence is also included here.
2281       </para>
2282 !Iinclude/linux/hdmi.h
2283 !Edrivers/video/hdmi.c
2284     </sect2>
2285   </sect1>
2286
2287   <!-- Internals: kms properties -->
2288
2289   <sect1 id="drm-kms-properties">
2290     <title>KMS Properties</title>
2291     <para>
2292       Drivers may need to expose additional parameters to applications than
2293       those described in the previous sections. KMS supports attaching
2294       properties to CRTCs, connectors and planes and offers a userspace API to
2295       list, get and set the property values.
2296     </para>
2297     <para>
2298       Properties are identified by a name that uniquely defines the property
2299       purpose, and store an associated value. For all property types except blob
2300       properties the value is a 64-bit unsigned integer.
2301     </para>
2302     <para>
2303       KMS differentiates between properties and property instances. Drivers
2304       first create properties and then create and associate individual instances
2305       of those properties to objects. A property can be instantiated multiple
2306       times and associated with different objects. Values are stored in property
2307       instances, and all other property information are stored in the propery
2308       and shared between all instances of the property.
2309     </para>
2310     <para>
2311       Every property is created with a type that influences how the KMS core
2312       handles the property. Supported property types are
2313       <variablelist>
2314         <varlistentry>
2315           <term>DRM_MODE_PROP_RANGE</term>
2316           <listitem><para>Range properties report their minimum and maximum
2317             admissible values. The KMS core verifies that values set by
2318             application fit in that range.</para></listitem>
2319         </varlistentry>
2320         <varlistentry>
2321           <term>DRM_MODE_PROP_ENUM</term>
2322           <listitem><para>Enumerated properties take a numerical value that
2323             ranges from 0 to the number of enumerated values defined by the
2324             property minus one, and associate a free-formed string name to each
2325             value. Applications can retrieve the list of defined value-name pairs
2326             and use the numerical value to get and set property instance values.
2327             </para></listitem>
2328         </varlistentry>
2329         <varlistentry>
2330           <term>DRM_MODE_PROP_BITMASK</term>
2331           <listitem><para>Bitmask properties are enumeration properties that
2332             additionally restrict all enumerated values to the 0..63 range.
2333             Bitmask property instance values combine one or more of the
2334             enumerated bits defined by the property.</para></listitem>
2335         </varlistentry>
2336         <varlistentry>
2337           <term>DRM_MODE_PROP_BLOB</term>
2338           <listitem><para>Blob properties store a binary blob without any format
2339             restriction. The binary blobs are created as KMS standalone objects,
2340             and blob property instance values store the ID of their associated
2341             blob object.</para>
2342             <para>Blob properties are only used for the connector EDID property
2343             and cannot be created by drivers.</para></listitem>
2344         </varlistentry>
2345       </variablelist>
2346     </para>
2347     <para>
2348       To create a property drivers call one of the following functions depending
2349       on the property type. All property creation functions take property flags
2350       and name, as well as type-specific arguments.
2351       <itemizedlist>
2352         <listitem>
2353           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_range(struct drm_device *dev, int flags,
2354                                                const char *name,
2355                                                uint64_t min, uint64_t max);</synopsis>
2356           <para>Create a range property with the given minimum and maximum
2357             values.</para>
2358         </listitem>
2359         <listitem>
2360           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_enum(struct drm_device *dev, int flags,
2361                                               const char *name,
2362                                               const struct drm_prop_enum_list *props,
2363                                               int num_values);</synopsis>
2364           <para>Create an enumerated property. The <parameter>props</parameter>
2365             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2366             value-name pairs.</para>
2367         </listitem>
2368         <listitem>
2369           <synopsis>struct drm_property *drm_property_create_bitmask(struct drm_device *dev,
2370                                                  int flags, const char *name,
2371                                                  const struct drm_prop_enum_list *props,
2372                                                  int num_values);</synopsis>
2373           <para>Create a bitmask property. The <parameter>props</parameter>
2374             argument points to an array of <parameter>num_values</parameter>
2375             value-name pairs.</para>
2376         </listitem>
2377       </itemizedlist>
2378     </para>
2379     <para>
2380       Properties can additionally be created as immutable, in which case they
2381       will be read-only for applications but can be modified by the driver. To
2382       create an immutable property drivers must set the DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE
2383       flag at property creation time.
