git.mutantstargoat.com Git - vdummy/blob - vdummy.c

   1 #include <linux/module.h>
   2 #include <linux/kernel.h>
   3 #include <linux/mutex.h>
   4 #include <linux/fs.h>
   5 #include <linux/slab.h>
   6 #include <linux/hrtimer.h>
   7 #include <linux/ktime.h>
   8 #include <linux/version.h>
   9 #include <asm/uaccess.h>
  10 #include <linux/videodev2.h>
  11 #include <media/videobuf2-vmalloc.h>
  12 #include <media/v4l2-dev.h>
  13 #include <media/v4l2-ioctl.h>
  14 #include <media/v4l2-device.h>
  15 #include <media/v4l2-ctrls.h>
  16 #include <media/v4l2-event.h>
  17
  18 struct buffer {
  19         struct vb2_v4l2_buffer vb;
  20         struct buffer *next;
  21 };
  22
  23 static int init(void);
  24 static void shutdown(void);
  25
  26 static int ioctl_querycap(struct file *file, void *fh, struct v4l2_capability *cap);
  27 static int ioctl_enum_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *fdesc);
  28 static int ioctl_enum_framesz(struct file *file, void *fh, struct v4l2_frmsizeenum *fsz);
  29 static int ioctl_get_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt);
  30 static int ioctl_set_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt);
  31 static int ioctl_try_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt);
  32 static int ioctl_get_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *fmt);
  33 static int ioctl_set_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *fmt);
  34 static int ioctl_queryctl(struct file *file, void *fh, struct v4l2_queryctrl *ctl);
  35
  36 /* TODO find out exact version where this switched over */
  37 #if LINUX_VERSION_CODE < KERNEL_VERSION(4,7,0)
  38 #define ALLOC_CTX_TYPE  void
  39 #else
  40 #define ALLOC_CTX_TYPE  struct device
  41 #endif
  42
  43 static int queue_setup(struct vb2_queue *vbq, unsigned int *nbuf,
  44                 unsigned int *nplanes, unsigned int *sizes, ALLOC_CTX_TYPE **alloc_ctx);
  45 static int buf_prepare(struct vb2_buffer *vb);
  46 static void buf_queue(struct vb2_buffer *vb);
  47 static int start_streaming(struct vb2_queue *vbq, unsigned int count);
  48 static void stop_streaming(struct vb2_queue *vbq);
  49
  50
  51 static int update_frame(int xsz, int ysz);
  52 static int gen_frame(void);
  53 enum hrtimer_restart timer_func(struct hrtimer *timer);
  54
  55
  56 module_init(init);
  57 module_exit(shutdown);
  58
  59 MODULE_LICENSE("GPL");
  60 MODULE_AUTHOR("John Tsiombikas");
  61 MODULE_DESCRIPTION("Dummy V4L2 device");
  62
  63 static struct mutex mutex;
  64 static struct video_device *vdev;
  65
  66 static struct v4l2_device v4l2_dev;
  67 static struct v4l2_file_operations fops;
  68 static struct v4l2_ioctl_ops iops;
  69 static struct vb2_queue vbq;
  70 static struct vb2_ops vbops;
  71 static int width, height;
  72 static unsigned char *frame;
  73 static int frame_size;
  74
  75 static int streaming;
  76 static spinlock_t blist_lock;
  77 static struct buffer *buflist, *buflist_tail;
  78 static int seqno;
  79
  80 static int framerate = 1;
  81 static struct hrtimer timer;
  82
  83 static int init(void)
  84 {
  85         int res;
  86
  87         strcpy(v4l2_dev.name, "vdummy");
  88         if((res = v4l2_device_register(0, &v4l2_dev)) != 0) {
  89                 return res;
  90         }
  91
  92         mutex_init(&mutex);
  93         spin_lock_init(&blist_lock);
  94
  95         vbops.queue_setup = queue_setup;
  96         vbops.buf_prepare = buf_prepare;
  97         vbops.buf_queue = buf_queue;
  98         vbops.start_streaming = start_streaming;
  99         vbops.stop_streaming = stop_streaming;
 100         vbops.wait_prepare = vb2_ops_wait_prepare;
 101         vbops.wait_finish = vb2_ops_wait_finish;
 102
 103         vbq.type = V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE;
 104         vbq.io_modes = VB2_MMAP | VB2_READ;
 105         vbq.buf_struct_size = sizeof *buflist;
 106         vbq.ops = &vbops;
 107         vbq.mem_ops = &vb2_vmalloc_memops;
 108         vbq.timestamp_flags = V4L2_BUF_FLAG_TIMESTAMP_MONOTONIC;
 109         vbq.min_buffers_needed = 2;
 110         vbq.lock = &mutex;
 111         vbq.gfp_flags = GFP_KERNEL;
 112
 113         if((res = vb2_queue_init(&vbq)) != 0) {
 114                 printk(KERN_ALERT "vdummy: failed to initialize videobuf2 queue\n");
 115                 v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 116                 return res;
 117         }
