Merge drm/drm-next into drm-intel-next
[sfrench/cifs-2.6.git] / drivers / gpu / drm / drm_vblank.c
1 /*
2  * drm_irq.c IRQ and vblank support
3  *
4  * \author Rickard E. (Rik) Faith <faith@valinux.com>
5  * \author Gareth Hughes <gareth@valinux.com>
6  *
7  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
8  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
9  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
10  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
11  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
12  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
13  *
14  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
15  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
16  * Software.
17  *
18  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
19  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
20  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
21  * VA LINUX SYSTEMS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
22  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
23  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
24  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
25  */
26
27 #include <linux/export.h>
28 #include <linux/kthread.h>
29 #include <linux/moduleparam.h>
30
31 #include <drm/drm_crtc.h>
32 #include <drm/drm_drv.h>
33 #include <drm/drm_framebuffer.h>
34 #include <drm/drm_managed.h>
35 #include <drm/drm_modeset_helper_vtables.h>
36 #include <drm/drm_print.h>
37 #include <drm/drm_vblank.h>
38
39 #include "drm_internal.h"
40 #include "drm_trace.h"
41
42 /**
43  * DOC: vblank handling
44  *
45  * From the computer's perspective, every time the monitor displays
46  * a new frame the scanout engine has "scanned out" the display image
47  * from top to bottom, one row of pixels at a time. The current row
48  * of pixels is referred to as the current scanline.
49  *
50  * In addition to the display's visible area, there's usually a couple of
51  * extra scanlines which aren't actually displayed on the screen.
52  * These extra scanlines don't contain image data and are occasionally used
53  * for features like audio and infoframes. The region made up of these
54  * scanlines is referred to as the vertical blanking region, or vblank for
55  * short.
56  *
57  * For historical reference, the vertical blanking period was designed to
58  * give the electron gun (on CRTs) enough time to move back to the top of
59  * the screen to start scanning out the next frame. Similar for horizontal
60  * blanking periods. They were designed to give the electron gun enough
61  * time to move back to the other side of the screen to start scanning the
62  * next scanline.
63  *
64  * ::
65  *
66  *
67  *    physical →   ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽
68  *    top of      |                                        |
69  *    display     |                                        |
70  *                |               New frame                |
71  *                |                                        |
72  *                |↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓|
73  *                |~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~| ← Scanline,
74  *                |↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓|   updates the
75  *                |                                        |   frame as it
76  *                |                                        |   travels down
77  *                |                                        |   ("scan out")
78  *                |               Old frame                |
79  *                |                                        |
80  *                |                                        |
81  *                |                                        |
82  *                |                                        |   physical
83  *                |                                        |   bottom of
84  *    vertical    |⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽| ← display
85  *    blanking    ┆xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx┆
86  *    region   →  ┆xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx┆
87  *                ┆xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx┆
88  *    start of →   ⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽
89  *    new frame
90  *
91  * "Physical top of display" is the reference point for the high-precision/
92  * corrected timestamp.
93  *
94  * On a lot of display hardware, programming needs to take effect during the
95  * vertical blanking period so that settings like gamma, the image buffer
96  * buffer to be scanned out, etc. can safely be changed without showing
97  * any visual artifacts on the screen. In some unforgiving hardware, some of
98  * this programming has to both start and end in the same vblank. To help
99  * with the timing of the hardware programming, an interrupt is usually
100  * available to notify the driver when it can start the updating of registers.
101  * The interrupt is in this context named the vblank interrupt.
102  *
103  * The vblank interrupt may be fired at different points depending on the
104  * hardware. Some hardware implementations will fire the interrupt when the
105  * new frame start, other implementations will fire the interrupt at different
106  * points in time.
107  *
108  * Vertical blanking plays a major role in graphics rendering. To achieve
109  * tear-free display, users must synchronize page flips and/or rendering to
110  * vertical blanking. The DRM API offers ioctls to perform page flips
111  * synchronized to vertical blanking and wait for vertical blanking.
