drm/irq: Check for valid VBLANK before dereference
[firefly-linux-kernel-4.4.55.git] / drivers / gpu / drm / drm_irq.c
1 /*
2  * drm_irq.c IRQ and vblank support
3  *
4  * \author Rickard E. (Rik) Faith <faith@valinux.com>
5  * \author Gareth Hughes <gareth@valinux.com>
6  */
7
8 /*
9  * Created: Fri Mar 19 14:30:16 1999 by faith@valinux.com
10  *
11  * Copyright 1999, 2000 Precision Insight, Inc., Cedar Park, Texas.
12  * Copyright 2000 VA Linux Systems, Inc., Sunnyvale, California.
13  * All Rights Reserved.
14  *
15  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
16  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
17  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
18  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
19  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
20  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
21  *
22  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
23  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
24  * Software.
25  *
26  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
27  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
28  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
29  * VA LINUX SYSTEMS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
30  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
31  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
32  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
33  */
34
35 #include <drm/drmP.h>
36 #include "drm_trace.h"
37 #include "drm_internal.h"
38
39 #include <linux/interrupt.h>    /* For task queue support */
40 #include <linux/slab.h>
41
42 #include <linux/vgaarb.h>
43 #include <linux/export.h>
44
45 /* Access macro for slots in vblank timestamp ringbuffer. */
46 #define vblanktimestamp(dev, crtc, count) \
47         ((dev)->vblank[crtc].time[(count) % DRM_VBLANKTIME_RBSIZE])
48
49 /* Retry timestamp calculation up to 3 times to satisfy
50  * drm_timestamp_precision before giving up.
51  */
52 #define DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES 3
53
54 /* Threshold in nanoseconds for detection of redundant
55  * vblank irq in drm_handle_vblank(). 1 msec should be ok.
56  */
57 #define DRM_REDUNDANT_VBLIRQ_THRESH_NS 1000000
58
59 static bool
60 drm_get_last_vbltimestamp(struct drm_device *dev, int crtc,
61                           struct timeval *tvblank, unsigned flags);
62
63 static unsigned int drm_timestamp_precision = 20;  /* Default to 20 usecs. */
64
65 /*
66  * Default to use monotonic timestamps for wait-for-vblank and page-flip
67  * complete events.
68  */
69 unsigned int drm_timestamp_monotonic = 1;
70
71 static int drm_vblank_offdelay = 5000;    /* Default to 5000 msecs. */
72
73 module_param_named(vblankoffdelay, drm_vblank_offdelay, int, 0600);
74 module_param_named(timestamp_precision_usec, drm_timestamp_precision, int, 0600);
75 module_param_named(timestamp_monotonic, drm_timestamp_monotonic, int, 0600);
76
77 static void store_vblank(struct drm_device *dev, int crtc,
78                          unsigned vblank_count_inc,
79                          struct timeval *t_vblank)
80 {
81         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
82         u32 tslot;
83
84         assert_spin_locked(&dev->vblank_time_lock);
85
86         if (t_vblank) {
87                 /* All writers hold the spinlock, but readers are serialized by
88                  * the latching of vblank->count below.
89                  */
90                 tslot = vblank->count + vblank_count_inc;
91                 vblanktimestamp(dev, crtc, tslot) = *t_vblank;
92         }
93
94         /*
95          * vblank timestamp updates are protected on the write side with
96          * vblank_time_lock, but on the read side done locklessly using a
97          * sequence-lock on the vblank counter. Ensure correct ordering using
98          * memory barrriers. We need the barrier both before and also after the
99          * counter update to synchronize with the next timestamp write.
100          * The read-side barriers for this are in drm_vblank_count_and_time.
101          */
102         smp_wmb();
103         vblank->count += vblank_count_inc;
104         smp_wmb();
105 }
106
107 /**
108  * drm_update_vblank_count - update the master vblank counter
109  * @dev: DRM device
110  * @crtc: counter to update
111  *
112  * Call back into the driver to update the appropriate vblank counter
113  * (specified by @crtc).  Deal with wraparound, if it occurred, and
114  * update the last read value so we can deal with wraparound on the next
115  * call if necessary.
116  *
117  * Only necessary when going from off->on, to account for frames we
118  * didn't get an interrupt for.
119  *
120  * Note: caller must hold dev->vbl_lock since this reads & writes
121  * device vblank fields.
122  */
123 static void drm_update_vblank_count(struct drm_device *dev, int crtc)
124 {
125         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
126         u32 cur_vblank, diff;
127         bool rc;
128         struct timeval t_vblank;
129
130         /*
131          * Interrupts were disabled prior to this call, so deal with counter
132          * wrap if needed.
133          * NOTE!  It's possible we lost a full dev->max_vblank_count + 1 events
134          * here if the register is small or we had vblank interrupts off for
135          * a long time.
136          *
137          * We repeat the hardware vblank counter & timestamp query until
138          * we get consistent results. This to prevent races between gpu
139          * updating its hardware counter while we are retrieving the
140          * corresponding vblank timestamp.
141          */
142         do {
143                 cur_vblank = dev->driver->get_vblank_counter(dev, crtc);
144                 rc = drm_get_last_vbltimestamp(dev, crtc, &t_vblank, 0);
145         } while (cur_vblank != dev->driver->get_vblank_counter(dev, crtc));
146
147         /* Deal with counter wrap */
148         diff = cur_vblank - vblank->last;
149         if (cur_vblank < vblank->last) {
150                 diff += dev->max_vblank_count + 1;
151
152                 DRM_DEBUG("last_vblank[%d]=0x%x, cur_vblank=0x%x => diff=0x%x\n",
153                           crtc, vblank->last, cur_vblank, diff);
154         }
155
156         DRM_DEBUG("updating vblank count on crtc %d, missed %d\n",
157                   crtc, diff);
158
159         if (diff == 0)
160                 return;
161
162         /*
163          * Only reinitialize corresponding vblank timestamp if high-precision query
164          * available and didn't fail. Otherwise reinitialize delayed at next vblank
165          * interrupt and assign 0 for now, to mark the vblanktimestamp as invalid.
166          */
167         if (!rc)
168                 t_vblank = (struct timeval) {0, 0};
169
170         store_vblank(dev, crtc, diff, &t_vblank);
171 }
172
173 /*
174  * Disable vblank irq's on crtc, make sure that last vblank count
175  * of hardware and corresponding consistent software vblank counter
176  * are preserved, even if there are any spurious vblank irq's after
177  * disable.
178  */
179 static void vblank_disable_and_save(struct drm_device *dev, int crtc)
180 {
181         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
182         unsigned long irqflags;
183         u32 vblcount;
184         s64 diff_ns;
185         bool vblrc;
186         struct timeval tvblank;
187         int count = DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES;
188
189         /* Prevent vblank irq processing while disabling vblank irqs,
190          * so no updates of timestamps or count can happen after we've
191          * disabled. Needed to prevent races in case of delayed irq's.
192          */
193         spin_lock_irqsave(&dev->vblank_time_lock, irqflags);
194
195         /*
196          * If the vblank interrupt was already disabled update the count
197          * and timestamp to maintain the appearance that the counter
198          * has been ticking all along until this time. This makes the
199          * count account for the entire time between drm_vblank_on() and
200          * drm_vblank_off().
201          *
202          * But only do this if precise vblank timestamps are available.
203          * Otherwise we might read a totally bogus timestamp since drivers
204          * lacking precise timestamp support rely upon sampling the system clock
205          * at vblank interrupt time. Which obviously won't work out well if the
206          * vblank interrupt is disabled.
207          */
208         if (!vblank->enabled &&
209             drm_get_last_vbltimestamp(dev, crtc, &tvblank, 0)) {
210                 drm_update_vblank_count(dev, crtc);
211                 spin_unlock_irqrestore(&dev->vblank_time_lock, irqflags);
212                 return;
213         }
214
215         /*
216          * Only disable vblank interrupts if they're enabled. This avoids
217          * calling the ->disable_vblank() operation in atomic context with the
218          * hardware potentially runtime suspended.