 118
 119         if(!(vdev = video_device_alloc())) {
 120                 return -ENOMEM;
 121         }
 122         memset(vdev, 0, sizeof *vdev);
 123         vdev->release = video_device_release;
 124         strcpy(vdev->name, KBUILD_MODNAME);
 125         vdev->fops = &fops;
 126         vdev->ioctl_ops = &iops;
 127         vdev->vfl_type = VFL_TYPE_GRABBER;
 128         vdev->vfl_dir = VFL_DIR_RX;
 129         vdev->v4l2_dev = &v4l2_dev;
 130         vdev->lock = &mutex;
 131         vdev->queue = &vbq;
 132
 133         fops.owner = THIS_MODULE;
 134         fops.open = v4l2_fh_open;
 135         fops.release = vb2_fop_release;
 136         fops.read = vb2_fop_read;
 137         fops.mmap = vb2_fop_mmap;
 138         fops.poll = vb2_fop_poll;
 139         fops.unlocked_ioctl = video_ioctl2;
 140
 141         iops.vidioc_querycap = ioctl_querycap;
 142         iops.vidioc_enum_fmt_vid_cap = ioctl_enum_fmt;
 143         iops.vidioc_enum_framesizes = ioctl_enum_framesz;
 144         iops.vidioc_g_fmt_vid_cap = ioctl_get_fmt;
 145         iops.vidioc_s_fmt_vid_cap = ioctl_set_fmt;
 146         iops.vidioc_try_fmt_vid_cap = ioctl_try_fmt;
 147         iops.vidioc_g_parm = ioctl_get_parm;
 148         iops.vidioc_s_parm = ioctl_set_parm;
 149         iops.vidioc_queryctrl = ioctl_queryctl;
 150         iops.vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs;
 151         iops.vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs;
 152         iops.vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf;
 153         iops.vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf;
 154         iops.vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf;
 155         iops.vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf;
 156         iops.vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon;
 157         iops.vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff;
 158         iops.vidioc_log_status = v4l2_ctrl_log_status;
 159         iops.vidioc_subscribe_event = v4l2_ctrl_subscribe_event;
 160         iops.vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe;
 161
 162         if((res = video_register_device(vdev, VFL_TYPE_GRABBER, -1)) != 0) {
 163                 printk(KERN_ALERT "vdummy: failed to register video device\n");
 164                 v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 165                 video_device_release(vdev);
 166                 return res;
 167         }
 168
 169         hrtimer_init(&timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
 170         timer.function = timer_func;
 171
 172         if((res = update_frame(640, 480)) != 0) {
 173                 video_unregister_device(vdev);
 174                 v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 175                 video_device_release(vdev);
 176                 return res;
 177         }
 178
 179         printk(KERN_INFO "vdummy: initialized\n");
 180         return 0;
 181 }
 182
 183 static void shutdown(void)
 184 {
 185         hrtimer_cancel(&timer);
 186         video_unregister_device(vdev);
 187         v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 188         kfree(frame);
 189 }
 190
 191 static int ioctl_querycap(struct file *file, void *fh, struct v4l2_capability *cap)
 192 {
 193         strcpy(cap->driver, KBUILD_MODNAME);
 194         strcpy(cap->card, "Dummy V4L2 device");
 195         strcpy(cap->bus_info, "nobus");
 196         cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_READWRITE | V4L2_CAP_STREAMING;
 197         cap->capabilities = cap->device_caps | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;
 198         return 0;
 199 }
 200
 201 static int ioctl_enum_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *fdesc)
 202 {
 203         if(fdesc->index != 0 || fdesc->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 204                 return -EINVAL;
 205         }
 206         fdesc->flags = 0;
 207         strcpy(fdesc->description, "RGB24");
 208         fdesc->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 209         return 0;
 210 }
 211
 212 static int ioctl_enum_framesz(struct file *file, void *fh, struct v4l2_frmsizeenum *fsz)
 213 {
 214         if(fsz->index != 0) {
 215                 return -EINVAL;
 216         }
 217         fsz->type = V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS;
 218         fsz->stepwise.min_width = fsz->stepwise.min_height = 1;
