Documentation/DocBook/device-drivers.tmpl

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   4
   5 <book id="LinuxDriversAPI">
   6  <bookinfo>
   7   <title>Linux Device Drivers</title>
   8
   9   <legalnotice>
  10    <para>
  11      This documentation is free software; you can redistribute
  12      it and/or modify it under the terms of the GNU General Public
  13      License as published by the Free Software Foundation; either
  14      version 2 of the License, or (at your option) any later
  15      version.
  16    </para>
  17
  18    <para>
  19      This program is distributed in the hope that it will be
  20      useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
  21      warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
  22      See the GNU General Public License for more details.
  23    </para>
  24
  25    <para>
  26      You should have received a copy of the GNU General Public
  27      License along with this program; if not, write to the Free
  28      Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
  29      MA 02111-1307 USA
  30    </para>
  31
  32    <para>
  33      For more details see the file COPYING in the source
  34      distribution of Linux.
  35    </para>
  36   </legalnotice>
  37  </bookinfo>
  38
  39 <toc></toc>
  40
  41   <chapter id="Basics">
  42      <title>Driver Basics</title>
  43      <sect1><title>Driver Entry and Exit points</title>
  44 !Iinclude/linux/init.h
  45      </sect1>
  46
  47      <sect1><title>Atomic and pointer manipulation</title>
  48 !Iarch/x86/include/asm/atomic.h
  49      </sect1>
  50
  51      <sect1><title>Delaying, scheduling, and timer routines</title>
  52 !Iinclude/linux/sched.h
  53 !Ekernel/sched/core.c
  54 !Ikernel/sched/cpupri.c
  55 !Ikernel/sched/fair.c
  56 !Iinclude/linux/completion.h
  57 !Ekernel/time/timer.c
  58      </sect1>
  59      <sect1><title>Wait queues and Wake events</title>
  60 !Iinclude/linux/wait.h
  61 !Ekernel/sched/wait.c
  62      </sect1>
  63      <sect1><title>High-resolution timers</title>
  64 !Iinclude/linux/ktime.h
  65 !Iinclude/linux/hrtimer.h
  66 !Ekernel/time/hrtimer.c
  67      </sect1>
  68      <sect1><title>Workqueues and Kevents</title>
  69 !Iinclude/linux/workqueue.h
  70 !Ekernel/workqueue.c
  71      </sect1>
  72      <sect1><title>Internal Functions</title>
  73 !Ikernel/exit.c
  74 !Ikernel/signal.c
  75 !Iinclude/linux/kthread.h
  76 !Ekernel/kthread.c
  77      </sect1>
  78
  79      <sect1><title>Kernel objects manipulation</title>
  80 <!--
  81 X!Iinclude/linux/kobject.h
  82 -->
  83 !Elib/kobject.c
  84      </sect1>
  85
  86      <sect1><title>Kernel utility functions</title>
  87 !Iinclude/linux/kernel.h
  88 !Ekernel/printk/printk.c
  89 !Ekernel/panic.c
  90 !Ekernel/sys.c
  91 !Ekernel/rcu/srcu.c
  92 !Ekernel/rcu/tree.c
  93 !Ekernel/rcu/tree_plugin.h
  94 !Ekernel/rcu/update.c
  95      </sect1>
  96
  97      <sect1><title>Device Resource Management</title>
  98 !Edrivers/base/devres.c
  99      </sect1>
 100
 101   </chapter>
 102
 103   <chapter id="devdrivers">
 104      <title>Device drivers infrastructure</title>
 105      <sect1><title>The Basic Device Driver-Model Structures </title>
 106 !Iinclude/linux/device.h
 107      </sect1>
 108      <sect1><title>Device Drivers Base</title>
 109 !Idrivers/base/init.c
 110 !Edrivers/base/driver.c
 111 !Edrivers/base/core.c
 112 !Edrivers/base/syscore.c
 113 !Edrivers/base/class.c
 114 !Idrivers/base/node.c
 115 !Edrivers/base/firmware_class.c
 116 !Edrivers/base/transport_class.c
 117 <!-- Cannot be included, because
 118      attribute_container_add_class_device_adapter
 119  and attribute_container_classdev_to_container
 120      exceed allowed 44 characters maximum
 121 X!Edrivers/base/attribute_container.c
 122 -->
 123 !Edrivers/base/dd.c
 124 <!--
 125 X!Edrivers/base/interface.c
 126 -->
 127 !Iinclude/linux/platform_device.h
 128 !Edrivers/base/platform.c
 129 !Edrivers/base/bus.c
 130      </sect1>
 131      <sect1>
 132        <title>Buffer Sharing and Synchronization</title>
 133        <para>
 134          The dma-buf subsystem provides the framework for sharing buffers
 135          for hardware (DMA) access across multiple device drivers and
 136          subsystems, and for synchronizing asynchronous hardware access.
