drm/doc: Polish kerneldoc for encoders
[cascardo/linux.git] / Documentation / gpu / drm-kms.rst
1 =========================
2 Kernel Mode Setting (KMS)
3 =========================
4
5 Drivers must initialize the mode setting core by calling
6 :c:func:`drm_mode_config_init()` on the DRM device. The function
7 initializes the :c:type:`struct drm_device <drm_device>`
8 mode_config field and never fails. Once done, mode configuration must
9 be setup by initializing the following fields.
10
11 -  int min_width, min_height; int max_width, max_height;
12    Minimum and maximum width and height of the frame buffers in pixel
13    units.
14
15 -  struct drm_mode_config_funcs \*funcs;
16    Mode setting functions.
17
18 KMS Data Structures
19 ===================
20
21 .. kernel-doc:: include/drm/drm_crtc.h
22    :internal:
23
24 KMS API Functions
25 =================
26
27 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_crtc.c
28    :export:
29
30 Atomic Mode Setting Function Reference
31 ======================================
32
33 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_atomic.c
34    :export:
35
36 .. kernel-doc:: include/drm/drm_atomic.h
37    :internal:
38
39 Frame Buffer Abstraction
40 ========================
41
42 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_framebuffer.c
43    :doc: overview
44
45 Frame Buffer Functions Reference
46 --------------------------------
47
48 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_framebuffer.c
49    :export:
50
51 .. kernel-doc:: include/drm/drm_framebuffer.h
52    :internal:
53
54 DRM Format Handling
55 ===================
56
57 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_fourcc.c
58    :export:
59
60 Dumb Buffer Objects
61 ===================
62
63 The KMS API doesn't standardize backing storage object creation and
64 leaves it to driver-specific ioctls. Furthermore actually creating a
65 buffer object even for GEM-based drivers is done through a
66 driver-specific ioctl - GEM only has a common userspace interface for
67 sharing and destroying objects. While not an issue for full-fledged
68 graphics stacks that include device-specific userspace components (in
69 libdrm for instance), this limit makes DRM-based early boot graphics
70 unnecessarily complex.
71
72 Dumb objects partly alleviate the problem by providing a standard API to
73 create dumb buffers suitable for scanout, which can then be used to
74 create KMS frame buffers.
75
76 To support dumb objects drivers must implement the dumb_create,
77 dumb_destroy and dumb_map_offset operations.
78
79 -  int (\*dumb_create)(struct drm_file \*file_priv, struct
80    drm_device \*dev, struct drm_mode_create_dumb \*args);
81    The dumb_create operation creates a driver object (GEM or TTM
82    handle) suitable for scanout based on the width, height and depth
83    from the struct :c:type:`struct drm_mode_create_dumb
84    <drm_mode_create_dumb>` argument. It fills the argument's
85    handle, pitch and size fields with a handle for the newly created
86    object and its line pitch and size in bytes.
87
88 -  int (\*dumb_destroy)(struct drm_file \*file_priv, struct
89    drm_device \*dev, uint32_t handle);
90    The dumb_destroy operation destroys a dumb object created by
91    dumb_create.
92
93 -  int (\*dumb_map_offset)(struct drm_file \*file_priv, struct
94    drm_device \*dev, uint32_t handle, uint64_t \*offset);
95    The dumb_map_offset operation associates an mmap fake offset with
96    the object given by the handle and returns it. Drivers must use the
97    :c:func:`drm_gem_create_mmap_offset()` function to associate
98    the fake offset as described in ?.
99
100 Note that dumb objects may not be used for gpu acceleration, as has been
101 attempted on some ARM embedded platforms. Such drivers really must have
102 a hardware-specific ioctl to allocate suitable buffer objects.
103
104 Display Modes Function Reference
105 ================================
106
107 .. kernel-doc:: include/drm/drm_modes.h
108    :internal:
109
110 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_modes.c
111    :export:
112
113 Connector Abstraction
114 =====================
115
116 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_connector.c
117    :doc: overview
118
119 Connector Functions Reference
120 -----------------------------
121
122 .. kernel-doc:: include/drm/drm_connector.h
123    :internal:
124
125 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_connector.c
126    :export:
127
128 Encoder Abstraction
129 ===================
130
131 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_encoder.c
132    :doc: overview
133
134 Encoder Functions Reference
135 ---------------------------
136
137 .. kernel-doc:: include/drm/drm_encoder.h
138    :internal:
139
140 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_encoder.c
141    :export:
142
143 KMS Initialization and Cleanup
144 ==============================
145
146 A KMS device is abstracted and exposed as a set of planes, CRTCs,
147 encoders and connectors. KMS drivers must thus create and initialize all
148 those objects at load time after initializing mode setting.