219          */
220         if (vblank->enabled) {
221                 dev->driver->disable_vblank(dev, crtc);
222                 vblank->enabled = false;
223         }
224
225         /* No further vblank irq's will be processed after
226          * this point. Get current hardware vblank count and
227          * vblank timestamp, repeat until they are consistent.
228          *
229          * FIXME: There is still a race condition here and in
230          * drm_update_vblank_count() which can cause off-by-one
231          * reinitialization of software vblank counter. If gpu
232          * vblank counter doesn't increment exactly at the leading
233          * edge of a vblank interval, then we can lose 1 count if
234          * we happen to execute between start of vblank and the
235          * delayed gpu counter increment.
236          */
237         do {
238                 vblank->last = dev->driver->get_vblank_counter(dev, crtc);
239                 vblrc = drm_get_last_vbltimestamp(dev, crtc, &tvblank, 0);
240         } while (vblank->last != dev->driver->get_vblank_counter(dev, crtc) && (--count) && vblrc);
241
242         if (!count)
243                 vblrc = 0;
244
245         /* Compute time difference to stored timestamp of last vblank
246          * as updated by last invocation of drm_handle_vblank() in vblank irq.
247          */
248         vblcount = vblank->count;
249         diff_ns = timeval_to_ns(&tvblank) -
250                   timeval_to_ns(&vblanktimestamp(dev, crtc, vblcount));
251
252         /* If there is at least 1 msec difference between the last stored
253          * timestamp and tvblank, then we are currently executing our
254          * disable inside a new vblank interval, the tvblank timestamp
255          * corresponds to this new vblank interval and the irq handler
256          * for this vblank didn't run yet and won't run due to our disable.
257          * Therefore we need to do the job of drm_handle_vblank() and
258          * increment the vblank counter by one to account for this vblank.
259          *
260          * Skip this step if there isn't any high precision timestamp
261          * available. In that case we can't account for this and just
262          * hope for the best.
263          */
264         if (vblrc && (abs64(diff_ns) > 1000000))
265                 store_vblank(dev, crtc, 1, &tvblank);
266
267         spin_unlock_irqrestore(&dev->vblank_time_lock, irqflags);
268 }
269
270 static void vblank_disable_fn(unsigned long arg)
271 {
272         struct drm_vblank_crtc *vblank = (void *)arg;
273         struct drm_device *dev = vblank->dev;
274         unsigned long irqflags;
275         int crtc = vblank->crtc;
276
277         if (!dev->vblank_disable_allowed)
278                 return;
279
280         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
281         if (atomic_read(&vblank->refcount) == 0 && vblank->enabled) {
282                 DRM_DEBUG("disabling vblank on crtc %d\n", crtc);
283                 vblank_disable_and_save(dev, crtc);
284         }
285         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
286 }
287
288 /**
289  * drm_vblank_cleanup - cleanup vblank support
290  * @dev: DRM device
291  *
292  * This function cleans up any resources allocated in drm_vblank_init.
293  */
294 void drm_vblank_cleanup(struct drm_device *dev)
295 {
296         int crtc;
297
298         /* Bail if the driver didn't call drm_vblank_init() */
299         if (dev->num_crtcs == 0)
300                 return;
301
302         for (crtc = 0; crtc < dev->num_crtcs; crtc++) {
303                 struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
304
305                 WARN_ON(vblank->enabled &&
306                         drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET));
307
308                 del_timer_sync(&vblank->disable_timer);
309         }
310
311         kfree(dev->vblank);
312
313         dev->num_crtcs = 0;
314 }
315 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_cleanup);
316
317 /**
318  * drm_vblank_init - initialize vblank support
319  * @dev: drm_device
320  * @num_crtcs: number of crtcs supported by @dev
321  *
322  * This function initializes vblank support for @num_crtcs display pipelines.
323  *
324  * Returns:
325  * Zero on success or a negative error code on failure.
326  */
327 int drm_vblank_init(struct drm_device *dev, int num_crtcs)
328 {
329         int i, ret = -ENOMEM;
330
331         spin_lock_init(&dev->vbl_lock);
332         spin_lock_init(&dev->vblank_time_lock);
333
334         dev->num_crtcs = num_crtcs;
335
336         dev->vblank = kcalloc(num_crtcs, sizeof(*dev->vblank), GFP_KERNEL);
337         if (!dev->vblank)
338                 goto err;
339
340         for (i = 0; i < num_crtcs; i++) {
341                 struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[i];
342
343                 vblank->dev = dev;
344                 vblank->crtc = i;
345                 init_waitqueue_head(&vblank->queue);
346                 setup_timer(&vblank->disable_timer, vblank_disable_fn,
347                             (unsigned long)vblank);
348         }
349
350         DRM_INFO("Supports vblank timestamp caching Rev 2 (21.10.2013).\n");
351
352         /* Driver specific high-precision vblank timestamping supported? */
353         if (dev->driver->get_vblank_timestamp)
354                 DRM_INFO("Driver supports precise vblank timestamp query.\n");
355         else
356                 DRM_INFO("No driver support for vblank timestamp query.\n");
357
358         /* Must have precise timestamping for reliable vblank instant disable */
359         if (dev->vblank_disable_immediate && !dev->driver->get_vblank_timestamp) {
360                 dev->vblank_disable_immediate = false;
361                 DRM_INFO("Setting vblank_disable_immediate to false because "
362                          "get_vblank_timestamp == NULL\n");
363         }
364
365         dev->vblank_disable_allowed = false;
366
367         return 0;
368
369 err:
370         dev->num_crtcs = 0;
371         return ret;
372 }
373 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_init);
374
375 static void drm_irq_vgaarb_nokms(void *cookie, bool state)
376 {
377         struct drm_device *dev = cookie;
378
379         if (dev->driver->vgaarb_irq) {
380                 dev->driver->vgaarb_irq(dev, state);
381                 return;
382         }
383
384         if (!dev->irq_enabled)
385                 return;
386
387         if (state) {
388                 if (dev->driver->irq_uninstall)
389                         dev->driver->irq_uninstall(dev);
390         } else {
391                 if (dev->driver->irq_preinstall)
392                         dev->driver->irq_preinstall(dev);
393                 if (dev->driver->irq_postinstall)
394                         dev->driver->irq_postinstall(dev);
395         }
396 }
397
398 /**
399  * drm_irq_install - install IRQ handler
400  * @dev: DRM device
401  * @irq: IRQ number to install the handler for
402  *
403  * Initializes the IRQ related data. Installs the handler, calling the driver
404  * irq_preinstall() and irq_postinstall() functions before and after the
405  * installation.
406  *
407  * This is the simplified helper interface provided for drivers with no special
408  * needs. Drivers which need to install interrupt handlers for multiple
409  * interrupts must instead set drm_device->irq_enabled to signal the DRM core
410  * that vblank interrupts are available.
411  *
412  * Returns:
413  * Zero on success or a negative error code on failure.
414  */
415 int drm_irq_install(struct drm_device *dev, int irq)
416 {
417         int ret;
418         unsigned long sh_flags = 0;
419
420         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_HAVE_IRQ))
421                 return -EINVAL;
422
423         if (irq == 0)
424                 return -EINVAL;
425
426         /* Driver must have been initialized */
427         if (!dev->dev_private)
428                 return -EINVAL;
429
430         if (dev->irq_enabled)
431                 return -EBUSY;
432         dev->irq_enabled = true;
433
434         DRM_DEBUG("irq=%d\n", irq);
435
436         /* Before installing handler */
437         if (dev->driver->irq_preinstall)
438                 dev->driver->irq_preinstall(dev);
439
440         /* Install handler */
441         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_IRQ_SHARED))
442                 sh_flags = IRQF_SHARED;
443
444         ret = request_irq(irq, dev->driver->irq_handler,
445                           sh_flags, dev->driver->name, dev);
446
447         if (ret < 0) {
448                 dev->irq_enabled = false;
449                 return ret;
450         }
451
452         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
453                 vga_client_register(dev->pdev, (void *)dev, drm_irq_vgaarb_nokms, NULL);
454
455         /* After installing handler */
456         if (dev->driver->irq_postinstall)
457                 ret = dev->driver->irq_postinstall(dev);
458
459         if (ret < 0) {
460                 dev->irq_enabled = false;
461                 if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
462                         vga_client_register(dev->pdev, NULL, NULL, NULL);
463                 free_irq(irq, dev);
464         } else {
465                 dev->irq = irq;
466         }
467
468         return ret;
469 }
470 EXPORT_SYMBOL(drm_irq_install);
471
472 /**
473  * drm_irq_uninstall - uninstall the IRQ handler
474  * @dev: DRM device
475  *
476  * Calls the driver's irq_uninstall() function and unregisters the IRQ handler.