112  *
113  * The DRM core handles most of the vertical blanking management logic, which
114  * involves filtering out spurious interrupts, keeping race-free blanking
115  * counters, coping with counter wrap-around and resets and keeping use counts.
116  * It relies on the driver to generate vertical blanking interrupts and
117  * optionally provide a hardware vertical blanking counter.
118  *
119  * Drivers must initialize the vertical blanking handling core with a call to
120  * drm_vblank_init(). Minimally, a driver needs to implement
121  * &drm_crtc_funcs.enable_vblank and &drm_crtc_funcs.disable_vblank plus call
122  * drm_crtc_handle_vblank() in its vblank interrupt handler for working vblank
123  * support.
124  *
125  * Vertical blanking interrupts can be enabled by the DRM core or by drivers
126  * themselves (for instance to handle page flipping operations).  The DRM core
127  * maintains a vertical blanking use count to ensure that the interrupts are not
128  * disabled while a user still needs them. To increment the use count, drivers
129  * call drm_crtc_vblank_get() and release the vblank reference again with
130  * drm_crtc_vblank_put(). In between these two calls vblank interrupts are
131  * guaranteed to be enabled.
132  *
133  * On many hardware disabling the vblank interrupt cannot be done in a race-free
134  * manner, see &drm_driver.vblank_disable_immediate and
135  * &drm_driver.max_vblank_count. In that case the vblank core only disables the
136  * vblanks after a timer has expired, which can be configured through the
137  * ``vblankoffdelay`` module parameter.
138  *
139  * Drivers for hardware without support for vertical-blanking interrupts
140  * must not call drm_vblank_init(). For such drivers, atomic helpers will
141  * automatically generate fake vblank events as part of the display update.
142  * This functionality also can be controlled by the driver by enabling and
143  * disabling struct drm_crtc_state.no_vblank.
144  */
145
146 /* Retry timestamp calculation up to 3 times to satisfy
147  * drm_timestamp_precision before giving up.
148  */
149 #define DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES 3
150
151 /* Threshold in nanoseconds for detection of redundant
152  * vblank irq in drm_handle_vblank(). 1 msec should be ok.
153  */
154 #define DRM_REDUNDANT_VBLIRQ_THRESH_NS 1000000
155
156 static bool
157 drm_get_last_vbltimestamp(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
158                           ktime_t *tvblank, bool in_vblank_irq);
159
160 static unsigned int drm_timestamp_precision = 20;  /* Default to 20 usecs. */
161
162 static int drm_vblank_offdelay = 5000;    /* Default to 5000 msecs. */
163
164 module_param_named(vblankoffdelay, drm_vblank_offdelay, int, 0600);
165 module_param_named(timestamp_precision_usec, drm_timestamp_precision, int, 0600);
166 MODULE_PARM_DESC(vblankoffdelay, "Delay until vblank irq auto-disable [msecs] (0: never disable, <0: disable immediately)");
167 MODULE_PARM_DESC(timestamp_precision_usec, "Max. error on timestamps [usecs]");
168
169 static void store_vblank(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
170                          u32 vblank_count_inc,
171                          ktime_t t_vblank, u32 last)
172 {
173         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
174
175         assert_spin_locked(&dev->vblank_time_lock);
176
177         vblank->last = last;
178
179         write_seqlock(&vblank->seqlock);
180         vblank->time = t_vblank;
181         atomic64_add(vblank_count_inc, &vblank->count);
182         write_sequnlock(&vblank->seqlock);
183 }
184
185 static u32 drm_max_vblank_count(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
186 {
187         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
188
189         return vblank->max_vblank_count ?: dev->max_vblank_count;
190 }
191
192 /*
193  * "No hw counter" fallback implementation of .get_vblank_counter() hook,
194  * if there is no usable hardware frame counter available.