149
150 CRTCs (:c:type:`struct drm_crtc <drm_crtc>`)
151 --------------------------------------------
152
153 A CRTC is an abstraction representing a part of the chip that contains a
154 pointer to a scanout buffer. Therefore, the number of CRTCs available
155 determines how many independent scanout buffers can be active at any
156 given time. The CRTC structure contains several fields to support this:
157 a pointer to some video memory (abstracted as a frame buffer object), a
158 display mode, and an (x, y) offset into the video memory to support
159 panning or configurations where one piece of video memory spans multiple
160 CRTCs.
161
162 CRTC Initialization
163 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
164
165 A KMS device must create and register at least one struct
166 :c:type:`struct drm_crtc <drm_crtc>` instance. The instance is
167 allocated and zeroed by the driver, possibly as part of a larger
168 structure, and registered with a call to :c:func:`drm_crtc_init()`
169 with a pointer to CRTC functions.
170
171 Planes (:c:type:`struct drm_plane <drm_plane>`)
172 -----------------------------------------------
173
174 A plane represents an image source that can be blended with or overlayed
175 on top of a CRTC during the scanout process. Planes are associated with
176 a frame buffer to crop a portion of the image memory (source) and
177 optionally scale it to a destination size. The result is then blended
178 with or overlayed on top of a CRTC.
179
180 The DRM core recognizes three types of planes:
181
182 -  DRM_PLANE_TYPE_PRIMARY represents a "main" plane for a CRTC.
183    Primary planes are the planes operated upon by CRTC modesetting and
184    flipping operations described in the page_flip hook in
185    :c:type:`struct drm_crtc_funcs <drm_crtc_funcs>`.
186 -  DRM_PLANE_TYPE_CURSOR represents a "cursor" plane for a CRTC.
187    Cursor planes are the planes operated upon by the
188    DRM_IOCTL_MODE_CURSOR and DRM_IOCTL_MODE_CURSOR2 ioctls.
189 -  DRM_PLANE_TYPE_OVERLAY represents all non-primary, non-cursor
190    planes. Some drivers refer to these types of planes as "sprites"
191    internally.
192
193 For compatibility with legacy userspace, only overlay planes are made
194 available to userspace by default. Userspace clients may set the
195 DRM_CLIENT_CAP_UNIVERSAL_PLANES client capability bit to indicate
196 that they wish to receive a universal plane list containing all plane
197 types.
198
199 Plane Initialization
200 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
201
202 To create a plane, a KMS drivers allocates and zeroes an instances of
203 :c:type:`struct drm_plane <drm_plane>` (possibly as part of a
204 larger structure) and registers it with a call to
205 :c:func:`drm_universal_plane_init()`. The function takes a
206 bitmask of the CRTCs that can be associated with the plane, a pointer to
207 the plane functions, a list of format supported formats, and the type of
208 plane (primary, cursor, or overlay) being initialized.
209
210 Cursor and overlay planes are optional. All drivers should provide one
211 primary plane per CRTC (although this requirement may change in the
212 future); drivers that do not wish to provide special handling for
213 primary planes may make use of the helper functions described in ? to
214 create and register a primary plane with standard capabilities.
215
216 Cleanup
217 -------
218
219 The DRM core manages its objects' lifetime. When an object is not needed
220 anymore the core calls its destroy function, which must clean up and
221 free every resource allocated for the object. Every
222 :c:func:`drm_\*_init()` call must be matched with a corresponding
223 :c:func:`drm_\*_cleanup()` call to cleanup CRTCs
224 (:c:func:`drm_crtc_cleanup()`), planes
225 (:c:func:`drm_plane_cleanup()`), encoders
226 (:c:func:`drm_encoder_cleanup()`) and connectors
227 (:c:func:`drm_connector_cleanup()`). Furthermore, connectors that
228 have been added to sysfs must be removed by a call to
229 :c:func:`drm_connector_unregister()` before calling
230 :c:func:`drm_connector_cleanup()`.
231
232 Connectors state change detection must be cleanup up with a call to
233 :c:func:`drm_kms_helper_poll_fini()`.