 137        </para>
 138        <para>
 139          This is used, for example, by drm "prime" multi-GPU support, but
 140          is of course not limited to GPU use cases.
 141        </para>
 142        <para>
 143          The three main components of this are: (1) dma-buf, representing
 144          a sg_table and exposed to userspace as a file descriptor to allow
 145          passing between devices, (2) fence, which provides a mechanism
 146          to signal when one device as finished access, and (3) reservation,
 147          which manages the shared or exclusive fence(s) associated with
 148          the buffer.
 149        </para>
 150        <sect2><title>dma-buf</title>
 151 !Edrivers/dma-buf/dma-buf.c
 152 !Iinclude/linux/dma-buf.h
 153        </sect2>
 154        <sect2><title>reservation</title>
 155 !Pdrivers/dma-buf/reservation.c Reservation Object Overview
 156 !Edrivers/dma-buf/reservation.c
 157 !Iinclude/linux/reservation.h
 158        </sect2>
 159        <sect2><title>fence</title>
 160 !Edrivers/dma-buf/fence.c
 161 !Iinclude/linux/fence.h
 162 !Edrivers/dma-buf/seqno-fence.c
 163 !Iinclude/linux/seqno-fence.h
 164 !Edrivers/dma-buf/sync_file.c
 165 !Iinclude/linux/sync_file.h
 166        </sect2>
 167      </sect1>
 168      <sect1><title>Device Drivers DMA Management</title>
 169 !Edrivers/base/dma-coherent.c
 170 !Edrivers/base/dma-mapping.c
 171      </sect1>
 172      <sect1><title>Device Drivers Power Management</title>
 173 !Edrivers/base/power/main.c
 174      </sect1>
 175      <sect1><title>Device Drivers ACPI Support</title>
 176 <!-- Internal functions only
 177 X!Edrivers/acpi/sleep/main.c
 178 X!Edrivers/acpi/sleep/wakeup.c
 179 X!Edrivers/acpi/motherboard.c
 180 X!Edrivers/acpi/bus.c
 181 -->
 182 !Edrivers/acpi/scan.c
 183 !Idrivers/acpi/scan.c
 184 <!-- No correct structured comments
 185 X!Edrivers/acpi/pci_bind.c
 186 -->
 187      </sect1>
 188      <sect1><title>Device drivers PnP support</title>
 189 !Idrivers/pnp/core.c
 190 <!-- No correct structured comments
 191 X!Edrivers/pnp/system.c
 192  -->
 193 !Edrivers/pnp/card.c
 194 !Idrivers/pnp/driver.c
 195 !Edrivers/pnp/manager.c
 196 !Edrivers/pnp/support.c
 197      </sect1>
 198      <sect1><title>Userspace IO devices</title>
 199 !Edrivers/uio/uio.c
 200 !Iinclude/linux/uio_driver.h
 201      </sect1>
 202   </chapter>
 203
 204   <chapter id="parportdev">
 205      <title>Parallel Port Devices</title>
 206 !Iinclude/linux/parport.h
 207 !Edrivers/parport/ieee1284.c
 208 !Edrivers/parport/share.c
 209 !Idrivers/parport/daisy.c
 210   </chapter>
 211
 212   <chapter id="message_devices">
 213         <title>Message-based devices</title>
 214      <sect1><title>Fusion message devices</title>
 215 !Edrivers/message/fusion/mptbase.c