2384     </para>
2385     <para>
2386       When no array of value-name pairs is readily available at property
2387       creation time for enumerated or range properties, drivers can create
2388       the property using the <function>drm_property_create</function> function
2389       and manually add enumeration value-name pairs by calling the
2390       <function>drm_property_add_enum</function> function. Care must be taken to
2391       properly specify the property type through the <parameter>flags</parameter>
2392       argument.
2393     </para>
2394     <para>
2395       After creating properties drivers can attach property instances to CRTC,
2396       connector and plane objects by calling the
2397       <function>drm_object_attach_property</function>. The function takes a
2398       pointer to the target object, a pointer to the previously created property
2399       and an initial instance value.
2400     </para>
2401   </sect1>
2402
2403   <!-- Internals: vertical blanking -->
2404
2405   <sect1 id="drm-vertical-blank">
2406     <title>Vertical Blanking</title>
2407     <para>
2408       Vertical blanking plays a major role in graphics rendering. To achieve
2409       tear-free display, users must synchronize page flips and/or rendering to
2410       vertical blanking. The DRM API offers ioctls to perform page flips
2411       synchronized to vertical blanking and wait for vertical blanking.
2412     </para>
2413     <para>
2414       The DRM core handles most of the vertical blanking management logic, which
2415       involves filtering out spurious interrupts, keeping race-free blanking
2416       counters, coping with counter wrap-around and resets and keeping use
2417       counts. It relies on the driver to generate vertical blanking interrupts
2418       and optionally provide a hardware vertical blanking counter. Drivers must
2419       implement the following operations.
2420     </para>
2421     <itemizedlist>
2422       <listitem>
2423         <synopsis>int (*enable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);
2424 void (*disable_vblank) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2425         <para>
2426           Enable or disable vertical blanking interrupts for the given CRTC.
2427         </para>
2428       </listitem>
2429       <listitem>
2430         <synopsis>u32 (*get_vblank_counter) (struct drm_device *dev, int crtc);</synopsis>
2431         <para>
2432           Retrieve the value of the vertical blanking counter for the given
2433           CRTC. If the hardware maintains a vertical blanking counter its value
2434           should be returned. Otherwise drivers can use the
2435           <function>drm_vblank_count</function> helper function to handle this
2436           operation.
2437         </para>
2438       </listitem>
2439     </itemizedlist>
2440     <para>
2441       Drivers must initialize the vertical blanking handling core with a call to
2442       <function>drm_vblank_init</function> in their
2443       <methodname>load</methodname> operation. The function will set the struct
2444       <structname>drm_device</structname>
2445       <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> field to 0. This will
2446       keep vertical blanking interrupts enabled permanently until the first mode
2447       set operation, where <structfield>vblank_disable_allowed</structfield> is
2448       set to 1. The reason behind this is not clear. Drivers can set the field
2449       to 1 after <function>calling drm_vblank_init</function> to make vertical
2450       blanking interrupts dynamically managed from the beginning.
2451     </para>
2452     <para>
2453       Vertical blanking interrupts can be enabled by the DRM core or by drivers
2454       themselves (for instance to handle page flipping operations). The DRM core
2455       maintains a vertical blanking use count to ensure that the interrupts are
2456       not disabled while a user still needs them. To increment the use count,
2457       drivers call <function>drm_vblank_get</function>. Upon return vertical
2458       blanking interrupts are guaranteed to be enabled.
2459     </para>
2460     <para>
2461       To decrement the use count drivers call
2462       <function>drm_vblank_put</function>. Only when the use count drops to zero
2463       will the DRM core disable the vertical blanking interrupts after a delay
2464       by scheduling a timer. The delay is accessible through the vblankoffdelay
2465       module parameter or the <varname>drm_vblank_offdelay</varname> global
2466       variable and expressed in milliseconds. Its default value is 5000 ms.
2467     </para>
2468     <para>
2469       When a vertical blanking interrupt occurs drivers only need to call the
2470       <function>drm_handle_vblank</function> function to account for the
2471       interrupt.
2472     </para>
2473     <para>
2474       Resources allocated by <function>drm_vblank_init</function> must be freed
2475       with a call to <function>drm_vblank_cleanup</function> in the driver
2476       <methodname>unload</methodname> operation handler.
2477     </para>
2478   </sect1>
2479
2480   <!-- Internals: open/close, file operations and ioctls -->
2481
2482   <sect1>
2483     <title>Open/Close, File Operations and IOCTLs</title>
2484     <sect2>
2485       <title>Open and Close</title>
2486       <synopsis>int (*firstopen) (struct drm_device *);
2487 void (*lastclose) (struct drm_device *);
2488 int (*open) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2489 void (*preclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);
2490 void (*postclose) (struct drm_device *, struct drm_file *);</synopsis>
2491       <abstract>Open and close handlers. None of those methods are mandatory.
