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-vmalloc.h>
  11 #include <media/v4l2-dev.h>
  12 #include <media/v4l2-ioctl.h>
  13 #include <media/v4l2-device.h>
  14 #include <media/v4l2-ctrls.h>
  15 #include <media/v4l2-event.h>
  16
  17 struct buffer {
  18         struct vb2_v4l2_buffer vb;
  19         struct buffer *next;
  20 };
  21
  22 static int init(void);
  23 static void shutdown(void);
  24
  25 static int ioctl_querycap(struct file *file, void *fh, struct v4l2_capability *cap);
  26 static int ioctl_enum_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *fdesc);
  27 static int ioctl_enum_framesz(struct file *file, void *fh, struct v4l2_frmsizeenum *fsz);
  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, struct device **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_enum_framesizes = ioctl_enum_framesz;
 136         iops.vidioc_g_fmt_vid_cap = ioctl_get_fmt;
 137         iops.vidioc_s_fmt_vid_cap = ioctl_set_fmt;
 138         iops.vidioc_try_fmt_vid_cap = ioctl_try_fmt;
 139         iops.vidioc_g_parm = ioctl_get_parm;
 140         iops.vidioc_s_parm = ioctl_set_parm;
 141         iops.vidioc_queryctrl = ioctl_queryctl;
 142         iops.vidioc_reqbufs = vb2_ioctl_reqbufs;
 143         iops.vidioc_create_bufs = vb2_ioctl_create_bufs;
 144         iops.vidioc_querybuf = vb2_ioctl_querybuf;
 145         iops.vidioc_qbuf = vb2_ioctl_qbuf;
 146         iops.vidioc_dqbuf = vb2_ioctl_dqbuf;
 147         iops.vidioc_expbuf = vb2_ioctl_expbuf;
 148         iops.vidioc_streamon = vb2_ioctl_streamon;
 149         iops.vidioc_streamoff = vb2_ioctl_streamoff;
 150         iops.vidioc_log_status = v4l2_ctrl_log_status;
 151         iops.vidioc_subscribe_event = v4l2_ctrl_subscribe_event;
 152         iops.vidioc_unsubscribe_event = v4l2_event_unsubscribe;
 153
 154         if((res = video_register_device(vdev, VFL_TYPE_GRABBER, -1)) != 0) {
 155                 printk(KERN_ALERT "vdummy: failed to register video device\n");
 156                 v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 157                 video_device_release(vdev);
 158                 return res;
 159         }
 160
 161         hrtimer_init(&timer, CLOCK_MONOTONIC, HRTIMER_MODE_REL);
 162         timer.function = timer_func;
 163
 164         if((res = update_frame(640, 480)) != 0) {
 165                 video_unregister_device(vdev);
 166                 v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 167                 video_device_release(vdev);
 168                 return res;
 169         }
 170
 171         printk(KERN_INFO "vdummy: initialized\n");
 172         return 0;
 173 }
 174
 175 static void shutdown(void)
 176 {
 177         hrtimer_cancel(&timer);
 178         video_unregister_device(vdev);
 179         v4l2_device_unregister(&v4l2_dev);
 180         kfree(frame);
 181 }
 182
 183 static int ioctl_querycap(struct file *file, void *fh, struct v4l2_capability *cap)
 184 {
 185         strcpy(cap->driver, KBUILD_MODNAME);
 186         strcpy(cap->card, "Dummy V4L2 device");
 187         strcpy(cap->bus_info, "nobus");
 188         cap->device_caps = V4L2_CAP_VIDEO_CAPTURE | V4L2_CAP_READWRITE | V4L2_CAP_STREAMING;
 189         cap->capabilities = cap->device_caps | V4L2_CAP_DEVICE_CAPS;
 190         return 0;
 191 }
 192
 193 static int ioctl_enum_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_fmtdesc *fdesc)
 194 {
 195         if(fdesc->index != 0 || fdesc->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 196                 return -EINVAL;
 197         }
 198         fdesc->flags = 0;
 199         strcpy(fdesc->description, "RGB24");
 200         fdesc->pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 201         return 0;
 202 }
 203
 204 static int ioctl_enum_framesz(struct file *file, void *fh, struct v4l2_frmsizeenum *fsz)
 205 {
 206         if(fsz->index != 0) {
 207                 return -EINVAL;
 208         }
 209         fsz->type = V4L2_FRMSIZE_TYPE_CONTINUOUS;
 210         fsz->stepwise.min_width = fsz->stepwise.min_height = 1;
 211         fsz->stepwise.max_width = fsz->stepwise.max_height = 8192;
 212         fsz->stepwise.step_width = fsz->stepwise.step_height = 1;
 213         return 0;
 214 }
 215
 216 static int ioctl_get_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 217 {
 218         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 219                 return -EINVAL;
 220         }
 221         fmt->fmt.pix.width = width;
 222         fmt->fmt.pix.height = height;
 223         fmt->fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 224         fmt->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;
 225         fmt->fmt.pix.bytesperline = 0;
 226         fmt->fmt.pix.sizeimage = frame_size;
 227         fmt->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 228         fmt->fmt.pix.priv = 0;
 229         fmt->fmt.pix.flags = 0;
 230         fmt->fmt.pix.ycbcr_enc = 0;
 231         fmt->fmt.pix.quantization = V4L2_QUANTIZATION_FULL_RANGE;
 232         fmt->fmt.pix.xfer_func = V4L2_XFER_FUNC_NONE;
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 static int ioctl_set_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 237 {
 238         int res;
 239
 240         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 241                 return -EINVAL;
 242         }
 243         if((res = update_frame(fmt->fmt.pix.width, fmt->fmt.pix.height)) != 0) {
 244                 return res;
 245         }
 246         return ioctl_get_fmt(file, fh, fmt);
 247 }
 248
 249 static int ioctl_try_fmt(struct file *file, void *fh, struct v4l2_format *fmt)
 250 {
 251         if(fmt->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 252                 return -EINVAL;
 253         }
 254         if(fmt->fmt.pix.width <= 0)
 255                 fmt->fmt.pix.width = width;
 256         if(fmt->fmt.pix.height <= 0)
 257                 fmt->fmt.pix.height = height;
 258         fmt->fmt.pix.pixelformat = V4L2_PIX_FMT_RGB24;
 259         fmt->fmt.pix.field = V4L2_FIELD_NONE;
 260         fmt->fmt.pix.bytesperline = 0;
 261         fmt->fmt.pix.sizeimage = frame_size;
 262         fmt->fmt.pix.colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 263         fmt->fmt.pix.priv = 0;
 264         fmt->fmt.pix.flags = 0;
 265         fmt->fmt.pix.ycbcr_enc = 0;
 266         fmt->fmt.pix.quantization = V4L2_QUANTIZATION_FULL_RANGE;
 267         fmt->fmt.pix.xfer_func = V4L2_XFER_FUNC_NONE;
 268         return 0;
 269 }
 270
 271 static int ioctl_get_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *parm)
 272 {
 273         if(parm->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 274                 return -EINVAL;
 275         }
 276         parm->parm.capture.capability = 0;
 277         parm->parm.capture.capturemode = 0;
 278         parm->parm.capture.timeperframe.numerator = 1;
 279         parm->parm.capture.timeperframe.denominator = framerate;
 280         parm->parm.capture.extendedmode = 0;
 281         parm->parm.capture.readbuffers = 1;
 282         return 0;
 283 }
 284
 285 static int ioctl_set_parm(struct file *file, void *fh, struct v4l2_streamparm *parm)
 286 {
 287         int new_framerate;
 288         if(parm->type != V4L2_BUF_TYPE_VIDEO_CAPTURE) {
 289                 return -EINVAL;
 290         }
 291
 292         new_framerate = parm->parm.capture.timeperframe.denominator / parm->parm.capture.timeperframe.numerator;
 293         framerate = new_framerate < 1 ? 1 : (new_framerate > 60 ? 60 : new_framerate);
 294
 295         return ioctl_get_parm(file, fh, parm);
 296 }
 297
 298 static int ioctl_queryctl(struct file *file, void *fh, struct v4l2_queryctrl *ctl)
 299 {
 300         return -EINVAL;
 301 }
 302
 303 static int queue_setup(struct vb2_queue *vbq, unsigned int *nbuf,
 304                 unsigned int *nplanes, unsigned int *sizes, struct device **alloc_ctx)
 305 {
 306         if(vbq->num_buffers + *nbuf < 2) {
 307                 *nbuf = 2 - vbq->num_buffers;
 308         }
 309
 310         *nplanes = 1;
 311         sizes[0] = frame_size;
 312         alloc_ctx[0] = 0;
 313         return 0;
 314 }
 315
 316 static int buf_prepare(struct vb2_buffer *vb)
 317 {
 318         if(vb2_plane_size(vb, 0) < frame_size) {
 319                 printk(KERN_ALERT "vdummy: buffer too small\n");
 320                 return -EINVAL;
 321         }
 322         return 0;
 323 }
 324
 325 static void buf_queue(struct vb2_buffer *vb)
 326 {
 327         struct buffer *buf = (struct buffer*)((char*)vb - offsetof(struct buffer, vb));