 216 !Idrivers/message/fusion/mptbase.c
 217 !Edrivers/message/fusion/mptscsih.c
 218 !Idrivers/message/fusion/mptscsih.c
 219 !Idrivers/message/fusion/mptctl.c
 220 !Idrivers/message/fusion/mptspi.c
 221 !Idrivers/message/fusion/mptfc.c
 222 !Idrivers/message/fusion/mptlan.c
 223      </sect1>
 224   </chapter>
 225
 226   <chapter id="snddev">
 227      <title>Sound Devices</title>
 228 !Iinclude/sound/core.h
 229 !Esound/sound_core.c
 230 !Iinclude/sound/pcm.h
 231 !Esound/core/pcm.c
 232 !Esound/core/device.c
 233 !Esound/core/info.c
 234 !Esound/core/rawmidi.c
 235 !Esound/core/sound.c
 236 !Esound/core/memory.c
 237 !Esound/core/pcm_memory.c
 238 !Esound/core/init.c
 239 !Esound/core/isadma.c
 240 !Esound/core/control.c
 241 !Esound/core/pcm_lib.c
 242 !Esound/core/hwdep.c
 243 !Esound/core/pcm_native.c
 244 !Esound/core/memalloc.c
 245 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
 246 X!Isound/sound_firmware.c
 247 -->
 248   </chapter>
 249
 250   <chapter id="mediadev">
 251      <title>Media Devices</title>
 252
 253      <sect1><title>Video2Linux devices</title>
 254 !Iinclude/media/tuner.h
 255 !Iinclude/media/tuner-types.h
 256 !Iinclude/media/tveeprom.h
 257 !Iinclude/media/v4l2-async.h
 258 !Iinclude/media/v4l2-ctrls.h
 259 !Iinclude/media/v4l2-dv-timings.h
 260 !Iinclude/media/v4l2-event.h
 261 !Iinclude/media/v4l2-flash-led-class.h
 262 !Iinclude/media/v4l2-mc.h
 263 !Iinclude/media/v4l2-mediabus.h
 264 !Iinclude/media/v4l2-mem2mem.h
 265 !Iinclude/media/v4l2-of.h
 266 !Iinclude/media/v4l2-rect.h
 267 !Iinclude/media/v4l2-subdev.h
 268 !Iinclude/media/videobuf2-core.h
 269 !Iinclude/media/videobuf2-v4l2.h
 270 !Iinclude/media/videobuf2-memops.h
 271      </sect1>
 272      <sect1><title>Digital TV (DVB) devices</title>
 273         <sect1><title>Digital TV Common functions</title>
 274 !Idrivers/media/dvb-core/dvb_math.h
 275 !Idrivers/media/dvb-core/dvb_ringbuffer.h
 276 !Idrivers/media/dvb-core/dvbdev.h
 277         </sect1>
 278         <sect1><title>Digital TV Frontend kABI</title>
 279 !Pdrivers/media/dvb-core/dvb_frontend.h Digital TV Frontend
 280 !Idrivers/media/dvb-core/dvb_frontend.h
 281         </sect1>
 282         <sect1><title>Digital TV Demux kABI</title>
 283 !Pdrivers/media/dvb-core/demux.h Digital TV Demux
 284         <sect1><title>Demux Callback API</title>
 285 !Pdrivers/media/dvb-core/demux.h Demux Callback
 286         </sect1>
 287 !Idrivers/media/dvb-core/demux.h
 288         </sect1>
 289         <sect1><title>Digital TV Conditional Access kABI</title>
 290 !Idrivers/media/dvb-core/dvb_ca_en50221.h
 291         </sect1>
 292      </sect1>
 293     <sect1><title>Remote Controller devices</title>
 294 !Iinclude/media/rc-core.h
 295 !Iinclude/media/lirc_dev.h
 296     </sect1>