2492       </abstract>
2493       <para>
2494         The <methodname>firstopen</methodname> method is called by the DRM core
2495         for legacy UMS (User Mode Setting) drivers only when an application
2496         opens a device that has no other opened file handle. UMS drivers can
2497         implement it to acquire device resources. KMS drivers can't use the
2498         method and must acquire resources in the <methodname>load</methodname>
2499         method instead.
2500       </para>
2501       <para>
2502         Similarly the <methodname>lastclose</methodname> method is called when
2503         the last application holding a file handle opened on the device closes
2504         it, for both UMS and KMS drivers. Additionally, the method is also
2505         called at module unload time or, for hot-pluggable devices, when the
2506         device is unplugged. The <methodname>firstopen</methodname> and
2507         <methodname>lastclose</methodname> calls can thus be unbalanced.
2508       </para>
2509       <para>
2510         The <methodname>open</methodname> method is called every time the device
2511         is opened by an application. Drivers can allocate per-file private data
2512         in this method and store them in the struct
2513         <structname>drm_file</structname> <structfield>driver_priv</structfield>
2514         field. Note that the <methodname>open</methodname> method is called
2515         before <methodname>firstopen</methodname>.
2516       </para>
2517       <para>
2518         The close operation is split into <methodname>preclose</methodname> and
2519         <methodname>postclose</methodname> methods. Drivers must stop and
2520         cleanup all per-file operations in the <methodname>preclose</methodname>
2521         method. For instance pending vertical blanking and page flip events must
2522         be cancelled. No per-file operation is allowed on the file handle after
2523         returning from the <methodname>preclose</methodname> method.
2524       </para>
2525       <para>
2526         Finally the <methodname>postclose</methodname> method is called as the
2527         last step of the close operation, right before calling the
2528         <methodname>lastclose</methodname> method if no other open file handle
2529         exists for the device. Drivers that have allocated per-file private data
2530         in the <methodname>open</methodname> method should free it here.
2531       </para>
2532       <para>
2533         The <methodname>lastclose</methodname> method should restore CRTC and
2534         plane properties to default value, so that a subsequent open of the
2535         device will not inherit state from the previous user. It can also be
2536         used to execute delayed power switching state changes, e.g. in
2537         conjunction with the vga-switcheroo infrastructure. Beyond that KMS
2538         drivers should not do any further cleanup. Only legacy UMS drivers might
2539         need to clean up device state so that the vga console or an independent
2540         fbdev driver could take over.
2541       </para>
2542     </sect2>
2543     <sect2>
2544       <title>File Operations</title>
2545       <synopsis>const struct file_operations *fops</synopsis>
2546       <abstract>File operations for the DRM device node.</abstract>
2547       <para>
2548         Drivers must define the file operations structure that forms the DRM
2549         userspace API entry point, even though most of those operations are
2550         implemented in the DRM core. The <methodname>open</methodname>,
2551         <methodname>release</methodname> and <methodname>ioctl</methodname>
2552         operations are handled by
2553         <programlisting>
2554         .owner = THIS_MODULE,
2555         .open = drm_open,
2556         .release = drm_release,
2557         .unlocked_ioctl = drm_ioctl,
2558   #ifdef CONFIG_COMPAT
2559         .compat_ioctl = drm_compat_ioctl,
2560   #endif
2561         </programlisting>
2562       </para>
2563       <para>
2564         Drivers that implement private ioctls that requires 32/64bit
2565         compatibility support must provide their own
2566         <methodname>compat_ioctl</methodname> handler that processes private
2567         ioctls and calls <function>drm_compat_ioctl</function> for core ioctls.
2568       </para>
2569       <para>
2570         The <methodname>read</methodname> and <methodname>poll</methodname>
2571         operations provide support for reading DRM events and polling them. They
2572         are implemented by
2573         <programlisting>
2574         .poll = drm_poll,
2575         .read = drm_read,
2576         .llseek = no_llseek,
2577         </programlisting>
2578       </para>
2579       <para>
2580         The memory mapping implementation varies depending on how the driver
2581         manages memory. Pre-GEM drivers will use <function>drm_mmap</function>,
2582         while GEM-aware drivers will use <function>drm_gem_mmap</function>. See
2583         <xref linkend="drm-gem"/>.