234
235 Output discovery and initialization example
236 -------------------------------------------
237
238 ::
239
240     void intel_crt_init(struct drm_device *dev)
241     {
242         struct drm_connector *connector;
243         struct intel_output *intel_output;
244
245         intel_output = kzalloc(sizeof(struct intel_output), GFP_KERNEL);
246         if (!intel_output)
247             return;
248
249         connector = &intel_output->base;
250         drm_connector_init(dev, &intel_output->base,
251                    &intel_crt_connector_funcs, DRM_MODE_CONNECTOR_VGA);
252
253         drm_encoder_init(dev, &intel_output->enc, &intel_crt_enc_funcs,
254                  DRM_MODE_ENCODER_DAC);
255
256         drm_mode_connector_attach_encoder(&intel_output->base,
257                           &intel_output->enc);
258
259         /* Set up the DDC bus. */
260         intel_output->ddc_bus = intel_i2c_create(dev, GPIOA, "CRTDDC_A");
261         if (!intel_output->ddc_bus) {
262             dev_printk(KERN_ERR, &dev->pdev->dev, "DDC bus registration "
263                    "failed.\n");
264             return;
265         }
266
267         intel_output->type = INTEL_OUTPUT_ANALOG;
268         connector->interlace_allowed = 0;
269         connector->doublescan_allowed = 0;
270
271         drm_encoder_helper_add(&intel_output->enc, &intel_crt_helper_funcs);
272         drm_connector_helper_add(connector, &intel_crt_connector_helper_funcs);
273
274         drm_connector_register(connector);
275     }
276
277 In the example above (taken from the i915 driver), a CRTC, connector and
278 encoder combination is created. A device-specific i2c bus is also
279 created for fetching EDID data and performing monitor detection. Once
280 the process is complete, the new connector is registered with sysfs to
281 make its properties available to applications.
282
283 KMS Locking
284 ===========
285
286 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_modeset_lock.c
287    :doc: kms locking
288
289 .. kernel-doc:: include/drm/drm_modeset_lock.h
290    :internal:
291
292 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_modeset_lock.c
293    :export:
294
295 KMS Properties
296 ==============
297
298 Drivers may need to expose additional parameters to applications than
299 those described in the previous sections. KMS supports attaching
300 properties to CRTCs, connectors and planes and offers a userspace API to
301 list, get and set the property values.
302
303 Properties are identified by a name that uniquely defines the property
304 purpose, and store an associated value. For all property types except
305 blob properties the value is a 64-bit unsigned integer.
306
307 KMS differentiates between properties and property instances. Drivers
308 first create properties and then create and associate individual
309 instances of those properties to objects. A property can be instantiated
310 multiple times and associated with different objects. Values are stored
311 in property instances, and all other property information are stored in
312 the property and shared between all instances of the property.
313
314 Every property is created with a type that influences how the KMS core
315 handles the property. Supported property types are
316
317 DRM_MODE_PROP_RANGE
318     Range properties report their minimum and maximum admissible values.
319     The KMS core verifies that values set by application fit in that
320     range.
321
322 DRM_MODE_PROP_ENUM
323     Enumerated properties take a numerical value that ranges from 0 to
324     the number of enumerated values defined by the property minus one,
325     and associate a free-formed string name to each value. Applications
326     can retrieve the list of defined value-name pairs and use the
327     numerical value to get and set property instance values.
328
329 DRM_MODE_PROP_BITMASK
330     Bitmask properties are enumeration properties that additionally
331     restrict all enumerated values to the 0..63 range. Bitmask property
332     instance values combine one or more of the enumerated bits defined
333     by the property.
334
335 DRM_MODE_PROP_BLOB
336     Blob properties store a binary blob without any format restriction.
337     The binary blobs are created as KMS standalone objects, and blob
338     property instance values store the ID of their associated blob
339     object.
340
341     Blob properties are only used for the connector EDID property and
342     cannot be created by drivers.
343
344 To create a property drivers call one of the following functions
345 depending on the property type. All property creation functions take
346 property flags and name, as well as type-specific arguments.
347
348 -  struct drm_property \*drm_property_create_range(struct
349    drm_device \*dev, int flags, const char \*name, uint64_t min,
350    uint64_t max);
351    Create a range property with the given minimum and maximum values.
352
353 -  struct drm_property \*drm_property_create_enum(struct drm_device
354    \*dev, int flags, const char \*name, const struct
355    drm_prop_enum_list \*props, int num_values);
356    Create an enumerated property. The ``props`` argument points to an
357    array of ``num_values`` value-name pairs.