477  * This should only be called by drivers which used drm_irq_install() to set up
478  * their interrupt handler. Other drivers must only reset
479  * drm_device->irq_enabled to false.
480  *
481  * Note that for kernel modesetting drivers it is a bug if this function fails.
482  * The sanity checks are only to catch buggy user modesetting drivers which call
483  * the same function through an ioctl.
484  *
485  * Returns:
486  * Zero on success or a negative error code on failure.
487  */
488 int drm_irq_uninstall(struct drm_device *dev)
489 {
490         unsigned long irqflags;
491         bool irq_enabled;
492         int i;
493
494         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_HAVE_IRQ))
495                 return -EINVAL;
496
497         irq_enabled = dev->irq_enabled;
498         dev->irq_enabled = false;
499
500         /*
501          * Wake up any waiters so they don't hang. This is just to paper over
502          * isssues for UMS drivers which aren't in full control of their
503          * vblank/irq handling. KMS drivers must ensure that vblanks are all
504          * disabled when uninstalling the irq handler.
505          */
506         if (dev->num_crtcs) {
507                 spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
508                 for (i = 0; i < dev->num_crtcs; i++) {
509                         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[i];
510
511                         if (!vblank->enabled)
512                                 continue;
513
514                         WARN_ON(drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET));
515
516                         vblank_disable_and_save(dev, i);
517                         wake_up(&vblank->queue);
518                 }
519                 spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
520         }
521
522         if (!irq_enabled)
523                 return -EINVAL;
524
525         DRM_DEBUG("irq=%d\n", dev->irq);
526
527         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
528                 vga_client_register(dev->pdev, NULL, NULL, NULL);
529
530         if (dev->driver->irq_uninstall)
531                 dev->driver->irq_uninstall(dev);
532
533         free_irq(dev->irq, dev);
534
535         return 0;
536 }
537 EXPORT_SYMBOL(drm_irq_uninstall);
538
539 /*
540  * IRQ control ioctl.
541  *
542  * \param inode device inode.
543  * \param file_priv DRM file private.
544  * \param cmd command.
545  * \param arg user argument, pointing to a drm_control structure.
546  * \return zero on success or a negative number on failure.
547  *
548  * Calls irq_install() or irq_uninstall() according to \p arg.
549  */
550 int drm_control(struct drm_device *dev, void *data,
551                 struct drm_file *file_priv)
552 {
553         struct drm_control *ctl = data;
554         int ret = 0, irq;
555
556         /* if we haven't irq we fallback for compatibility reasons -
557          * this used to be a separate function in drm_dma.h
558          */
559
560         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_HAVE_IRQ))
561                 return 0;
562         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
563                 return 0;
564         /* UMS was only ever support on pci devices. */
565         if (WARN_ON(!dev->pdev))
566                 return -EINVAL;
567
568         switch (ctl->func) {
569         case DRM_INST_HANDLER:
570                 irq = dev->pdev->irq;
571
572                 if (dev->if_version < DRM_IF_VERSION(1, 2) &&
573                     ctl->irq != irq)
574                         return -EINVAL;
575                 mutex_lock(&dev->struct_mutex);
576                 ret = drm_irq_install(dev, irq);
577                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
578
579                 return ret;
580         case DRM_UNINST_HANDLER:
581                 mutex_lock(&dev->struct_mutex);
582                 ret = drm_irq_uninstall(dev);
583                 mutex_unlock(&dev->struct_mutex);
584
585                 return ret;
586         default:
587                 return -EINVAL;
588         }
589 }
590
591 /**
592  * drm_calc_timestamping_constants - calculate vblank timestamp constants
593  * @crtc: drm_crtc whose timestamp constants should be updated.
594  * @mode: display mode containing the scanout timings
595  *
596  * Calculate and store various constants which are later
597  * needed by vblank and swap-completion timestamping, e.g,
598  * by drm_calc_vbltimestamp_from_scanoutpos(). They are
599  * derived from CRTC's true scanout timing, so they take
600  * things like panel scaling or other adjustments into account.
601  */
602 void drm_calc_timestamping_constants(struct drm_crtc *crtc,
603                                      const struct drm_display_mode *mode)
604 {
605         int linedur_ns = 0, pixeldur_ns = 0, framedur_ns = 0;
606         int dotclock = mode->crtc_clock;
607
608         /* Valid dotclock? */
609         if (dotclock > 0) {
610                 int frame_size = mode->crtc_htotal * mode->crtc_vtotal;
611
612                 /*
613                  * Convert scanline length in pixels and video
614                  * dot clock to line duration, frame duration
615                  * and pixel duration in nanoseconds:
616                  */
617                 pixeldur_ns = 1000000 / dotclock;
618                 linedur_ns  = div_u64((u64) mode->crtc_htotal * 1000000, dotclock);
619                 framedur_ns = div_u64((u64) frame_size * 1000000, dotclock);
620
621                 /*
622                  * Fields of interlaced scanout modes are only half a frame duration.
623                  */
624                 if (mode->flags & DRM_MODE_FLAG_INTERLACE)
625                         framedur_ns /= 2;
626         } else
627                 DRM_ERROR("crtc %d: Can't calculate constants, dotclock = 0!\n",
628                           crtc->base.id);
629
630         crtc->pixeldur_ns = pixeldur_ns;
631         crtc->linedur_ns  = linedur_ns;
632         crtc->framedur_ns = framedur_ns;
633
634         DRM_DEBUG("crtc %d: hwmode: htotal %d, vtotal %d, vdisplay %d\n",
635                   crtc->base.id, mode->crtc_htotal,
636                   mode->crtc_vtotal, mode->crtc_vdisplay);
637         DRM_DEBUG("crtc %d: clock %d kHz framedur %d linedur %d, pixeldur %d\n",
638                   crtc->base.id, dotclock, framedur_ns,
639                   linedur_ns, pixeldur_ns);
640 }
641 EXPORT_SYMBOL(drm_calc_timestamping_constants);
642
643 /**
644  * drm_calc_vbltimestamp_from_scanoutpos - precise vblank timestamp helper
645  * @dev: DRM device
646  * @crtc: Which CRTC's vblank timestamp to retrieve
647  * @max_error: Desired maximum allowable error in timestamps (nanosecs)
648  *             On return contains true maximum error of timestamp
649  * @vblank_time: Pointer to struct timeval which should receive the timestamp
650  * @flags: Flags to pass to driver:
651  *         0 = Default,
652  *         DRM_CALLED_FROM_VBLIRQ = If function is called from vbl IRQ handler
653  * @refcrtc: CRTC which defines scanout timing
654  * @mode: mode which defines the scanout timings
655  *
656  * Implements calculation of exact vblank timestamps from given drm_display_mode
657  * timings and current video scanout position of a CRTC. This can be called from
658  * within get_vblank_timestamp() implementation of a kms driver to implement the
659  * actual timestamping.
660  *
661  * Should return timestamps conforming to the OML_sync_control OpenML
662  * extension specification. The timestamp corresponds to the end of
663  * the vblank interval, aka start of scanout of topmost-leftmost display
664  * pixel in the following video frame.
665  *
666  * Requires support for optional dev->driver->get_scanout_position()
667  * in kms driver, plus a bit of setup code to provide a drm_display_mode
668  * that corresponds to the true scanout timing.
669  *
670  * The current implementation only handles standard video modes. It
671  * returns as no operation if a doublescan or interlaced video mode is
672  * active. Higher level code is expected to handle this.
673  *
674  * Returns:
675  * Negative value on error, failure or if not supported in current
676  * video mode:
677  *
678  * -EINVAL   - Invalid CRTC.
679  * -EAGAIN   - Temporary unavailable, e.g., called before initial modeset.