2584         <programlisting>
2585         .mmap = drm_gem_mmap,
2586         </programlisting>
2587       </para>
2588       <para>
2589         No other file operation is supported by the DRM API.
2590       </para>
2591     </sect2>
2592     <sect2>
2593       <title>IOCTLs</title>
2594       <synopsis>struct drm_ioctl_desc *ioctls;
2595 int num_ioctls;</synopsis>
2596       <abstract>Driver-specific ioctls descriptors table.</abstract>
2597       <para>
2598         Driver-specific ioctls numbers start at DRM_COMMAND_BASE. The ioctls
2599         descriptors table is indexed by the ioctl number offset from the base
2600         value. Drivers can use the DRM_IOCTL_DEF_DRV() macro to initialize the
2601         table entries.
2602       </para>
2603       <para>
2604         <programlisting>DRM_IOCTL_DEF_DRV(ioctl, func, flags)</programlisting>
2605         <para>
2606           <parameter>ioctl</parameter> is the ioctl name. Drivers must define
2607           the DRM_##ioctl and DRM_IOCTL_##ioctl macros to the ioctl number
2608           offset from DRM_COMMAND_BASE and the ioctl number respectively. The
2609           first macro is private to the device while the second must be exposed
2610           to userspace in a public header.
2611         </para>
2612         <para>
2613           <parameter>func</parameter> is a pointer to the ioctl handler function
2614           compatible with the <type>drm_ioctl_t</type> type.
2615           <programlisting>typedef int drm_ioctl_t(struct drm_device *dev, void *data,
2616                 struct drm_file *file_priv);</programlisting>
2617         </para>
2618         <para>
2619           <parameter>flags</parameter> is a bitmask combination of the following
2620           values. It restricts how the ioctl is allowed to be called.
2621           <itemizedlist>
2622             <listitem><para>
2623               DRM_AUTH - Only authenticated callers allowed
2624             </para></listitem>
2625             <listitem><para>
2626               DRM_MASTER - The ioctl can only be called on the master file
2627               handle
2628             </para></listitem>
2629             <listitem><para>
2630               DRM_ROOT_ONLY - Only callers with the SYSADMIN capability allowed
2631             </para></listitem>
2632             <listitem><para>
2633               DRM_CONTROL_ALLOW - The ioctl can only be called on a control
2634               device
2635             </para></listitem>
2636             <listitem><para>
2637               DRM_UNLOCKED - The ioctl handler will be called without locking
2638               the DRM global mutex
2639             </para></listitem>
2640           </itemizedlist>
2641         </para>
2642       </para>
2643     </sect2>
2644   </sect1>
2645   <sect1>
2646     <title>Legacy Support Code</title>
2647     <para>
2648       The section very brievely covers some of the old legacy support code which
2649       is only used by old DRM drivers which have done a so-called shadow-attach
2650       to the underlying device instead of registering as a real driver. This
2651       also includes some of the old generic buffer mangement and command
2652       submission code. Do not use any of this in new and modern drivers.
2653     </para>
2654
2655     <sect2>
2656       <title>Legacy Suspend/Resume</title>
2657       <para>
2658         The DRM core provides some suspend/resume code, but drivers wanting full
2659         suspend/resume support should provide save() and restore() functions.
2660         These are called at suspend, hibernate, or resume time, and should perform
2661         any state save or restore required by your device across suspend or
2662         hibernate states.
2663       </para>
2664       <synopsis>int (*suspend) (struct drm_device *, pm_message_t state);
2665   int (*resume) (struct drm_device *);</synopsis>
2666       <para>
2667         Those are legacy suspend and resume methods which
2668         <emphasis>only</emphasis> work with the legacy shadow-attach driver
2669         registration functions. New driver should use the power management
2670         interface provided by their bus type (usually through
2671         the struct <structname>device_driver</structname> dev_pm_ops) and set
2672         these methods to NULL.
2673       </para>
2674     </sect2>
2675
2676     <sect2>
2677       <title>Legacy DMA Services</title>
2678       <para>
2679         This should cover how DMA mapping etc. is supported by the core.
2680         These functions are deprecated and should not be used.
2681       </para>
2682     </sect2>
2683   </sect1>
2684   </chapter>
2685
2686 <!-- TODO
2687
2688 - Add a glossary
2689 - Document the struct_mutex catch-all lock
2690 - Document connector properties
2691
2692 - Why is the load method optional?
2693 - What are drivers supposed to set the initial display state to, and how?
2694   Connector's DPMS states are not initialized and are thus equal to
2695   DRM_MODE_DPMS_ON. The fbcon compatibility layer calls
2696   drm_helper_disable_unused_functions(), which disables unused encoders and
2697   CRTCs, but doesn't touch the connectors' DPMS state, and
2698   drm_helper_connector_dpms() in reaction to fbdev blanking events. Do drivers
2699   that don't implement (or just don't use) fbcon compatibility need to call
2700   those functions themselves?
2701 - KMS drivers must call drm_vblank_pre_modeset() and drm_vblank_post_modeset()
2702   around mode setting. Should this be done in the DRM core?
2703 - vblank_disable_allowed is set to 1 in the first drm_vblank_post_modeset()
2704   call and never set back to 0. It seems to be safe to permanently set it to 1
2705   in drm_vblank_init() for KMS driver, and it might be safe for UMS drivers as
2706   well. This should be investigated.
2707 - crtc and connector .save and .restore operations are only used internally in
2708   drivers, should they be removed from the core?
2709 - encoder mid-layer .save and .restore operations are only used internally in
2710   drivers, should they be removed from the core?
2711 - encoder mid-layer .detect operation is only used internally in drivers,
2712   should it be removed from the core?
2713 -->
2714
2715   <!-- External interfaces -->
2716
2717   <chapter id="drmExternals">
2718     <title>Userland interfaces</title>
2719     <para>
2720       The DRM core exports several interfaces to applications,
2721       generally intended to be used through corresponding libdrm
2722       wrapper functions.  In addition, drivers export device-specific
2723       interfaces for use by userspace drivers &amp; device-aware
2724       applications through ioctls and sysfs files.
2725     </para>
2726     <para>
2727       External interfaces include: memory mapping, context management,
2728       DMA operations, AGP management, vblank control, fence
2729       management, memory management, and output management.
2730     </para>
2731     <para>
2732       Cover generic ioctls and sysfs layout here.  We only need high-level
2733       info, since man pages should cover the rest.
2734     </para>
2735
2736   <!-- External: render nodes -->
2737
2738     <sect1>
2739       <title>Render nodes</title>
2740       <para>
2741         DRM core provides multiple character-devices for user-space to use.
2742         Depending on which device is opened, user-space can perform a different
2743         set of operations (mainly ioctls). The primary node is always created
2744         and called card&lt;num&gt;. Additionally, a currently
2745         unused control node, called controlD&lt;num&gt; is also
2746         created. The primary node provides all legacy operations and
2747         historically was the only interface used by userspace. With KMS, the
2748         control node was introduced. However, the planned KMS control interface
2749         has never been written and so the control node stays unused to date.
2750       </para>
2751       <para>
2752         With the increased use of offscreen renderers and GPGPU applications,
2753         clients no longer require running compositors or graphics servers to
2754         make use of a GPU. But the DRM API required unprivileged clients to
2755         authenticate to a DRM-Master prior to getting GPU access. To avoid this
2756         step and to grant clients GPU access without authenticating, render
2757         nodes were introduced. Render nodes solely serve render clients, that
2758         is, no modesetting or privileged ioctls can be issued on render nodes.
2759         Only non-global rendering commands are allowed. If a driver supports
2760         render nodes, it must advertise it via the DRIVER_RENDER
2761         DRM driver capability. If not supported, the primary node must be used
2762         for render clients together with the legacy drmAuth authentication
2763         procedure.
2764       </para>
2765       <para>
2766         If a driver advertises render node support, DRM core will create a
2767         separate render node called renderD&lt;num&gt;. There will
2768         be one render node per device. No ioctls except  PRIME-related ioctls
2769         will be allowed on this node. Especially GEM_OPEN will be
2770         explicitly prohibited. Render nodes are designed to avoid the
2771         buffer-leaks, which occur if clients guess the flink names or mmap
2772         offsets on the legacy interface. Additionally to this basic interface,
2773         drivers must mark their driver-dependent render-only ioctls as
2774         DRM_RENDER_ALLOW so render clients can use them. Driver
2775         authors must be careful not to allow any privileged ioctls on render
2776         nodes.
2777       </para>
2778       <para>
2779         With render nodes, user-space can now control access to the render node
2780         via basic file-system access-modes. A running graphics server which
2781         authenticates clients on the privileged primary/legacy node is no longer
2782         required. Instead, a client can open the render node and is immediately
2783         granted GPU access. Communication between clients (or servers) is done
2784         via PRIME. FLINK from render node to legacy node is not supported. New
2785         clients must not use the insecure FLINK interface.
