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
 251   <chapter id="uart16x50">
 252      <title>16x50 UART Driver</title>
 253 !Edrivers/tty/serial/serial_core.c
 254 !Edrivers/tty/serial/8250/8250_core.c
 255   </chapter>
 256
 257   <chapter id="fbdev">
 258      <title>Frame Buffer Library</title>
 259
 260      <para>
 261        The frame buffer drivers depend heavily on four data structures.
 262        These structures are declared in include/linux/fb.h.  They are
 263        fb_info, fb_var_screeninfo, fb_fix_screeninfo and fb_monospecs.
 264        The last three can be made available to and from userland.
 265      </para>
 266
 267      <para>
 268        fb_info defines the current state of a particular video card.
 269        Inside fb_info, there exists a fb_ops structure which is a
 270        collection of needed functions to make fbdev and fbcon work.
 271        fb_info is only visible to the kernel.
 272      </para>
 273
 274      <para>
 275        fb_var_screeninfo is used to describe the features of a video card
 276        that are user defined.  With fb_var_screeninfo, things such as
 277        depth and the resolution may be defined.
 278      </para>
 279
 280      <para>
 281        The next structure is fb_fix_screeninfo. This defines the
 282        properties of a card that are created when a mode is set and can't
 283        be changed otherwise.  A good example of this is the start of the
 284        frame buffer memory.  This "locks" the address of the frame buffer
 285        memory, so that it cannot be changed or moved.
 286      </para>
 287
 288      <para>
 289        The last structure is fb_monospecs. In the old API, there was
 290        little importance for fb_monospecs. This allowed for forbidden things
 291        such as setting a mode of 800x600 on a fix frequency monitor. With
 292        the new API, fb_monospecs prevents such things, and if used
 293        correctly, can prevent a monitor from being cooked.  fb_monospecs
 294        will not be useful until kernels 2.5.x.
 295      </para>
 296
 297      <sect1><title>Frame Buffer Memory</title>
 298 !Edrivers/video/fbdev/core/fbmem.c
 299      </sect1>
 300 <!--
 301      <sect1><title>Frame Buffer Console</title>
 302 X!Edrivers/video/console/fbcon.c
 303      </sect1>
 304 -->
 305      <sect1><title>Frame Buffer Colormap</title>
 306 !Edrivers/video/fbdev/core/fbcmap.c
 307      </sect1>
 308 <!-- FIXME:
 309   drivers/video/fbgen.c has no docs, which stuffs up the sgml.  Comment
 310   out until somebody adds docs.  KAO
 311      <sect1><title>Frame Buffer Generic Functions</title>
 312 X!Idrivers/video/fbgen.c
 313      </sect1>
 314 KAO -->
 315      <sect1><title>Frame Buffer Video Mode Database</title>
 316 !Idrivers/video/fbdev/core/modedb.c
 317 !Edrivers/video/fbdev/core/modedb.c
 318      </sect1>
 319      <sect1><title>Frame Buffer Macintosh Video Mode Database</title>
 320 !Edrivers/video/fbdev/macmodes.c
 321      </sect1>
 322      <sect1><title>Frame Buffer Fonts</title>
 323         <para>
 324            Refer to the file lib/fonts/fonts.c for more information.
 325         </para>
 326 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
 327 X!Ilib/fonts/fonts.c
 328 -->
 329      </sect1>
 330   </chapter>
 331
 332   <chapter id="input_subsystem">
 333      <title>Input Subsystem</title>
 334      <sect1><title>Input core</title>
 335 !Iinclude/linux/input.h
 336 !Edrivers/input/input.c
 337 !Edrivers/input/ff-core.c
 338 !Edrivers/input/ff-memless.c
 339      </sect1>
 340      <sect1><title>Multitouch Library</title>
 341 !Iinclude/linux/input/mt.h
 342 !Edrivers/input/input-mt.c
 343      </sect1>
 344      <sect1><title>Polled input devices</title>
 345 !Iinclude/linux/input-polldev.h
 346 !Edrivers/input/input-polldev.c
 347      </sect1>
 348      <sect1><title>Matrix keyboards/keypads</title>
 349 !Iinclude/linux/input/matrix_keypad.h
 350      </sect1>
 351      <sect1><title>Sparse keymap support</title>
 352 !Iinclude/linux/input/sparse-keymap.h
 353 !Edrivers/input/sparse-keymap.c
 354      </sect1>
 355   </chapter>
 356
 357   <chapter id="spi">
 358       <title>Serial Peripheral Interface (SPI)</title>
 359   <para>
 360         SPI is the "Serial Peripheral Interface", widely used with
 361         embedded systems because it is a simple and efficient
 362         interface:  basically a multiplexed shift register.
 363         Its three signal wires hold a clock (SCK, often in the range
 364         of 1-20 MHz), a "Master Out, Slave In" (MOSI) data line, and
 365         a "Master In, Slave Out" (MISO) data line.
 366         SPI is a full duplex protocol; for each bit shifted out the
 367         MOSI line (one per clock) another is shifted in on the MISO line.
 368         Those bits are assembled into words of various sizes on the
 369         way to and from system memory.
 370         An additional chipselect line is usually active-low (nCS);
 371         four signals are normally used for each peripheral, plus
 372         sometimes an interrupt.
 373   </para>
 374   <para>
 375         The SPI bus facilities listed here provide a generalized
 376         interface to declare SPI busses and devices, manage them
 377         according to the standard Linux driver model, and perform
 378         input/output operations.
 379         At this time, only "master" side interfaces are supported,
 380         where Linux talks to SPI peripherals and does not implement
 381         such a peripheral itself.
 382         (Interfaces to support implementing SPI slaves would
 383         necessarily look different.)
 384   </para>
 385   <para>
 386         The programming interface is structured around two kinds of driver,
 387         and two kinds of device.
 388         A "Controller Driver" abstracts the controller hardware, which may
 389         be as simple as a set of GPIO pins or as complex as a pair of FIFOs
 390         connected to dual DMA engines on the other side of the SPI shift
 391         register (maximizing throughput).  Such drivers bridge between
 392         whatever bus they sit on (often the platform bus) and SPI, and
 393         expose the SPI side of their device as a
 394         <structname>struct spi_master</structname>.
 395         SPI devices are children of that master, represented as a
 396         <structname>struct spi_device</structname> and manufactured from
 397         <structname>struct spi_board_info</structname> descriptors which
 398         are usually provided by board-specific initialization code.
 399         A <structname>struct spi_driver</structname> is called a
 400         "Protocol Driver", and is bound to a spi_device using normal
 401         driver model calls.
 402   </para>
 403   <para>
 404         The I/O model is a set of queued messages.  Protocol drivers
 405         submit one or more <structname>struct spi_message</structname>
 406         objects, which are processed and completed asynchronously.
 407         (There are synchronous wrappers, however.)  Messages are
 408         built from one or more <structname>struct spi_transfer</structname>
 409         objects, each of which wraps a full duplex SPI transfer.
 410         A variety of protocol tweaking options are needed, because
 411         different chips adopt very different policies for how they
 412         use the bits transferred with SPI.
 413   </para>
 414 !Iinclude/linux/spi/spi.h
 415 !Fdrivers/spi/spi.c spi_register_board_info
 416 !Edrivers/spi/spi.c
 417   </chapter>
 418
 419   <chapter id="i2c">
 420      <title>I<superscript>2</superscript>C and SMBus Subsystem</title>
 421
 422      <para>
 423         I<superscript>2</superscript>C (or without fancy typography, "I2C")
 424         is an acronym for the "Inter-IC" bus, a simple bus protocol which is
 425         widely used where low data rate communications suffice.
 426         Since it's also a licensed trademark, some vendors use another
 427         name (such as "Two-Wire Interface", TWI) for the same bus.