 328
 329         spin_lock(&blist_lock);
 330         printk(KERN_INFO "vdummy: enqueue buffer\n");
 331         if(buflist) {
 332                 buflist_tail->next = buf;
 333                 buflist_tail = buf;
 334         } else {
 335                 buflist = buflist_tail = buf;
 336         }
 337         buf->next = 0;
 338         spin_unlock(&blist_lock);
 339 }
 340
 341 static void clear_queue(enum vb2_buffer_state st)
 342 {
 343         struct buffer *list;
 344
 345         printk(KERN_INFO "vdummy: clear_queue\n");
 346
 347         spin_lock(&blist_lock);
 348         list = buflist;
 349         buflist = buflist_tail = 0;
 350         spin_unlock(&blist_lock);
 351
 352         while(list) {
 353                 struct buffer *buf = list;
 354                 list = list->next;
 355                 vb2_buffer_done(&buf->vb.vb2_buf, st);
 356         }
 357 }
 358
 359 static int start_streaming(struct vb2_queue *vbq, unsigned int count)
 360 {
 361         ktime_t frame_interval;
 362
 363         streaming = 1;
 364         seqno = 0;
 365
 366         /* calculate frame interval in nanoseconds */
 367         if(framerate <= 1) {
 368                 frame_interval = ktime_set(1, 0);
 369         } else {
 370                 frame_interval = ktime_set(0, 1000000000ul / (unsigned long)framerate);
 371         }
 372
 373         printk(KERN_INFO "vdummy: start streaming (interval: %ld ms)\n",
 374                         (long)ktime_to_ms(frame_interval));
 375         hrtimer_start(&timer, frame_interval, HRTIMER_MODE_REL);
 376         return 0;
 377 }
 378
 379 static void stop_streaming(struct vb2_queue *vbq)
 380 {
 381         printk(KERN_INFO "vdummy: stop streaming\n");
 382         hrtimer_cancel(&timer);
 383
 384         streaming = 0;
 385         clear_queue(VB2_BUF_STATE_ERROR);
 386 }
 387
 388 static int update_frame(int xsz, int ysz)
 389 {
 390         unsigned char *tmp;
 391         int i, j;
 392         int new_fsz = xsz * ysz * 3;
 393
 394         if(xsz == width && ysz == height) {
 395                 return 0;
 396         }
 397
 398         printk(KERN_INFO "vdummy: update_frame(%d, %d)\n", xsz, ysz);
 399
 400         if(!frame || frame_size < new_fsz) {
 401                 if(!(tmp = kmalloc(new_fsz, GFP_KERNEL))) {
 402                         return -ENOMEM;
 403                 }
 404                 kfree(frame);
 405                 frame_size = new_fsz;
 406                 width = xsz;
 407                 height = ysz;
 408                 frame = tmp;
 409         }
 410
 411         tmp = frame;
 412         for(i=0; i<height; i++) {
 413                 for(j=0; j<width; j++) {
 414                         int val = i ^ j;
 415                         *tmp++ = val;
 416                         *tmp++ = (val << 1) & 0xff;
 417                         *tmp++ = (val << 2) & 0xff;
 418                 }
 419         }
 420
 421         return 0;
 422 }
 423
 424 static int gen_frame(void)
 425 {
 426         struct buffer *buf = 0;
 427         unsigned long flags;
 428
 429         printk(KERN_INFO "vdummy: gen_frame\n");
 430
 431         spin_lock_irqsave(&blist_lock, flags);
 432         if(buflist) {
 433                 buf = buflist;
 434                 buflist = buflist->next;
 435                 if(!buflist) buflist_tail = 0;
 436         }
 437         spin_unlock_irqrestore(&blist_lock, flags);
 438
 439         if(buf) {
 440                 memcpy(vb2_plane_vaddr(&buf->vb.vb2_buf, 0), frame, frame_size);
 441
 442                 buf->vb.vb2_buf.timestamp = ktime_get_ns();
 443                 printk(KERN_INFO "vdummy: copying frame: %d ts: %lu\n", seqno,
 444                                 (unsigned long)buf->vb.vb2_buf.timestamp);
 445                 buf->vb.sequence = seqno++;
 446                 buf->vb.field = V4L2_FIELD_NONE;
 447                 vb2_buffer_done(&buf->vb.vb2_buf, VB2_BUF_STATE_DONE);
 448                 vb2_set_plane_payload(&buf->vb.vb2_buf, 0, frame_size);
 449         }
 450         return 0;
 451 }
 452
 453 enum hrtimer_restart timer_func(struct hrtimer *timer)
 454 {
 455         printk(KERN_INFO "vdummy: timer!\n");
 456         //gen_frame();
 457         return streaming ? HRTIMER_RESTART : HRTIMER_NORESTART;
 458 }