680  * -ENOTSUPP - Function not supported in current display mode.
681  * -EIO      - Failed, e.g., due to failed scanout position query.
682  *
683  * Returns or'ed positive status flags on success:
684  *
685  * DRM_VBLANKTIME_SCANOUTPOS_METHOD - Signal this method used for timestamping.
686  * DRM_VBLANKTIME_INVBL - Timestamp taken while scanout was in vblank interval.
687  *
688  */
689 int drm_calc_vbltimestamp_from_scanoutpos(struct drm_device *dev, int crtc,
690                                           int *max_error,
691                                           struct timeval *vblank_time,
692                                           unsigned flags,
693                                           const struct drm_crtc *refcrtc,
694                                           const struct drm_display_mode *mode)
695 {
696         struct timeval tv_etime;
697         ktime_t stime, etime;
698         int vbl_status;
699         int vpos, hpos, i;
700         int framedur_ns, linedur_ns, pixeldur_ns, delta_ns, duration_ns;
701         bool invbl;
702
703         if (crtc < 0 || crtc >= dev->num_crtcs) {
704                 DRM_ERROR("Invalid crtc %d\n", crtc);
705                 return -EINVAL;
706         }
707
708         /* Scanout position query not supported? Should not happen. */
709         if (!dev->driver->get_scanout_position) {
710                 DRM_ERROR("Called from driver w/o get_scanout_position()!?\n");
711                 return -EIO;
712         }
713
714         /* Durations of frames, lines, pixels in nanoseconds. */
715         framedur_ns = refcrtc->framedur_ns;
716         linedur_ns  = refcrtc->linedur_ns;
717         pixeldur_ns = refcrtc->pixeldur_ns;
718
719         /* If mode timing undefined, just return as no-op:
720          * Happens during initial modesetting of a crtc.
721          */
722         if (framedur_ns == 0) {
723                 DRM_DEBUG("crtc %d: Noop due to uninitialized mode.\n", crtc);
724                 return -EAGAIN;
725         }
726
727         /* Get current scanout position with system timestamp.
728          * Repeat query up to DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES times
729          * if single query takes longer than max_error nanoseconds.
730          *
731          * This guarantees a tight bound on maximum error if
732          * code gets preempted or delayed for some reason.
733          */
734         for (i = 0; i < DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES; i++) {
735                 /*
736                  * Get vertical and horizontal scanout position vpos, hpos,
737                  * and bounding timestamps stime, etime, pre/post query.
738                  */
739                 vbl_status = dev->driver->get_scanout_position(dev, crtc, flags, &vpos,
740                                                                &hpos, &stime, &etime);
741
742                 /* Return as no-op if scanout query unsupported or failed. */
743                 if (!(vbl_status & DRM_SCANOUTPOS_VALID)) {
744                         DRM_DEBUG("crtc %d : scanoutpos query failed [%d].\n",
745                                   crtc, vbl_status);
746                         return -EIO;
747                 }
748
749                 /* Compute uncertainty in timestamp of scanout position query. */
750                 duration_ns = ktime_to_ns(etime) - ktime_to_ns(stime);
751
752                 /* Accept result with <  max_error nsecs timing uncertainty. */
753                 if (duration_ns <= *max_error)
754                         break;
755         }
756
757         /* Noisy system timing? */
758         if (i == DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES) {
759                 DRM_DEBUG("crtc %d: Noisy timestamp %d us > %d us [%d reps].\n",
760                           crtc, duration_ns/1000, *max_error/1000, i);
761         }
762
763         /* Return upper bound of timestamp precision error. */
764         *max_error = duration_ns;
765
766         /* Check if in vblank area:
767          * vpos is >=0 in video scanout area, but negative
768          * within vblank area, counting down the number of lines until
769          * start of scanout.
770          */
771         invbl = vbl_status & DRM_SCANOUTPOS_IN_VBLANK;
772
773         /* Convert scanout position into elapsed time at raw_time query
774          * since start of scanout at first display scanline. delta_ns
775          * can be negative if start of scanout hasn't happened yet.
776          */
777         delta_ns = vpos * linedur_ns + hpos * pixeldur_ns;
778
779         if (!drm_timestamp_monotonic)
780                 etime = ktime_mono_to_real(etime);
781
782         /* save this only for debugging purposes */
783         tv_etime = ktime_to_timeval(etime);
784         /* Subtract time delta from raw timestamp to get final
785          * vblank_time timestamp for end of vblank.
786          */
787         if (delta_ns < 0)
788                 etime = ktime_add_ns(etime, -delta_ns);
789         else
790                 etime = ktime_sub_ns(etime, delta_ns);
791         *vblank_time = ktime_to_timeval(etime);
792
793         DRM_DEBUG("crtc %d : v %d p(%d,%d)@ %ld.%ld -> %ld.%ld [e %d us, %d rep]\n",
794                   crtc, (int)vbl_status, hpos, vpos,
795                   (long)tv_etime.tv_sec, (long)tv_etime.tv_usec,
796                   (long)vblank_time->tv_sec, (long)vblank_time->tv_usec,
797                   duration_ns/1000, i);
798
799         vbl_status = DRM_VBLANKTIME_SCANOUTPOS_METHOD;
800         if (invbl)
801                 vbl_status |= DRM_VBLANKTIME_IN_VBLANK;
802
803         return vbl_status;
804 }
805 EXPORT_SYMBOL(drm_calc_vbltimestamp_from_scanoutpos);
806
807 static struct timeval get_drm_timestamp(void)
808 {
809         ktime_t now;
810
811         now = drm_timestamp_monotonic ? ktime_get() : ktime_get_real();
812         return ktime_to_timeval(now);
813 }
814
815 /**
816  * drm_get_last_vbltimestamp - retrieve raw timestamp for the most recent
817  *                             vblank interval
818  * @dev: DRM device
819  * @crtc: which CRTC's vblank timestamp to retrieve
820  * @tvblank: Pointer to target struct timeval which should receive the timestamp
821  * @flags: Flags to pass to driver:
822  *         0 = Default,
823  *         DRM_CALLED_FROM_VBLIRQ = If function is called from vbl IRQ handler
824  *
825  * Fetches the system timestamp corresponding to the time of the most recent
826  * vblank interval on specified CRTC. May call into kms-driver to
827  * compute the timestamp with a high-precision GPU specific method.
828  *
829  * Returns zero if timestamp originates from uncorrected do_gettimeofday()
830  * call, i.e., it isn't very precisely locked to the true vblank.
831  *
832  * Returns:
833  * True if timestamp is considered to be very precise, false otherwise.
834  */
835 static bool
836 drm_get_last_vbltimestamp(struct drm_device *dev, int crtc,
837                           struct timeval *tvblank, unsigned flags)
838 {
839         int ret;
840
841         /* Define requested maximum error on timestamps (nanoseconds). */
842         int max_error = (int) drm_timestamp_precision * 1000;
843
844         /* Query driver if possible and precision timestamping enabled. */
845         if (dev->driver->get_vblank_timestamp && (max_error > 0)) {
846                 ret = dev->driver->get_vblank_timestamp(dev, crtc, &max_error,
847                                                         tvblank, flags);
848                 if (ret > 0)
849                         return true;
850         }
851
852         /* GPU high precision timestamp query unsupported or failed.
853          * Return current monotonic/gettimeofday timestamp as best estimate.
854          */
855         *tvblank = get_drm_timestamp();
856
857         return false;
858 }
859
860 /**
861  * drm_vblank_count - retrieve "cooked" vblank counter value
862  * @dev: DRM device
863  * @crtc: which counter to retrieve
864  *
865  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
866  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
867  * modesetting activity.
868  *
869  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_count().
870  *
871  * Returns:
872  * The software vblank counter.
873  */
874 u32 drm_vblank_count(struct drm_device *dev, int crtc)
875 {
876         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
877
878         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
879                 return 0;
880
881         return vblank->count;
882 }
883 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_count);
884
885 /**
886  * drm_crtc_vblank_count - retrieve "cooked" vblank counter value
887  * @crtc: which counter to retrieve
888  *
889  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
890  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
891  * modesetting activity.