2786       </para>
2787       <para>
2788         Besides dropping all modeset/global ioctls, render nodes also drop the
2789         DRM-Master concept. There is no reason to associate render clients with
2790         a DRM-Master as they are independent of any graphics server. Besides,
2791         they must work without any running master, anyway.
2792         Drivers must be able to run without a master object if they support
2793         render nodes. If, on the other hand, a driver requires shared state
2794         between clients which is visible to user-space and accessible beyond
2795         open-file boundaries, they cannot support render nodes.
2796       </para>
2797     </sect1>
2798
2799   <!-- External: vblank handling -->
2800
2801     <sect1>
2802       <title>VBlank event handling</title>
2803       <para>
2804         The DRM core exposes two vertical blank related ioctls:
2805         <variablelist>
2806           <varlistentry>
2807             <term>DRM_IOCTL_WAIT_VBLANK</term>
2808             <listitem>
2809               <para>
2810                 This takes a struct drm_wait_vblank structure as its argument,
2811                 and it is used to block or request a signal when a specified
2812                 vblank event occurs.
2813               </para>
2814             </listitem>
2815           </varlistentry>
2816           <varlistentry>
2817             <term>DRM_IOCTL_MODESET_CTL</term>
2818             <listitem>
2819               <para>
2820                 This should be called by application level drivers before and
2821                 after mode setting, since on many devices the vertical blank
2822                 counter is reset at that time.  Internally, the DRM snapshots
2823                 the last vblank count when the ioctl is called with the
2824                 _DRM_PRE_MODESET command, so that the counter won't go backwards
2825                 (which is dealt with when _DRM_POST_MODESET is used).
2826               </para>
2827             </listitem>
2828           </varlistentry>
2829         </variablelist>
2830 <!--!Edrivers/char/drm/drm_irq.c-->
2831       </para>
2832     </sect1>
2833
2834   </chapter>
2835 </part>
2836 <part id="drmDrivers">
2837   <title>DRM Drivers</title>
2838
2839   <partintro>
2840     <para>
2841       This second part of the DRM Developer's Guide documents driver code,
2842       implementation details and also all the driver-specific userspace
2843       interfaces. Especially since all hardware-acceleration interfaces to
2844       userspace are driver specific for efficiency and other reasons these
2845       interfaces can be rather substantial. Hence every driver has its own
2846       chapter.
2847     </para>
2848   </partintro>
2849
2850   <chapter id="drmI915">
2851     <title>drm/i915 Intel GFX Driver</title>
2852     <para>
2853       The drm/i915 driver supports all (with the exception of some very early
2854       models) integrated GFX chipsets with both Intel display and rendering
2855       blocks. This excludes a set of SoC platforms with an SGX rendering unit,
2856       those have basic support through the gma500 drm driver.
2857     </para>
2858     <sect1>
2859       <title>Display Hardware Handling</title>
2860       <para>
2861         This section covers everything related to the display hardware including
2862         the mode setting infrastructure, plane, sprite and cursor handling and
2863         display, output probing and related topics.
2864       </para>
2865       <sect2>
2866         <title>Mode Setting Infrastructure</title>
2867         <para>
2868           The i915 driver is thus far the only DRM driver which doesn't use the
2869           common DRM helper code to implement mode setting sequences. Thus it
2870           has its own tailor-made infrastructure for executing a display
2871           configuration change.
2872         </para>
2873       </sect2>
2874       <sect2>
2875         <title>Plane Configuration</title>
2876         <para>
2877           This section covers plane configuration and composition with the
2878           primary plane, sprites, cursors and overlays. This includes the
2879           infrastructure to do atomic vsync'ed updates of all this state and
2880           also tightly coupled topics like watermark setup and computation,
2881           framebuffer compression and panel self refresh.
2882         </para>
2883       </sect2>
2884       <sect2>
2885         <title>Output Probing</title>
2886         <para>
2887           This section covers output probing and related infrastructure like the
2888           hotplug interrupt storm detection and mitigation code. Note that the
2889           i915 driver still uses most of the common DRM helper code for output
2890           probing, so those sections fully apply.
2891         </para>
2892       </sect2>
2893     </sect1>
2894
2895     <sect1>
2896       <title>Memory Management and Command Submission</title>
2897       <para>
2898         This sections covers all things related to the GEM implementation in the
2899         i915 driver.
2900       </para>
2901     </sect1>
2902   </chapter>
2903 </part>
2904 </book>