195  */
196 static u32 drm_vblank_no_hw_counter(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
197 {
198         drm_WARN_ON_ONCE(dev, drm_max_vblank_count(dev, pipe) != 0);
199         return 0;
200 }
201
202 static u32 __get_vblank_counter(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
203 {
204         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET)) {
205                 struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
206
207                 if (drm_WARN_ON(dev, !crtc))
208                         return 0;
209
210                 if (crtc->funcs->get_vblank_counter)
211                         return crtc->funcs->get_vblank_counter(crtc);
212         }
213 #ifdef CONFIG_DRM_LEGACY
214         else if (dev->driver->get_vblank_counter) {
215                 return dev->driver->get_vblank_counter(dev, pipe);
216         }
217 #endif
218
219         return drm_vblank_no_hw_counter(dev, pipe);
220 }
221
222 /*
223  * Reset the stored timestamp for the current vblank count to correspond
224  * to the last vblank occurred.
225  *
226  * Only to be called from drm_crtc_vblank_on().
227  *
228  * Note: caller must hold &drm_device.vbl_lock since this reads & writes
229  * device vblank fields.
230  */
231 static void drm_reset_vblank_timestamp(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
232 {
233         u32 cur_vblank;
234         bool rc;
235         ktime_t t_vblank;
236         int count = DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES;
237
238         spin_lock(&dev->vblank_time_lock);
239
240         /*
241          * sample the current counter to avoid random jumps
242          * when drm_vblank_enable() applies the diff
243          */
244         do {
245                 cur_vblank = __get_vblank_counter(dev, pipe);
246                 rc = drm_get_last_vbltimestamp(dev, pipe, &t_vblank, false);
247         } while (cur_vblank != __get_vblank_counter(dev, pipe) && --count > 0);
248
249         /*
250          * Only reinitialize corresponding vblank timestamp if high-precision query
251          * available and didn't fail. Otherwise reinitialize delayed at next vblank
252          * interrupt and assign 0 for now, to mark the vblanktimestamp as invalid.
253          */
254         if (!rc)
255                 t_vblank = 0;
256
257         /*
258          * +1 to make sure user will never see the same
259          * vblank counter value before and after a modeset
260          */
261         store_vblank(dev, pipe, 1, t_vblank, cur_vblank);
262
263         spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
264 }
265
266 /*
267  * Call back into the driver to update the appropriate vblank counter
268  * (specified by @pipe).  Deal with wraparound, if it occurred, and
269  * update the last read value so we can deal with wraparound on the next
270  * call if necessary.
271  *
272  * Only necessary when going from off->on, to account for frames we
273  * didn't get an interrupt for.
274  *
275  * Note: caller must hold &drm_device.vbl_lock since this reads & writes
276  * device vblank fields.
277  */
278 static void drm_update_vblank_count(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
279                                     bool in_vblank_irq)
280 {
281         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
282         u32 cur_vblank, diff;
283         bool rc;
284         ktime_t t_vblank;
285         int count = DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES;
286         int framedur_ns = vblank->framedur_ns;
287         u32 max_vblank_count = drm_max_vblank_count(dev, pipe);
288
289         /*
290          * Interrupts were disabled prior to this call, so deal with counter
291          * wrap if needed.
292          * NOTE!  It's possible we lost a full dev->max_vblank_count + 1 events
293          * here if the register is small or we had vblank interrupts off for
294          * a long time.
295          *
296          * We repeat the hardware vblank counter & timestamp query until
297          * we get consistent results. This to prevent races between gpu
298          * updating its hardware counter while we are retrieving the
299          * corresponding vblank timestamp.
300          */
301         do {
302                 cur_vblank = __get_vblank_counter(dev, pipe);
303                 rc = drm_get_last_vbltimestamp(dev, pipe, &t_vblank, in_vblank_irq);
304         } while (cur_vblank != __get_vblank_counter(dev, pipe) && --count > 0);
305
306         if (max_vblank_count) {
307                 /* trust the hw counter when it's around */
308                 diff = (cur_vblank - vblank->last) & max_vblank_count;
309         } else if (rc && framedur_ns) {
310                 u64 diff_ns = ktime_to_ns(ktime_sub(t_vblank, vblank->time));
311
312                 /*
313                  * Figure out how many vblanks we've missed based
314                  * on the difference in the timestamps and the
315                  * frame/field duration.