892  *
893  * This is the native KMS version of drm_vblank_count().
894  *
895  * Returns:
896  * The software vblank counter.
897  */
898 u32 drm_crtc_vblank_count(struct drm_crtc *crtc)
899 {
900         return drm_vblank_count(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
901 }
902 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_count);
903
904 /**
905  * drm_vblank_count_and_time - retrieve "cooked" vblank counter value
906  * and the system timestamp corresponding to that vblank counter value.
907  *
908  * @dev: DRM device
909  * @crtc: which counter to retrieve
910  * @vblanktime: Pointer to struct timeval to receive the vblank timestamp.
911  *
912  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
913  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
914  * modesetting activity. Returns corresponding system timestamp of the time
915  * of the vblank interval that corresponds to the current vblank counter value.
916  */
917 u32 drm_vblank_count_and_time(struct drm_device *dev, int crtc,
918                               struct timeval *vblanktime)
919 {
920         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
921         u32 cur_vblank;
922
923         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
924                 return 0;
925
926         /*
927          * Vblank timestamps are read lockless. To ensure consistency the vblank
928          * counter is rechecked and ordering is ensured using memory barriers.
929          * This works like a seqlock. The write-side barriers are in store_vblank.
930          */
931         do {
932                 cur_vblank = vblank->count;
933                 smp_rmb();
934                 *vblanktime = vblanktimestamp(dev, crtc, cur_vblank);
935                 smp_rmb();
936         } while (cur_vblank != vblank->count);
937
938         return cur_vblank;
939 }
940 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_count_and_time);
941
942 static void send_vblank_event(struct drm_device *dev,
943                 struct drm_pending_vblank_event *e,
944                 unsigned long seq, struct timeval *now)
945 {
946         WARN_ON_SMP(!spin_is_locked(&dev->event_lock));
947         e->event.sequence = seq;
948         e->event.tv_sec = now->tv_sec;
949         e->event.tv_usec = now->tv_usec;
950
951         list_add_tail(&e->base.link,
952                       &e->base.file_priv->event_list);
953         wake_up_interruptible(&e->base.file_priv->event_wait);
954         trace_drm_vblank_event_delivered(e->base.pid, e->pipe,
955                                          e->event.sequence);
956 }
957
958 /**
959  * drm_send_vblank_event - helper to send vblank event after pageflip
960  * @dev: DRM device
961  * @crtc: CRTC in question
962  * @e: the event to send
963  *
964  * Updates sequence # and timestamp on event, and sends it to userspace.
965  * Caller must hold event lock.
966  *
967  * This is the legacy version of drm_crtc_send_vblank_event().
968  */
969 void drm_send_vblank_event(struct drm_device *dev, int crtc,
970                 struct drm_pending_vblank_event *e)
971 {
972         struct timeval now;
973         unsigned int seq;
974
975         if (dev->num_crtcs > 0) {
976                 seq = drm_vblank_count_and_time(dev, crtc, &now);
977         } else {
978                 seq = 0;
979
980                 now = get_drm_timestamp();
981         }
982         e->pipe = crtc;
983         send_vblank_event(dev, e, seq, &now);
984 }
985 EXPORT_SYMBOL(drm_send_vblank_event);
986
987 /**
988  * drm_crtc_send_vblank_event - helper to send vblank event after pageflip
989  * @crtc: the source CRTC of the vblank event
990  * @e: the event to send
991  *
992  * Updates sequence # and timestamp on event, and sends it to userspace.
993  * Caller must hold event lock.
994  *
995  * This is the native KMS version of drm_send_vblank_event().
996  */
997 void drm_crtc_send_vblank_event(struct drm_crtc *crtc,
998                                 struct drm_pending_vblank_event *e)
999 {
1000         drm_send_vblank_event(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc), e);
1001 }
1002 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_send_vblank_event);
1003
1004 /**
1005  * drm_vblank_enable - enable the vblank interrupt on a CRTC
1006  * @dev: DRM device
1007  * @crtc: CRTC in question
1008  */
1009 static int drm_vblank_enable(struct drm_device *dev, int crtc)
1010 {
1011         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1012         int ret = 0;
1013
1014         assert_spin_locked(&dev->vbl_lock);
1015
1016         spin_lock(&dev->vblank_time_lock);
1017
1018         if (!vblank->enabled) {
1019                 /*
1020                  * Enable vblank irqs under vblank_time_lock protection.
1021                  * All vblank count & timestamp updates are held off
1022                  * until we are done reinitializing master counter and
1023                  * timestamps. Filtercode in drm_handle_vblank() will
1024                  * prevent double-accounting of same vblank interval.
1025                  */
1026                 ret = dev->driver->enable_vblank(dev, crtc);
1027                 DRM_DEBUG("enabling vblank on crtc %d, ret: %d\n", crtc, ret);
1028                 if (ret)
1029                         atomic_dec(&vblank->refcount);
1030                 else {
1031                         vblank->enabled = true;
1032                         drm_update_vblank_count(dev, crtc);
1033                 }
1034         }
1035
1036         spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
1037
1038         return ret;
1039 }
1040
1041 /**
1042  * drm_vblank_get - get a reference count on vblank events
1043  * @dev: DRM device
1044  * @crtc: which CRTC to own
1045  *
1046  * Acquire a reference count on vblank events to avoid having them disabled
1047  * while in use.
1048  *
1049  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_get().
1050  *
1051  * Returns:
1052  * Zero on success, nonzero on failure.
1053  */
1054 int drm_vblank_get(struct drm_device *dev, int crtc)
1055 {
1056         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1057         unsigned long irqflags;
1058         int ret = 0;
1059
1060         if (!dev->num_crtcs)
1061                 return -EINVAL;
1062
1063         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1064                 return -EINVAL;
1065
1066         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
1067         /* Going from 0->1 means we have to enable interrupts again */
1068         if (atomic_add_return(1, &vblank->refcount) == 1) {
1069                 ret = drm_vblank_enable(dev, crtc);
1070         } else {
1071                 if (!vblank->enabled) {
1072                         atomic_dec(&vblank->refcount);
1073                         ret = -EINVAL;
1074                 }
1075         }
1076         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
1077
1078         return ret;
1079 }
1080 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_get);
1081
1082 /**
1083  * drm_crtc_vblank_get - get a reference count on vblank events
1084  * @crtc: which CRTC to own
1085  *
1086  * Acquire a reference count on vblank events to avoid having them disabled
1087  * while in use.
1088  *
1089  * This is the native kms version of drm_vblank_get().
1090  *
1091  * Returns:
1092  * Zero on success, nonzero on failure.
1093  */
1094 int drm_crtc_vblank_get(struct drm_crtc *crtc)
1095 {
1096         return drm_vblank_get(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1097 }
1098 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_get);
1099
1100 /**
1101  * drm_vblank_put - give up ownership of vblank events
1102  * @dev: DRM device
1103  * @crtc: which counter to give up
1104  *
1105  * Release ownership of a given vblank counter, turning off interrupts
1106  * if possible. Disable interrupts after drm_vblank_offdelay milliseconds.
1107  *
1108  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_put().
1109  */
1110 void drm_vblank_put(struct drm_device *dev, int crtc)
1111 {
1112         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1113
1114         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1115                 return;
1116
1117         if (WARN_ON(atomic_read(&vblank->refcount) == 0))
1118                 return;
1119
1120         /* Last user schedules interrupt disable */
1121         if (atomic_dec_and_test(&vblank->refcount)) {
1122                 if (drm_vblank_offdelay == 0)
1123                         return;
1124                 else if (dev->vblank_disable_immediate || drm_vblank_offdelay < 0)
1125                         vblank_disable_fn((unsigned long)vblank);
1126                 else
1127                         mod_timer(&vblank->disable_timer,
1128                                   jiffies + ((drm_vblank_offdelay * HZ)/1000));
1129         }
1130 }
1131 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_put);
1132
1133 /**
1134  * drm_crtc_vblank_put - give up ownership of vblank events
1135  * @crtc: which counter to give up
1136  *
1137  * Release ownership of a given vblank counter, turning off interrupts
1138  * if possible. Disable interrupts after drm_vblank_offdelay milliseconds.