 219         fsz->stepwise.max_width = fsz->stepwise.max_height = 8192;
 220         fsz->stepwise.step_width = fsz->stepwise.step_height = 1;
 221         return 0;
 222 }
 223
 224 static int ioctl_get_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 225 {
 226         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 227                 return -EINVAL;
 228         }
 229         fmt->fmt.pix.width = width;
 230         fmt->fmt.pix.height = height;
 231         fmt->fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 232         fmt->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;
 233         fmt->fmt.pix.bytesperline = 0;
 234         fmt->fmt.pix.sizeimage = frame_size;
 235         fmt->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 236         fmt->fmt.pix.priv = 0;
 237         fmt->fmt.pix.flags = 0;
 238         fmt->fmt.pix.ycbcr_enc = 0;
 239         fmt->fmt.pix.quantization = V4L2_QUANTIZATION_FULL_RANGE;
 240         fmt->fmt.pix.xfer_func = V4L2_XFER_FUNC_NONE;
 241         return 0;
 242 }
 243
 244 static int ioctl_set_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 245 {
 246         int res;
 247
 248         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 249                 return -EINVAL;
 250         }
 251         if((res = update_frame(fmt->fmt.pix.width, fmt->fmt.pix.height)) != 0) {
 252                 return res;
 253         }
 254         return ioctl_get_fmt(file, fh, fmt);
 255 }
 256
 257 static int ioctl_try_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 258 {
 259         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 260                 return -EINVAL;
 261         }
 262         if(fmt->fmt.pix.width <= 0)
 263                 fmt->fmt.pix.width = width;
 264         if(fmt->fmt.pix.height <= 0)
 265                 fmt->fmt.pix.height = height;
 266         fmt->fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 267         fmt->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;
 268         fmt->fmt.pix.bytesperline = 0;
 269         fmt->fmt.pix.sizeimage = frame_size;
 270         fmt->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 271         fmt->fmt.pix.priv = 0;
 272         fmt->fmt.pix.flags = 0;
 273         fmt->fmt.pix.ycbcr_enc = 0;
 274         fmt->fmt.pix.quantization = V4L2_QUANTIZATION_FULL_RANGE;
 275         fmt->fmt.pix.xfer_func = V4L2_XFER_FUNC_NONE;
 276         return 0;
 277 }
 278
 279 static int ioctl_get_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *parm)
 280 {
 281         if(parm->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 282                 return -EINVAL;
 283         }
 284         parm->parm.capture.capability = 0;
 285         parm->parm.capture.capturemode = 0;
 286         parm->parm.capture.timeperframe.numerator = 1;
 287         parm->parm.capture.timeperframe.denominator = framerate;
 288         parm->parm.capture.extendedmode = 0;
 289         parm->parm.capture.readbuffers = 1;
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static int ioctl_set_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *parm)
 294 {
 295         int new_framerate;
 296         if(parm->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 297                 return -EINVAL;
 298         }
 299
 300         new_framerate = parm->parm.capture.timeperframe.denominator / parm->parm.capture.timeperframe.numerator;
 301         framerate = new_framerate < 1 ? 1 : (new_framerate > 60 ? 60 : new_framerate);
 302
 303         return ioctl_get_parm(file, fh, parm);
 304 }
 305
 306 static int ioctl_queryctl(struct file *file, void *fh, struct v4l2_queryctrl *ctl)
 307 {
 308         return -EINVAL;
 309 }
 310
 311 static int queue_setup(struct vb2_queue *vbq, unsigned int *nbuf,
 312                 unsigned int *nplanes, unsigned int *sizes, ALLOC_CTX_TYPE **alloc_ctx)
 313 {
 314         if(vbq->num_buffers + *nbuf < 2) {
 315                 *nbuf = 2 - vbq->num_buffers;
 316         }
 317
 318         *nplanes = 1;
 319         sizes[0] = frame_size;
 320         alloc_ctx[0] = 0;
 321         return 0;
 322 }
 323
 324 static int buf_prepare(struct vb2_buffer *vb)
 325 {
 326         if(vb2_plane_size(vb, 0) < frame_size) {
 327                 printk(KERN_ALERT "vdummy: buffer too small\n");
 328                 return -EINVAL;
 329         }
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 static void buf_queue(struct vb2_buffer *vb)