 428         I2C only needs two signals (SCL for clock, SDA for data), conserving
 429         board real estate and minimizing signal quality issues.
 430         Most I2C devices use seven bit addresses, and bus speeds of up
 431         to 400 kHz; there's a high speed extension (3.4 MHz) that's not yet
 432         found wide use.
 433         I2C is a multi-master bus; open drain signaling is used to
 434         arbitrate between masters, as well as to handshake and to
 435         synchronize clocks from slower clients.
 436      </para>
 437
 438      <para>
 439         The Linux I2C programming interfaces support only the master
 440         side of bus interactions, not the slave side.
 441         The programming interface is structured around two kinds of driver,
 442         and two kinds of device.
 443         An I2C "Adapter Driver" abstracts the controller hardware; it binds
 444         to a physical device (perhaps a PCI device or platform_device) and
 445         exposes a <structname>struct i2c_adapter</structname> representing
 446         each I2C bus segment it manages.
 447         On each I2C bus segment will be I2C devices represented by a
 448         <structname>struct i2c_client</structname>.  Those devices will
 449         be bound to a <structname>struct i2c_driver</structname>,
 450         which should follow the standard Linux driver model.
 451         (At this writing, a legacy model is more widely used.)
 452         There are functions to perform various I2C protocol operations; at
 453         this writing all such functions are usable only from task context.
 454      </para>
 455
 456      <para>
 457         The System Management Bus (SMBus) is a sibling protocol.  Most SMBus
 458         systems are also I2C conformant.  The electrical constraints are
 459         tighter for SMBus, and it standardizes particular protocol messages
 460         and idioms.  Controllers that support I2C can also support most
 461         SMBus operations, but SMBus controllers don't support all the protocol
 462         options that an I2C controller will.
 463         There are functions to perform various SMBus protocol operations,
 464         either using I2C primitives or by issuing SMBus commands to
 465         i2c_adapter devices which don't support those I2C operations.
 466      </para>
 467
 468 !Iinclude/linux/i2c.h
 469 !Fdrivers/i2c/i2c-boardinfo.c i2c_register_board_info
 470 !Edrivers/i2c/i2c-core.c
 471   </chapter>
 472
 473   <chapter id="hsi">
 474      <title>High Speed Synchronous Serial Interface (HSI)</title>
 475
 476      <para>
 477         High Speed Synchronous Serial Interface (HSI) is a
 478         serial interface mainly used for connecting application
 479         engines (APE) with cellular modem engines (CMT) in cellular
 480         handsets.
 481
 482         HSI provides multiplexing for up to 16 logical channels,
 483         low-latency and full duplex communication.
 484      </para>
 485
 486 !Iinclude/linux/hsi/hsi.h
 487 !Edrivers/hsi/hsi_core.c
 488   </chapter>
 489
 490   <chapter id="pwm">
 491     <title>Pulse-Width Modulation (PWM)</title>
 492     <para>
 493       Pulse-width modulation is a modulation technique primarily used to
 494       control power supplied to electrical devices.
 495     </para>
 496     <para>
 497       The PWM framework provides an abstraction for providers and consumers
 498       of PWM signals. A controller that provides one or more PWM signals is
 499       registered as <structname>struct pwm_chip</structname>. Providers are
 500       expected to embed this structure in a driver-specific structure. This
 501       structure contains fields that describe a particular chip.
 502     </para>
 503     <para>
 504       A chip exposes one or more PWM signal sources, each of which exposed
 505       as a <structname>struct pwm_device</structname>. Operations can be
 506       performed on PWM devices to control the period, duty cycle, polarity
 507       and active state of the signal.
 508     </para>
 509     <para>
 510       Note that PWM devices are exclusive resources: they can always only be
 511       used by one consumer at a time.
 512     </para>
 513 !Iinclude/linux/pwm.h
 514 !Edrivers/pwm/core.c
 515   </chapter>
 516
 517 </book>