1139  *
1140  * This is the native kms version of drm_vblank_put().
1141  */
1142 void drm_crtc_vblank_put(struct drm_crtc *crtc)
1143 {
1144         drm_vblank_put(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1145 }
1146 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_put);
1147
1148 /**
1149  * drm_wait_one_vblank - wait for one vblank
1150  * @dev: DRM device
1151  * @crtc: crtc index
1152  *
1153  * This waits for one vblank to pass on @crtc, using the irq driver interfaces.
1154  * It is a failure to call this when the vblank irq for @crtc is disabled, e.g.
1155  * due to lack of driver support or because the crtc is off.
1156  */
1157 void drm_wait_one_vblank(struct drm_device *dev, int crtc)
1158 {
1159         int ret;
1160         u32 last;
1161
1162         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1163                 return;
1164
1165         ret = drm_vblank_get(dev, crtc);
1166         if (WARN(ret, "vblank not available on crtc %i, ret=%i\n", crtc, ret))
1167                 return;
1168
1169         last = drm_vblank_count(dev, crtc);
1170
1171         ret = wait_event_timeout(dev->vblank[crtc].queue,
1172                                  last != drm_vblank_count(dev, crtc),
1173                                  msecs_to_jiffies(100));
1174
1175         WARN(ret == 0, "vblank wait timed out on crtc %i\n", crtc);
1176
1177         drm_vblank_put(dev, crtc);
1178 }
1179 EXPORT_SYMBOL(drm_wait_one_vblank);
1180
1181 /**
1182  * drm_crtc_wait_one_vblank - wait for one vblank
1183  * @crtc: DRM crtc
1184  *
1185  * This waits for one vblank to pass on @crtc, using the irq driver interfaces.
1186  * It is a failure to call this when the vblank irq for @crtc is disabled, e.g.
1187  * due to lack of driver support or because the crtc is off.
1188  */
1189 void drm_crtc_wait_one_vblank(struct drm_crtc *crtc)
1190 {
1191         drm_wait_one_vblank(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1192 }
1193 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_wait_one_vblank);
1194
1195 /**
1196  * drm_vblank_off - disable vblank events on a CRTC
1197  * @dev: DRM device
1198  * @crtc: CRTC in question
1199  *
1200  * Drivers can use this function to shut down the vblank interrupt handling when
1201  * disabling a crtc. This function ensures that the latest vblank frame count is
1202  * stored so that drm_vblank_on() can restore it again.
1203  *
1204  * Drivers must use this function when the hardware vblank counter can get
1205  * reset, e.g. when suspending.
1206  *
1207  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_off().
1208  */
1209 void drm_vblank_off(struct drm_device *dev, int crtc)
1210 {
1211         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1212         struct drm_pending_vblank_event *e, *t;
1213         struct timeval now;
1214         unsigned long irqflags;
1215         unsigned int seq;
1216
1217         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1218                 return;
1219
1220         spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, irqflags);
1221
1222         spin_lock(&dev->vbl_lock);
1223         vblank_disable_and_save(dev, crtc);
1224         wake_up(&vblank->queue);
1225
1226         /*
1227          * Prevent subsequent drm_vblank_get() from re-enabling
1228          * the vblank interrupt by bumping the refcount.
1229          */
1230         if (!vblank->inmodeset) {
1231                 atomic_inc(&vblank->refcount);
1232                 vblank->inmodeset = 1;
1233         }
1234         spin_unlock(&dev->vbl_lock);
1235
1236         /* Send any queued vblank events, lest the natives grow disquiet */
1237         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, crtc, &now);
1238
1239         list_for_each_entry_safe(e, t, &dev->vblank_event_list, base.link) {
1240                 if (e->pipe != crtc)
1241                         continue;
1242                 DRM_DEBUG("Sending premature vblank event on disable: \
1243                           wanted %d, current %d\n",
1244                           e->event.sequence, seq);
1245                 list_del(&e->base.link);
1246                 drm_vblank_put(dev, e->pipe);
1247                 send_vblank_event(dev, e, seq, &now);
1248         }
1249         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, irqflags);
1250 }
1251 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_off);
1252
1253 /**
1254  * drm_crtc_vblank_off - disable vblank events on a CRTC
1255  * @crtc: CRTC in question
1256  *
1257  * Drivers can use this function to shut down the vblank interrupt handling when
1258  * disabling a crtc. This function ensures that the latest vblank frame count is
1259  * stored so that drm_vblank_on can restore it again.
1260  *
1261  * Drivers must use this function when the hardware vblank counter can get
1262  * reset, e.g. when suspending.
1263  *
1264  * This is the native kms version of drm_vblank_off().
1265  */
1266 void drm_crtc_vblank_off(struct drm_crtc *crtc)
1267 {
1268         drm_vblank_off(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1269 }
1270 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_off);
1271
1272 /**
1273  * drm_crtc_vblank_reset - reset vblank state to off on a CRTC
1274  * @drm_crtc: CRTC in question
1275  *
1276  * Drivers can use this function to reset the vblank state to off at load time.
1277  * Drivers should use this together with the drm_crtc_vblank_off() and
1278  * drm_crtc_vblank_on() functions. The difference compared to
1279  * drm_crtc_vblank_off() is that this function doesn't save the vblank counter
1280  * and hence doesn't need to call any driver hooks.
1281  */
1282 void drm_crtc_vblank_reset(struct drm_crtc *drm_crtc)
1283 {
1284         struct drm_device *dev = drm_crtc->dev;
1285         unsigned long irqflags;
1286         int crtc = drm_crtc_index(drm_crtc);
1287         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1288
1289         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
1290         /*
1291          * Prevent subsequent drm_vblank_get() from enabling the vblank
1292          * interrupt by bumping the refcount.
1293          */
1294         if (!vblank->inmodeset) {
1295                 atomic_inc(&vblank->refcount);
1296                 vblank->inmodeset = 1;
1297         }
1298         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
1299
1300         WARN_ON(!list_empty(&dev->vblank_event_list));
1301 }
1302 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_reset);
1303
1304 /**
1305  * drm_vblank_on - enable vblank events on a CRTC
1306  * @dev: DRM device
1307  * @crtc: CRTC in question
1308  *
1309  * This functions restores the vblank interrupt state captured with
1310  * drm_vblank_off() again. Note that calls to drm_vblank_on() and
1311  * drm_vblank_off() can be unbalanced and so can also be unconditionally called
1312  * in driver load code to reflect the current hardware state of the crtc.
1313  *
1314  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_on().
1315  */
1316 void drm_vblank_on(struct drm_device *dev, int crtc)
1317 {
1318         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1319         unsigned long irqflags;
1320
1321         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1322                 return;
1323
1324         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
1325         /* Drop our private "prevent drm_vblank_get" refcount */
1326         if (vblank->inmodeset) {
1327                 atomic_dec(&vblank->refcount);
1328                 vblank->inmodeset = 0;
1329         }
1330
1331         /*
1332          * sample the current counter to avoid random jumps
1333          * when drm_vblank_enable() applies the diff
1334          *
1335          * -1 to make sure user will never see the same
1336          * vblank counter value before and after a modeset
1337          */
1338         vblank->last =
1339                 (dev->driver->get_vblank_counter(dev, crtc) - 1) &
1340                 dev->max_vblank_count;
1341         /*
1342          * re-enable interrupts if there are users left, or the
1343          * user wishes vblank interrupts to be enabled all the time.
1344          */
1345         if (atomic_read(&vblank->refcount) != 0 ||
1346             (!dev->vblank_disable_immediate && drm_vblank_offdelay == 0))
1347                 WARN_ON(drm_vblank_enable(dev, crtc));
1348         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
1349 }
1350 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_on);
1351
1352 /**
1353  * drm_crtc_vblank_on - enable vblank events on a CRTC
1354  * @crtc: CRTC in question
1355  *
1356  * This functions restores the vblank interrupt state captured with
1357  * drm_vblank_off() again. Note that calls to drm_vblank_on() and
1358  * drm_vblank_off() can be unbalanced and so can also be unconditionally called
1359  * in driver load code to reflect the current hardware state of the crtc.
1360  *
1361  * This is the native kms version of drm_vblank_on().
1362  */
1363 void drm_crtc_vblank_on(struct drm_crtc *crtc)
1364 {
1365         drm_vblank_on(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1366 }
1367 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_on);
1368
1369 /**
1370  * drm_vblank_pre_modeset - account for vblanks across mode sets
1371  * @dev: DRM device
1372  * @crtc: CRTC in question
1373  *
1374  * Account for vblank events across mode setting events, which will likely
1375  * reset the hardware frame counter.
1376  *
1377  * This is done by grabbing a temporary vblank reference to ensure that the
1378  * vblank interrupt keeps running across the modeset sequence. With this the
1379  * software-side vblank frame counting will ensure that there are no jumps or
1380  * discontinuities.
1381  *
1382  * Unfortunately this approach is racy and also doesn't work when the vblank
1383  * interrupt stops running, e.g. across system suspend resume. It is therefore
1384  * highly recommended that drivers use the newer drm_vblank_off() and
1385  * drm_vblank_on() instead. drm_vblank_pre_modeset() only works correctly when
1386  * using "cooked" software vblank frame counters and not relying on any hardware
1387  * counters.
1388  *
1389  * Drivers must call drm_vblank_post_modeset() when re-enabling the same crtc
1390  * again.
1391  */
1392 void drm_vblank_pre_modeset(struct drm_device *dev, int crtc)
1393 {
1394         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1395
1396         /* vblank is not initialized (IRQ not installed ?), or has been freed */
1397         if (!dev->num_crtcs)
1398                 return;
1399
1400         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1401                 return;
1402
1403         /*
1404          * To avoid all the problems that might happen if interrupts
1405          * were enabled/disabled around or between these calls, we just
1406          * have the kernel take a reference on the CRTC (just once though
1407          * to avoid corrupting the count if multiple, mismatch calls occur),
1408          * so that interrupts remain enabled in the interim.
1409          */
1410         if (!vblank->inmodeset) {
1411                 vblank->inmodeset = 0x1;
1412                 if (drm_vblank_get(dev, crtc) == 0)
1413                         vblank->inmodeset |= 0x2;
1414         }
1415 }
1416 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_pre_modeset);
1417
1418 /**
1419  * drm_vblank_post_modeset - undo drm_vblank_pre_modeset changes
1420  * @dev: DRM device
1421  * @crtc: CRTC in question
1422  *
1423  * This function again drops the temporary vblank reference acquired in
1424  * drm_vblank_pre_modeset.
1425  */
1426 void drm_vblank_post_modeset(struct drm_device *dev, int crtc)
1427 {
1428         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1429         unsigned long irqflags;
1430
1431         /* vblank is not initialized (IRQ not installed ?), or has been freed */
1432         if (!dev->num_crtcs)
1433                 return;
1434
1435         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1436                 return;
1437
1438         if (vblank->inmodeset) {
1439                 spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
1440                 dev->vblank_disable_allowed = true;
1441                 spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
1442
1443                 if (vblank->inmodeset & 0x2)
1444                         drm_vblank_put(dev, crtc);
1445
1446                 vblank->inmodeset = 0;
1447         }
1448 }
1449 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_post_modeset);
1450
1451 /*
1452  * drm_modeset_ctl - handle vblank event counter changes across mode switch
1453  * @DRM_IOCTL_ARGS: standard ioctl arguments
1454  *
1455  * Applications should call the %_DRM_PRE_MODESET and %_DRM_POST_MODESET
1456  * ioctls around modesetting so that any lost vblank events are accounted for.
1457  *
1458  * Generally the counter will reset across mode sets.  If interrupts are
1459  * enabled around this call, we don't have to do anything since the counter
1460  * will have already been incremented.
1461  */
1462 int drm_modeset_ctl(struct drm_device *dev, void *data,
1463                     struct drm_file *file_priv)
1464 {
1465         struct drm_modeset_ctl *modeset = data;
1466         unsigned int crtc;
1467
1468         /* If drm_vblank_init() hasn't been called yet, just no-op */
1469         if (!dev->num_crtcs)
1470                 return 0;
1471
1472         /* KMS drivers handle this internally */
1473         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
1474                 return 0;
1475
1476         crtc = modeset->crtc;
1477         if (crtc >= dev->num_crtcs)
1478                 return -EINVAL;
1479
1480         switch (modeset->cmd) {
1481         case _DRM_PRE_MODESET:
1482                 drm_vblank_pre_modeset(dev, crtc);
1483                 break;
1484         case _DRM_POST_MODESET:
1485                 drm_vblank_post_modeset(dev, crtc);
1486                 break;
1487         default:
1488                 return -EINVAL;
1489         }
1490
1491         return 0;
1492 }
1493
1494 static int drm_queue_vblank_event(struct drm_device *dev, int pipe,
1495                                   union drm_wait_vblank *vblwait,
1496                                   struct drm_file *file_priv)
1497 {
1498         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1499         struct drm_pending_vblank_event *e;
1500         struct timeval now;
1501         unsigned long flags;
1502         unsigned int seq;
1503         int ret;
1504
1505         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
1506         if (e == NULL) {
1507                 ret = -ENOMEM;
1508                 goto err_put;
1509         }
1510
1511         e->pipe = pipe;
1512         e->base.pid = current->pid;
1513         e->event.base.type = DRM_EVENT_VBLANK;
1514         e->event.base.length = sizeof(e->event);
1515         e->event.user_data = vblwait->request.signal;
1516         e->base.event = &e->event.base;
1517         e->base.file_priv = file_priv;
1518         e->base.destroy = (void (*) (struct drm_pending_event *)) kfree;
1519
1520         spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, flags);
1521
1522         /*
1523          * drm_vblank_off() might have been called after we called
1524          * drm_vblank_get(). drm_vblank_off() holds event_lock
1525          * around the vblank disable, so no need for further locking.
1526          * The reference from drm_vblank_get() protects against
1527          * vblank disable from another source.
1528          */
1529         if (!vblank->enabled) {
1530                 ret = -EINVAL;
1531                 goto err_unlock;
1532         }
1533
1534         if (file_priv->event_space < sizeof(e->event)) {
1535                 ret = -EBUSY;
1536                 goto err_unlock;
1537         }
1538
1539         file_priv->event_space -= sizeof(e->event);
1540         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1541
1542         if ((vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_NEXTONMISS) &&
1543             (seq - vblwait->request.sequence) <= (1 << 23)) {
1544                 vblwait->request.sequence = seq + 1;
1545                 vblwait->reply.sequence = vblwait->request.sequence;
1546         }
1547
1548         DRM_DEBUG("event on vblank count %d, current %d, crtc %d\n",
1549                   vblwait->request.sequence, seq, pipe);
1550
1551         trace_drm_vblank_event_queued(current->pid, pipe,
1552                                       vblwait->request.sequence);
1553
1554         e->event.sequence = vblwait->request.sequence;
1555         if ((seq - vblwait->request.sequence) <= (1 << 23)) {
1556                 drm_vblank_put(dev, pipe);
1557                 send_vblank_event(dev, e, seq, &now);
1558                 vblwait->reply.sequence = seq;
1559         } else {
1560                 /* drm_handle_vblank_events will call drm_vblank_put */
1561                 list_add_tail(&e->base.link, &dev->vblank_event_list);
1562                 vblwait->reply.sequence = vblwait->request.sequence;
1563         }
1564
1565         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
1566
1567         return 0;
1568
1569 err_unlock:
1570         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, flags);
1571         kfree(e);
1572 err_put:
1573         drm_vblank_put(dev, pipe);
1574         return ret;
1575 }
1576
1577 /*
1578  * Wait for VBLANK.
1579  *
1580  * \param inode device inode.
1581  * \param file_priv DRM file private.
1582  * \param cmd command.
1583  * \param data user argument, pointing to a drm_wait_vblank structure.
1584  * \return zero on success or a negative number on failure.
1585  *
1586  * This function enables the vblank interrupt on the pipe requested, then
1587  * sleeps waiting for the requested sequence number to occur, and drops
1588  * the vblank interrupt refcount afterwards. (vblank IRQ disable follows that
1589  * after a timeout with no further vblank waits scheduled).
1590  */
1591 int drm_wait_vblank(struct drm_device *dev, void *data,
1592                     struct drm_file *file_priv)
1593 {
1594         struct drm_vblank_crtc *vblank;
1595         union drm_wait_vblank *vblwait = data;
1596         int ret;
1597         unsigned int flags, seq, crtc, high_crtc;
1598
1599         if (!dev->irq_enabled)
1600                 return -EINVAL;
1601
1602         if (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_SIGNAL)
1603                 return -EINVAL;
1604
1605         if (vblwait->request.type &
1606             ~(_DRM_VBLANK_TYPES_MASK | _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK |
1607               _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK)) {
1608                 DRM_ERROR("Unsupported type value 0x%x, supported mask 0x%x\n",
1609                           vblwait->request.type,
1610                           (_DRM_VBLANK_TYPES_MASK | _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK |
1611                            _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK));
1612                 return -EINVAL;
1613         }
1614
1615         flags = vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK;
1616         high_crtc = (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK);
1617         if (high_crtc)
1618                 crtc = high_crtc >> _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_SHIFT;
1619         else
1620                 crtc = flags & _DRM_VBLANK_SECONDARY ? 1 : 0;
1621         if (crtc >= dev->num_crtcs)
1622                 return -EINVAL;
1623
1624         vblank = &dev->vblank[crtc];
1625
1626         ret = drm_vblank_get(dev, crtc);
1627         if (ret) {
1628                 DRM_DEBUG("failed to acquire vblank counter, %d\n", ret);
1629                 return ret;
1630         }
1631         seq = drm_vblank_count(dev, crtc);
1632
1633         switch (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_TYPES_MASK) {
1634         case _DRM_VBLANK_RELATIVE:
1635                 vblwait->request.sequence += seq;
1636                 vblwait->request.type &= ~_DRM_VBLANK_RELATIVE;
1637         case _DRM_VBLANK_ABSOLUTE:
1638                 break;
1639         default:
1640                 ret = -EINVAL;
1641                 goto done;
1642         }
1643
1644         if (flags & _DRM_VBLANK_EVENT) {
1645                 /* must hold on to the vblank ref until the event fires
1646                  * drm_vblank_put will be called asynchronously
1647                  */
1648                 return drm_queue_vblank_event(dev, crtc, vblwait, file_priv);
1649         }
1650
1651         if ((flags & _DRM_VBLANK_NEXTONMISS) &&
1652             (seq - vblwait->request.sequence) <= (1<<23)) {
1653                 vblwait->request.sequence = seq + 1;
1654         }
1655
1656         DRM_DEBUG("waiting on vblank count %d, crtc %d\n",
1657                   vblwait->request.sequence, crtc);
1658         vblank->last_wait = vblwait->request.sequence;
1659         DRM_WAIT_ON(ret, vblank->queue, 3 * HZ,
1660                     (((drm_vblank_count(dev, crtc) -
1661                        vblwait->request.sequence) <= (1 << 23)) ||
1662                      !vblank->enabled ||
1663                      !dev->irq_enabled));
1664
1665         if (ret != -EINTR) {
1666                 struct timeval now;
1667
1668                 vblwait->reply.sequence = drm_vblank_count_and_time(dev, crtc, &now);
1669                 vblwait->reply.tval_sec = now.tv_sec;
1670                 vblwait->reply.tval_usec = now.tv_usec;
1671
1672                 DRM_DEBUG("returning %d to client\n",
1673                           vblwait->reply.sequence);
1674         } else {
1675                 DRM_DEBUG("vblank wait interrupted by signal\n");
1676         }
1677
1678 done:
1679         drm_vblank_put(dev, crtc);
1680         return ret;
1681 }
1682
1683 static void drm_handle_vblank_events(struct drm_device *dev, int crtc)
1684 {
1685         struct drm_pending_vblank_event *e, *t;
1686         struct timeval now;
1687         unsigned int seq;
1688
1689         assert_spin_locked(&dev->event_lock);
1690
1691         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, crtc, &now);
1692
1693         list_for_each_entry_safe(e, t, &dev->vblank_event_list, base.link) {
1694                 if (e->pipe != crtc)
1695                         continue;
1696                 if ((seq - e->event.sequence) > (1<<23))
1697                         continue;
1698
1699                 DRM_DEBUG("vblank event on %d, current %d\n",
1700                           e->event.sequence, seq);
1701
1702                 list_del(&e->base.link);
1703                 drm_vblank_put(dev, e->pipe);
1704                 send_vblank_event(dev, e, seq, &now);
1705         }
1706
1707         trace_drm_vblank_event(crtc, seq);
1708 }
1709
1710 /**
1711  * drm_handle_vblank - handle a vblank event
1712  * @dev: DRM device
1713  * @crtc: where this event occurred
1714  *
1715  * Drivers should call this routine in their vblank interrupt handlers to
1716  * update the vblank counter and send any signals that may be pending.
1717  *
1718  * This is the legacy version of drm_crtc_handle_vblank().
1719  */
1720 bool drm_handle_vblank(struct drm_device *dev, int crtc)
1721 {
1722         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[crtc];
1723         u32 vblcount;
1724         s64 diff_ns;
1725         struct timeval tvblank;
1726         unsigned long irqflags;
1727
1728         if (WARN_ON_ONCE(!dev->num_crtcs))
1729                 return false;
1730
1731         if (WARN_ON(crtc >= dev->num_crtcs))
1732                 return false;
1733
1734         spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, irqflags);
1735
1736         /* Need timestamp lock to prevent concurrent execution with
1737          * vblank enable/disable, as this would cause inconsistent
1738          * or corrupted timestamps and vblank counts.
1739          */
1740         spin_lock(&dev->vblank_time_lock);
1741
1742         /* Vblank irq handling disabled. Nothing to do. */
1743         if (!vblank->enabled) {
1744                 spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
1745                 spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, irqflags);
1746                 return false;
1747         }
1748
1749         /* Fetch corresponding timestamp for this vblank interval from
1750          * driver and store it in proper slot of timestamp ringbuffer.
1751          */
1752
1753         /* Get current timestamp and count. */
1754         vblcount = vblank->count;
1755         drm_get_last_vbltimestamp(dev, crtc, &tvblank, DRM_CALLED_FROM_VBLIRQ);
1756
1757         /* Compute time difference to timestamp of last vblank */
1758         diff_ns = timeval_to_ns(&tvblank) -
1759                   timeval_to_ns(&vblanktimestamp(dev, crtc, vblcount));
1760
1761         /* Update vblank timestamp and count if at least
1762          * DRM_REDUNDANT_VBLIRQ_THRESH_NS nanoseconds
1763          * difference between last stored timestamp and current
1764          * timestamp. A smaller difference means basically
1765          * identical timestamps. Happens if this vblank has
1766          * been already processed and this is a redundant call,
1767          * e.g., due to spurious vblank interrupts. We need to
1768          * ignore those for accounting.
1769          */
1770         if (abs64(diff_ns) > DRM_REDUNDANT_VBLIRQ_THRESH_NS)
1771                 store_vblank(dev, crtc, 1, &tvblank);
1772         else
1773                 DRM_DEBUG("crtc %d: Redundant vblirq ignored. diff_ns = %d\n",
1774                           crtc, (int) diff_ns);
1775
1776         spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
1777
1778         wake_up(&vblank->queue);
1779         drm_handle_vblank_events(dev, crtc);
1780
1781         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, irqflags);
1782
1783         return true;
1784 }
1785 EXPORT_SYMBOL(drm_handle_vblank);
1786
1787 /**
1788  * drm_crtc_handle_vblank - handle a vblank event
1789  * @crtc: where this event occurred
1790  *
1791  * Drivers should call this routine in their vblank interrupt handlers to
1792  * update the vblank counter and send any signals that may be pending.
1793  *
1794  * This is the native KMS version of drm_handle_vblank().
1795  *
1796  * Returns:
1797  * True if the event was successfully handled, false on failure.
1798  */
1799 bool drm_crtc_handle_vblank(struct drm_crtc *crtc)
1800 {
1801         return drm_handle_vblank(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1802 }
1803 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_handle_vblank);