316                  */
317
318                 drm_dbg_vbl(dev, "crtc %u: Calculating number of vblanks."
319                             " diff_ns = %lld, framedur_ns = %d)\n",
320                             pipe, (long long)diff_ns, framedur_ns);
321
322                 diff = DIV_ROUND_CLOSEST_ULL(diff_ns, framedur_ns);
323
324                 if (diff == 0 && in_vblank_irq)
325                         drm_dbg_vbl(dev, "crtc %u: Redundant vblirq ignored\n",
326                                     pipe);
327         } else {
328                 /* some kind of default for drivers w/o accurate vbl timestamping */
329                 diff = in_vblank_irq ? 1 : 0;
330         }
331
332         /*
333          * Within a drm_vblank_pre_modeset - drm_vblank_post_modeset
334          * interval? If so then vblank irqs keep running and it will likely
335          * happen that the hardware vblank counter is not trustworthy as it
336          * might reset at some point in that interval and vblank timestamps
337          * are not trustworthy either in that interval. Iow. this can result
338          * in a bogus diff >> 1 which must be avoided as it would cause
339          * random large forward jumps of the software vblank counter.
340          */
341         if (diff > 1 && (vblank->inmodeset & 0x2)) {
342                 drm_dbg_vbl(dev,
343                             "clamping vblank bump to 1 on crtc %u: diffr=%u"
344                             " due to pre-modeset.\n", pipe, diff);
345                 diff = 1;
346         }
347
348         drm_dbg_vbl(dev, "updating vblank count on crtc %u:"
349                     " current=%llu, diff=%u, hw=%u hw_last=%u\n",
350                     pipe, (unsigned long long)atomic64_read(&vblank->count),
351                     diff, cur_vblank, vblank->last);
352
353         if (diff == 0) {
354                 drm_WARN_ON_ONCE(dev, cur_vblank != vblank->last);
355                 return;
356         }
357
358         /*
359          * Only reinitialize corresponding vblank timestamp if high-precision query
360          * available and didn't fail, or we were called from the vblank interrupt.
361          * Otherwise reinitialize delayed at next vblank interrupt and assign 0
362          * for now, to mark the vblanktimestamp as invalid.
363          */
364         if (!rc && !in_vblank_irq)
365                 t_vblank = 0;
366
367         store_vblank(dev, pipe, diff, t_vblank, cur_vblank);
368 }
369
370 u64 drm_vblank_count(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
371 {
372         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
373         u64 count;
374
375         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
376                 return 0;
377
378         count = atomic64_read(&vblank->count);
379
380         /*
381          * This read barrier corresponds to the implicit write barrier of the
382          * write seqlock in store_vblank(). Note that this is the only place
383          * where we need an explicit barrier, since all other access goes
384          * through drm_vblank_count_and_time(), which already has the required
385          * read barrier curtesy of the read seqlock.
386          */
387         smp_rmb();
388
389         return count;
390 }
391
392 /**
393  * drm_crtc_accurate_vblank_count - retrieve the master vblank counter
394  * @crtc: which counter to retrieve
395  *
396  * This function is similar to drm_crtc_vblank_count() but this function
397  * interpolates to handle a race with vblank interrupts using the high precision
398  * timestamping support.
399  *
400  * This is mostly useful for hardware that can obtain the scanout position, but
401  * doesn't have a hardware frame counter.