 334 {
 335         struct buffer *buf = (struct buffer*)((char*)vb - offsetof(struct buffer, vb));
 336
 337         spin_lock(&blist_lock);
 338         printk(KERN_INFO "vdummy: enqueue buffer\n");
 339         if(buflist) {
 340                 buflist_tail->next = buf;
 341                 buflist_tail = buf;
 342         } else {
 343                 buflist = buflist_tail = buf;
 344         }
 345         buf->next = 0;
 346         spin_unlock(&blist_lock);
 347 }
 348
 349 static void clear_queue(enum vb2_buffer_state st)
 350 {
 351         struct buffer *list;
 352
 353         printk(KERN_INFO "vdummy: clear_queue\n");
 354
 355         spin_lock(&blist_lock);
 356         list = buflist;
 357         buflist = buflist_tail = 0;
 358         spin_unlock(&blist_lock);
 359
 360         while(list) {
 361                 struct buffer *buf = list;
 362                 list = list->next;
 363                 vb2_buffer_done(&buf->vb.vb2_buf, st);
 364         }
 365 }
 366
 367 static int start_streaming(struct vb2_queue *vbq, unsigned int count)
 368 {
 369         ktime_t frame_interval;
 370
 371         streaming = 1;
 372         seqno = 0;
 373
 374         /* calculate frame interval in nanoseconds */
 375         if(framerate <= 1) {
 376                 frame_interval = ktime_set(1, 0);
 377         } else {
 378                 frame_interval = ktime_set(0, 1000000000ul / (unsigned long)framerate);
 379         }
 380
 381         printk(KERN_INFO "vdummy: start streaming (interval: %ld ms)\n",
 382                         (long)ktime_to_ms(frame_interval));
 383         hrtimer_start(&timer, frame_interval, HRTIMER_MODE_REL);
 384         return 0;
 385 }
 386
 387 static void stop_streaming(struct vb2_queue *vbq)
 388 {
 389         printk(KERN_INFO "vdummy: stop streaming\n");
 390         hrtimer_cancel(&timer);
 391
 392         streaming = 0;
 393         clear_queue(VB2_BUF_STATE_ERROR);
 394 }
 395
 396 static int update_frame(int xsz, int ysz)
 397 {
 398         unsigned char *tmp;
 399         int i, j;
 400         int new_fsz = xsz * ysz * 3;
 401
 402         if(xsz == width && ysz == height) {
 403                 return 0;
 404         }
 405
 406         printk(KERN_INFO "vdummy: update_frame(%d, %d)\n", xsz, ysz);
 407
 408         if(!frame || frame_size < new_fsz) {
 409                 if(!(tmp = kmalloc(new_fsz, GFP_KERNEL))) {
 410                         return -ENOMEM;
 411                 }
 412                 kfree(frame);
 413                 frame_size = new_fsz;
 414                 width = xsz;
 415                 height = ysz;
 416                 frame = tmp;
 417         }
 418
 419         tmp = frame;
 420         for(i=0; i<height; i++) {
 421                 for(j=0; j<width; j++) {
 422                         int val = i ^ j;
 423                         *tmp++ = val;
 424                         *tmp++ = (val << 1) & 0xff;
 425                         *tmp++ = (val << 2) & 0xff;
 426                 }
 427         }
 428
 429         return 0;
 430 }
 431
 432 static int gen_frame(void)
 433 {
 434         struct buffer *buf = 0;
 435         unsigned long flags;
 436
 437         printk(KERN_INFO "vdummy: gen_frame\n");
 438
 439         spin_lock_irqsave(&blist_lock, flags);
 440         if(buflist) {
 441                 buf = buflist;
 442                 buflist = buflist->next;
 443                 if(!buflist) buflist_tail = 0;
 444         }
 445         spin_unlock_irqrestore(&blist_lock, flags);
 446
 447         if(buf) {
 448                 memcpy(vb2_plane_vaddr(&buf->vb.vb2_buf, 0), frame, frame_size);
 449
 450                 buf->vb.vb2_buf.timestamp = ktime_get_ns();
 451                 printk(KERN_INFO "vdummy: copying frame: %d ts: %lu\n", seqno,
 452                                 (unsigned long)buf->vb.vb2_buf.timestamp);
 453                 buf->vb.sequence = seqno++;
 454                 buf->vb.field = V4L2_FIELD_NONE;
 455                 vb2_buffer_done(&buf->vb.vb2_buf, VB2_BUF_STATE_DONE);
 456                 vb2_set_plane_payload(&buf->vb.vb2_buf, 0, frame_size);
 457         }
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 enum hrtimer_restart timer_func(struct hrtimer *timer)
 462 {
 463         printk(KERN_INFO "vdummy: timer!\n");
 464         //gen_frame();
 465         return streaming ? HRTIMER_RESTART : HRTIMER_NORESTART;
 466 }