358
359 -  struct drm_property \*drm_property_create_bitmask(struct
360    drm_device \*dev, int flags, const char \*name, const struct
361    drm_prop_enum_list \*props, int num_values);
362    Create a bitmask property. The ``props`` argument points to an array
363    of ``num_values`` value-name pairs.
364
365 Properties can additionally be created as immutable, in which case they
366 will be read-only for applications but can be modified by the driver. To
367 create an immutable property drivers must set the
368 DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE flag at property creation time.
369
370 When no array of value-name pairs is readily available at property
371 creation time for enumerated or range properties, drivers can create the
372 property using the :c:func:`drm_property_create()` function and
373 manually add enumeration value-name pairs by calling the
374 :c:func:`drm_property_add_enum()` function. Care must be taken to
375 properly specify the property type through the ``flags`` argument.
376
377 After creating properties drivers can attach property instances to CRTC,
378 connector and plane objects by calling the
379 :c:func:`drm_object_attach_property()`. The function takes a
380 pointer to the target object, a pointer to the previously created
381 property and an initial instance value.
382
383 Blending and Z-Position properties
384 ----------------------------------
385
386 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_blend.c
387    :export:
388
389 Existing KMS Properties
390 -----------------------
391
392 The following table gives description of drm properties exposed by
393 various modules/drivers.
394
395 .. csv-table::
396    :header-rows: 1
397    :file: kms-properties.csv
398
399 Vertical Blanking
400 =================
401
402 Vertical blanking plays a major role in graphics rendering. To achieve
403 tear-free display, users must synchronize page flips and/or rendering to
404 vertical blanking. The DRM API offers ioctls to perform page flips
405 synchronized to vertical blanking and wait for vertical blanking.
406
407 The DRM core handles most of the vertical blanking management logic,
408 which involves filtering out spurious interrupts, keeping race-free
409 blanking counters, coping with counter wrap-around and resets and
410 keeping use counts. It relies on the driver to generate vertical
411 blanking interrupts and optionally provide a hardware vertical blanking
412 counter. Drivers must implement the following operations.
413
414 -  int (\*enable_vblank) (struct drm_device \*dev, int crtc); void
415    (\*disable_vblank) (struct drm_device \*dev, int crtc);
416    Enable or disable vertical blanking interrupts for the given CRTC.
417
418 -  u32 (\*get_vblank_counter) (struct drm_device \*dev, int crtc);
419    Retrieve the value of the vertical blanking counter for the given
420    CRTC. If the hardware maintains a vertical blanking counter its value
421    should be returned. Otherwise drivers can use the
422    :c:func:`drm_vblank_count()` helper function to handle this
423    operation.
424
425 Drivers must initialize the vertical blanking handling core with a call
426 to :c:func:`drm_vblank_init()` in their load operation.
427
428 Vertical blanking interrupts can be enabled by the DRM core or by
429 drivers themselves (for instance to handle page flipping operations).
430 The DRM core maintains a vertical blanking use count to ensure that the
431 interrupts are not disabled while a user still needs them. To increment
432 the use count, drivers call :c:func:`drm_vblank_get()`. Upon
433 return vertical blanking interrupts are guaranteed to be enabled.
434
435 To decrement the use count drivers call
436 :c:func:`drm_vblank_put()`. Only when the use count drops to zero
437 will the DRM core disable the vertical blanking interrupts after a delay
438 by scheduling a timer. The delay is accessible through the
439 vblankoffdelay module parameter or the ``drm_vblank_offdelay`` global
440 variable and expressed in milliseconds. Its default value is 5000 ms.
441 Zero means never disable, and a negative value means disable
442 immediately. Drivers may override the behaviour by setting the
443 :c:type:`struct drm_device <drm_device>`
444 vblank_disable_immediate flag, which when set causes vblank interrupts
445 to be disabled immediately regardless of the drm_vblank_offdelay
446 value. The flag should only be set if there's a properly working
447 hardware vblank counter present.
448
449 When a vertical blanking interrupt occurs drivers only need to call the
450 :c:func:`drm_handle_vblank()` function to account for the
451 interrupt.
452
453 Resources allocated by :c:func:`drm_vblank_init()` must be freed
454 with a call to :c:func:`drm_vblank_cleanup()` in the driver unload
455 operation handler.
456
457 Vertical Blanking and Interrupt Handling Functions Reference
458 ------------------------------------------------------------
459
460 .. kernel-doc:: drivers/gpu/drm/drm_irq.c
461    :export:
462
463 .. kernel-doc:: include/drm/drm_irq.h
464    :internal: