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