 297     <sect1><title>Media Controller devices</title>
 298 !Pinclude/media/media-device.h Media Controller
 299 !Iinclude/media/media-device.h
 300 !Iinclude/media/media-devnode.h
 301 !Iinclude/media/media-entity.h
 302     </sect1>
 303     <sect1><title>Consumer Electronics Control devices</title>
 304 !Iinclude/media/cec-edid.h
 305     </sect1>
 306
 307   </chapter>
 308
 309   <chapter id="uart16x50">
 310      <title>16x50 UART Driver</title>
 311 !Edrivers/tty/serial/serial_core.c
 312 !Edrivers/tty/serial/8250/8250_core.c
 313   </chapter>
 314
 315   <chapter id="fbdev">
 316      <title>Frame Buffer Library</title>
 317
 318      <para>
 319        The frame buffer drivers depend heavily on four data structures.
 320        These structures are declared in include/linux/fb.h.  They are
 321        fb_info, fb_var_screeninfo, fb_fix_screeninfo and fb_monospecs.
 322        The last three can be made available to and from userland.
 323      </para>
 324
 325      <para>
 326        fb_info defines the current state of a particular video card.
 327        Inside fb_info, there exists a fb_ops structure which is a
 328        collection of needed functions to make fbdev and fbcon work.
 329        fb_info is only visible to the kernel.
 330      </para>
 331
 332      <para>
 333        fb_var_screeninfo is used to describe the features of a video card
 334        that are user defined.  With fb_var_screeninfo, things such as
 335        depth and the resolution may be defined.
 336      </para>
 337
 338      <para>
 339        The next structure is fb_fix_screeninfo. This defines the
 340        properties of a card that are created when a mode is set and can't
 341        be changed otherwise.  A good example of this is the start of the
 342        frame buffer memory.  This "locks" the address of the frame buffer
 343        memory, so that it cannot be changed or moved.
 344      </para>
 345
 346      <para>
 347        The last structure is fb_monospecs. In the old API, there was
 348        little importance for fb_monospecs. This allowed for forbidden things
 349        such as setting a mode of 800x600 on a fix frequency monitor. With
 350        the new API, fb_monospecs prevents such things, and if used
 351        correctly, can prevent a monitor from being cooked.  fb_monospecs
 352        will not be useful until kernels 2.5.x.
 353      </para>
 354
 355      <sect1><title>Frame Buffer Memory</title>
 356 !Edrivers/video/fbdev/core/fbmem.c
 357      </sect1>
 358 <!--
 359      <sect1><title>Frame Buffer Console</title>
 360 X!Edrivers/video/console/fbcon.c
 361      </sect1>
 362 -->
 363      <sect1><title>Frame Buffer Colormap</title>
 364 !Edrivers/video/fbdev/core/fbcmap.c
 365      </sect1>
 366 <!-- FIXME:
 367   drivers/video/fbgen.c has no docs, which stuffs up the sgml.  Comment
 368   out until somebody adds docs.  KAO
 369      <sect1><title>Frame Buffer Generic Functions</title>
 370 X!Idrivers/video/fbgen.c
 371      </sect1>
 372 KAO -->
 373      <sect1><title>Frame Buffer Video Mode Database</title>
 374 !Idrivers/video/fbdev/core/modedb.c
 375 !Edrivers/video/fbdev/core/modedb.c
 376      </sect1>
 377      <sect1><title>Frame Buffer Macintosh Video Mode Database</title>
 378 !Edrivers/video/fbdev/macmodes.c
 379      </sect1>
 380      <sect1><title>Frame Buffer Fonts</title>
 381         <para>
 382            Refer to the file lib/fonts/fonts.c for more information.
 383         </para>
 384 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
 385 X!Ilib/fonts/fonts.c
 386 -->
 387      </sect1>
 388   </chapter>
 389
 390   <chapter id="input_subsystem">
 391      <title>Input Subsystem</title>
 392      <sect1><title>Input core</title>
 393 !Iinclude/linux/input.h
 394 !Edrivers/input/input.c
 395 !Edrivers/input/ff-core.c
 396 !Edrivers/input/ff-memless.c
 397      </sect1>
 398      <sect1><title>Multitouch Library</title>
 399 !Iinclude/linux/input/mt.h
 400 !Edrivers/input/input-mt.c
 401      </sect1>
 402      <sect1><title>Polled input devices</title>
 403 !Iinclude/linux/input-polldev.h
 404 !Edrivers/input/input-polldev.c
 405      </sect1>
 406      <sect1><title>Matrix keyboards/keypads</title>
 407 !Iinclude/linux/input/matrix_keypad.h
 408      </sect1>
 409      <sect1><title>Sparse keymap support</title>
 410 !Iinclude/linux/input/sparse-keymap.h
 411 !Edrivers/input/sparse-keymap.c
 412      </sect1>
 413   </chapter>
 414
 415   <chapter id="spi">
 416       <title>Serial Peripheral Interface (SPI)</title>
 417   <para>
 418         SPI is the "Serial Peripheral Interface", widely used with
 419         embedded systems because it is a simple and efficient
 420         interface:  basically a multiplexed shift register.
 421         Its three signal wires hold a clock (SCK, often in the range
 422         of 1-20 MHz), a "Master Out, Slave In" (MOSI) data line, and
 423         a "Master In, Slave Out" (MISO) data line.
 424         SPI is a full duplex protocol; for each bit shifted out the
 425         MOSI line (one per clock) another is shifted in on the MISO line.
 426         Those bits are assembled into words of various sizes on the
 427         way to and from system memory.
 428         An additional chipselect line is usually active-low (nCS);
 429         four signals are normally used for each peripheral, plus
 430         sometimes an interrupt.
 431   </para>
 432   <para>
 433         The SPI bus facilities listed here provide a generalized
 434         interface to declare SPI busses and devices, manage them
 435         according to the standard Linux driver model, and perform
 436         input/output operations.
 437         At this time, only "master" side interfaces are supported,
 438         where Linux talks to SPI peripherals and does not implement
 439         such a peripheral itself.
 440         (Interfaces to support implementing SPI slaves would
 441         necessarily look different.)
 442   </para>
 443   <para>
 444         The programming interface is structured around two kinds of driver,
 445         and two kinds of device.
 446         A "Controller Driver" abstracts the controller hardware, which may
 447         be as simple as a set of GPIO pins or as complex as a pair of FIFOs
 448         connected to dual DMA engines on the other side of the SPI shift
 449         register (maximizing throughput).  Such drivers bridge between
 450         whatever bus they sit on (often the platform bus) and SPI, and
 451         expose the SPI side of their device as a
 452         <structname>struct spi_master</structname>.
 453         SPI devices are children of that master, represented as a
 454         <structname>struct spi_device</structname> and manufactured from
 455         <structname>struct spi_board_info</structname> descriptors which
 456         are usually provided by board-specific initialization code.
 457         A <structname>struct spi_driver</structname> is called a
 458         "Protocol Driver", and is bound to a spi_device using normal
 459         driver model calls.
 460   </para>
 461   <para>
 462         The I/O model is a set of queued messages.  Protocol drivers
 463         submit one or more <structname>struct spi_message</structname>
 464         objects, which are processed and completed asynchronously.
 465         (There are synchronous wrappers, however.)  Messages are
 466         built from one or more <structname>struct spi_transfer</structname>
 467         objects, each of which wraps a full duplex SPI transfer.
 468         A variety of protocol tweaking options are needed, because
 469         different chips adopt very different policies for how they
 470         use the bits transferred with SPI.
 471   </para>
 472 !Iinclude/linux/spi/spi.h
 473 !Fdrivers/spi/spi.c spi_register_board_info
 474 !Edrivers/spi/spi.c
 475   </chapter>
 476
 477   <chapter id="i2c">
 478      <title>I<superscript>2</superscript>C and SMBus Subsystem</title>
 479
 480      <para>
 481         I<superscript>2</superscript>C (or without fancy typography, "I2C")
 482         is an acronym for the "Inter-IC" bus, a simple bus protocol which is
 483         widely used where low data rate communications suffice.
 484         Since it's also a licensed trademark, some vendors use another
 485         name (such as "Two-Wire Interface", TWI) for the same bus.
 486         I2C only needs two signals (SCL for clock, SDA for data), conserving
 487         board real estate and minimizing signal quality issues.
 488         Most I2C devices use seven bit addresses, and bus speeds of up
 489         to 400 kHz; there's a high speed extension (3.4 MHz) that's not yet
 490         found wide use.
 491         I2C is a multi-master bus; open drain signaling is used to
 492         arbitrate between masters, as well as to handshake and to
 493         synchronize clocks from slower clients.
 494      </para>
 495
 496      <para>
 497         The Linux I2C programming interfaces support only the master
 498         side of bus interactions, not the slave side.
 499         The programming interface is structured around two kinds of driver,
 500         and two kinds of device.
 501         An I2C "Adapter Driver" abstracts the controller hardware; it binds
 502         to a physical device (perhaps a PCI device or platform_device) and
 503         exposes a <structname>struct i2c_adapter</structname> representing
 504         each I2C bus segment it manages.
 505         On each I2C bus segment will be I2C devices represented by a
 506         <structname>struct i2c_client</structname>.  Those devices will
 507         be bound to a <structname>struct i2c_driver</structname>,
 508         which should follow the standard Linux driver model.
 509         (At this writing, a legacy model is more widely used.)
 510         There are functions to perform various I2C protocol operations; at
 511         this writing all such functions are usable only from task context.
 512      </para>
 513
 514      <para>
 515         The System Management Bus (SMBus) is a sibling protocol.  Most SMBus
 516         systems are also I2C conformant.  The electrical constraints are
 517         tighter for SMBus, and it standardizes particular protocol messages
 518         and idioms.  Controllers that support I2C can also support most
 519         SMBus operations, but SMBus controllers don't support all the protocol
 520         options that an I2C controller will.
 521         There are functions to perform various SMBus protocol operations,
 522         either using I2C primitives or by issuing SMBus commands to
 523         i2c_adapter devices which don't support those I2C operations.
 524      </para>
 525
 526 !Iinclude/linux/i2c.h
 527 !Fdrivers/i2c/i2c-boardinfo.c i2c_register_board_info
 528 !Edrivers/i2c/i2c-core.c
 529   </chapter>
 530
 531   <chapter id="hsi">
 532      <title>High Speed Synchronous Serial Interface (HSI)</title>
 533
 534      <para>
 535         High Speed Synchronous Serial Interface (HSI) is a
 536         serial interface mainly used for connecting application
 537         engines (APE) with cellular modem engines (CMT) in cellular
 538         handsets.
 539
 540         HSI provides multiplexing for up to 16 logical channels,
 541         low-latency and full duplex communication.
 542      </para>
 543
 544 !Iinclude/linux/hsi/hsi.h
 545 !Edrivers/hsi/hsi.c
 546   </chapter>
 547
 548   <chapter id="pwm">
 549     <title>Pulse-Width Modulation (PWM)</title>
 550     <para>
 551       Pulse-width modulation is a modulation technique primarily used to
 552       control power supplied to electrical devices.
 553     </para>
 554     <para>
 555       The PWM framework provides an abstraction for providers and consumers
 556       of PWM signals. A controller that provides one or more PWM signals is
 557       registered as <structname>struct pwm_chip</structname>. Providers are
 558       expected to embed this structure in a driver-specific structure. This
 559       structure contains fields that describe a particular chip.
 560     </para>
 561     <para>
 562       A chip exposes one or more PWM signal sources, each of which exposed
 563       as a <structname>struct pwm_device</structname>. Operations can be
 564       performed on PWM devices to control the period, duty cycle, polarity
 565       and active state of the signal.
 566     </para>
 567     <para>
 568       Note that PWM devices are exclusive resources: they can always only be
 569       used by one consumer at a time.
 570     </para>
 571 !Iinclude/linux/pwm.h
 572 !Edrivers/pwm/core.c
 573   </chapter>
 574
 575 </book>