402  */
403 u64 drm_crtc_accurate_vblank_count(struct drm_crtc *crtc)
404 {
405         struct drm_device *dev = crtc->dev;
406         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
407         u64 vblank;
408         unsigned long flags;
409
410         drm_WARN_ONCE(dev, drm_debug_enabled(DRM_UT_VBL) &&
411                       !crtc->funcs->get_vblank_timestamp,
412                       "This function requires support for accurate vblank timestamps.");
413
414         spin_lock_irqsave(&dev->vblank_time_lock, flags);
415
416         drm_update_vblank_count(dev, pipe, false);
417         vblank = drm_vblank_count(dev, pipe);
418
419         spin_unlock_irqrestore(&dev->vblank_time_lock, flags);
420
421         return vblank;
422 }
423 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_accurate_vblank_count);
424
425 static void __disable_vblank(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
426 {
427         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET)) {
428                 struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
429
430                 if (drm_WARN_ON(dev, !crtc))
431                         return;
432
433                 if (crtc->funcs->disable_vblank)
434                         crtc->funcs->disable_vblank(crtc);
435         }
436 #ifdef CONFIG_DRM_LEGACY
437         else {
438                 dev->driver->disable_vblank(dev, pipe);
439         }
440 #endif
441 }
442
443 /*
444  * Disable vblank irq's on crtc, make sure that last vblank count
445  * of hardware and corresponding consistent software vblank counter
446  * are preserved, even if there are any spurious vblank irq's after
447  * disable.
448  */
449 void drm_vblank_disable_and_save(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
450 {
451         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
452         unsigned long irqflags;
453
454         assert_spin_locked(&dev->vbl_lock);
455
456         /* Prevent vblank irq processing while disabling vblank irqs,
457          * so no updates of timestamps or count can happen after we've
458          * disabled. Needed to prevent races in case of delayed irq's.
459          */
460         spin_lock_irqsave(&dev->vblank_time_lock, irqflags);
461
462         /*
463          * Update vblank count and disable vblank interrupts only if the
464          * interrupts were enabled. This avoids calling the ->disable_vblank()
465          * operation in atomic context with the hardware potentially runtime
466          * suspended.
467          */
468         if (!vblank->enabled)
469                 goto out;
470
471         /*
472          * Update the count and timestamp to maintain the
473          * appearance that the counter has been ticking all along until
474          * this time. This makes the count account for the entire time
475          * between drm_crtc_vblank_on() and drm_crtc_vblank_off().
476          */
477         drm_update_vblank_count(dev, pipe, false);
478         __disable_vblank(dev, pipe);
479         vblank->enabled = false;
480
481 out:
482         spin_unlock_irqrestore(&dev->vblank_time_lock, irqflags);
483 }
484
485 static void vblank_disable_fn(struct timer_list *t)
486 {
487         struct drm_vblank_crtc *vblank = from_timer(vblank, t, disable_timer);
488         struct drm_device *dev = vblank->dev;
489         unsigned int pipe = vblank->pipe;
490         unsigned long irqflags;
491
492         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
493         if (atomic_read(&vblank->refcount) == 0 && vblank->enabled) {
494                 drm_dbg_core(dev, "disabling vblank on crtc %u\n", pipe);
495                 drm_vblank_disable_and_save(dev, pipe);
496         }
497         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
498 }
499
500 static void drm_vblank_init_release(struct drm_device *dev, void *ptr)
501 {
502         struct drm_vblank_crtc *vblank = ptr;
503
504         drm_WARN_ON(dev, READ_ONCE(vblank->enabled) &&
505                     drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET));
506
507         drm_vblank_destroy_worker(vblank);
508         del_timer_sync(&vblank->disable_timer);
509 }
510
511 /**
512  * drm_vblank_init - initialize vblank support
513  * @dev: DRM device
514  * @num_crtcs: number of CRTCs supported by @dev
515  *
516  * This function initializes vblank support for @num_crtcs display pipelines.
517  * Cleanup is handled automatically through a cleanup function added with
518  * drmm_add_action_or_reset().
519  *
520  * Returns:
521  * Zero on success or a negative error code on failure.
522  */
523 int drm_vblank_init(struct drm_device *dev, unsigned int num_crtcs)
524 {
525         int ret;
526         unsigned int i;
527
528         spin_lock_init(&dev->vbl_lock);
529         spin_lock_init(&dev->vblank_time_lock);
530
531         dev->vblank = drmm_kcalloc(dev, num_crtcs, sizeof(*dev->vblank), GFP_KERNEL);
532         if (!dev->vblank)
533                 return -ENOMEM;
534
535         dev->num_crtcs = num_crtcs;
536
537         for (i = 0; i < num_crtcs; i++) {
538                 struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[i];
539
540                 vblank->dev = dev;
541                 vblank->pipe = i;
542                 init_waitqueue_head(&vblank->queue);
543                 timer_setup(&vblank->disable_timer, vblank_disable_fn, 0);
544                 seqlock_init(&vblank->seqlock);
545
546                 ret = drmm_add_action_or_reset(dev, drm_vblank_init_release,
547                                                vblank);
548                 if (ret)
549                         return ret;
550
551                 ret = drm_vblank_worker_init(vblank);
552                 if (ret)
553                         return ret;
554         }
555
556         return 0;
557 }
558 EXPORT_SYMBOL(drm_vblank_init);
559
560 /**
561  * drm_dev_has_vblank - test if vblanking has been initialized for
562  *                      a device
563  * @dev: the device
564  *
565  * Drivers may call this function to test if vblank support is
566  * initialized for a device. For most hardware this means that vblanking
567  * can also be enabled.
568  *
569  * Atomic helpers use this function to initialize
570  * &drm_crtc_state.no_vblank. See also drm_atomic_helper_check_modeset().
571  *
572  * Returns:
573  * True if vblanking has been initialized for the given device, false
574  * otherwise.
575  */
576 bool drm_dev_has_vblank(const struct drm_device *dev)
577 {
578         return dev->num_crtcs != 0;
579 }
580 EXPORT_SYMBOL(drm_dev_has_vblank);
581
582 /**
583  * drm_crtc_vblank_waitqueue - get vblank waitqueue for the CRTC
584  * @crtc: which CRTC's vblank waitqueue to retrieve
585  *
586  * This function returns a pointer to the vblank waitqueue for the CRTC.
587  * Drivers can use this to implement vblank waits using wait_event() and related
588  * functions.
589  */
590 wait_queue_head_t *drm_crtc_vblank_waitqueue(struct drm_crtc *crtc)
591 {
592         return &crtc->dev->vblank[drm_crtc_index(crtc)].queue;
593 }
594 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_waitqueue);
595
596
597 /**
598  * drm_calc_timestamping_constants - calculate vblank timestamp constants
599  * @crtc: drm_crtc whose timestamp constants should be updated.
600  * @mode: display mode containing the scanout timings
601  *
602  * Calculate and store various constants which are later needed by vblank and
603  * swap-completion timestamping, e.g, by
604  * drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp(). They are derived from
605  * CRTC's true scanout timing, so they take things like panel scaling or
606  * other adjustments into account.
607  */
608 void drm_calc_timestamping_constants(struct drm_crtc *crtc,
609                                      const struct drm_display_mode *mode)
610 {
611         struct drm_device *dev = crtc->dev;
612         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
613         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
614         int linedur_ns = 0, framedur_ns = 0;
615         int dotclock = mode->crtc_clock;
616
617         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
618                 return;
619
620         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
621                 return;
622
623         /* Valid dotclock? */
624         if (dotclock > 0) {
625                 int frame_size = mode->crtc_htotal * mode->crtc_vtotal;
626
627                 /*
628                  * Convert scanline length in pixels and video
629                  * dot clock to line duration and frame duration
630                  * in nanoseconds:
631                  */
632                 linedur_ns  = div_u64((u64) mode->crtc_htotal * 1000000, dotclock);
633                 framedur_ns = div_u64((u64) frame_size * 1000000, dotclock);
634
635                 /*
636                  * Fields of interlaced scanout modes are only half a frame duration.
637                  */
638                 if (mode->flags & DRM_MODE_FLAG_INTERLACE)
639                         framedur_ns /= 2;
640         } else {
641                 drm_err(dev, "crtc %u: Can't calculate constants, dotclock = 0!\n",
642                         crtc->base.id);
643         }
644
645         vblank->linedur_ns  = linedur_ns;
646         vblank->framedur_ns = framedur_ns;
647         drm_mode_copy(&vblank->hwmode, mode);
648
649         drm_dbg_core(dev,
650                      "crtc %u: hwmode: htotal %d, vtotal %d, vdisplay %d\n",
651                      crtc->base.id, mode->crtc_htotal,
652                      mode->crtc_vtotal, mode->crtc_vdisplay);
653         drm_dbg_core(dev, "crtc %u: clock %d kHz framedur %d linedur %d\n",
654                      crtc->base.id, dotclock, framedur_ns, linedur_ns);
655 }
656 EXPORT_SYMBOL(drm_calc_timestamping_constants);
657
658 /**
659  * drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp_internal - precise vblank
660  *                                                        timestamp helper
661  * @crtc: CRTC whose vblank timestamp to retrieve
662  * @max_error: Desired maximum allowable error in timestamps (nanosecs)
663  *             On return contains true maximum error of timestamp
664  * @vblank_time: Pointer to time which should receive the timestamp
665  * @in_vblank_irq:
666  *     True when called from drm_crtc_handle_vblank().  Some drivers
667  *     need to apply some workarounds for gpu-specific vblank irq quirks
668  *     if flag is set.
669  * @get_scanout_position:
670  *     Callback function to retrieve the scanout position. See
671  *     @struct drm_crtc_helper_funcs.get_scanout_position.
672  *
673  * Implements calculation of exact vblank timestamps from given drm_display_mode
674  * timings and current video scanout position of a CRTC.
675  *
676  * The current implementation only handles standard video modes. For double scan
677  * and interlaced modes the driver is supposed to adjust the hardware mode
678  * (taken from &drm_crtc_state.adjusted mode for atomic modeset drivers) to
679  * match the scanout position reported.
680  *
681  * Note that atomic drivers must call drm_calc_timestamping_constants() before
682  * enabling a CRTC. The atomic helpers already take care of that in
683  * drm_atomic_helper_calc_timestamping_constants().
684  *
685  * Returns:
686  *
687  * Returns true on success, and false on failure, i.e. when no accurate
688  * timestamp could be acquired.
689  */
690 bool
691 drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp_internal(
692         struct drm_crtc *crtc, int *max_error, ktime_t *vblank_time,
693         bool in_vblank_irq,
694         drm_vblank_get_scanout_position_func get_scanout_position)
695 {
696         struct drm_device *dev = crtc->dev;
697         unsigned int pipe = crtc->index;
698         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
699         struct timespec64 ts_etime, ts_vblank_time;
700         ktime_t stime, etime;
701         bool vbl_status;
702         const struct drm_display_mode *mode;
703         int vpos, hpos, i;
704         int delta_ns, duration_ns;
705
706         if (pipe >= dev->num_crtcs) {
707                 drm_err(dev, "Invalid crtc %u\n", pipe);
708                 return false;
709         }
710
711         /* Scanout position query not supported? Should not happen. */
712         if (!get_scanout_position) {
713                 drm_err(dev, "Called from CRTC w/o get_scanout_position()!?\n");
714                 return false;
715         }
716
717         if (drm_drv_uses_atomic_modeset(dev))
718                 mode = &vblank->hwmode;
719         else
720                 mode = &crtc->hwmode;
721
722         /* If mode timing undefined, just return as no-op:
723          * Happens during initial modesetting of a crtc.
724          */
725         if (mode->crtc_clock == 0) {
726                 drm_dbg_core(dev, "crtc %u: Noop due to uninitialized mode.\n",
727                              pipe);
728                 drm_WARN_ON_ONCE(dev, drm_drv_uses_atomic_modeset(dev));
729                 return false;
730         }
731
732         /* Get current scanout position with system timestamp.
733          * Repeat query up to DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES times
734          * if single query takes longer than max_error nanoseconds.
735          *
736          * This guarantees a tight bound on maximum error if
737          * code gets preempted or delayed for some reason.
738          */
739         for (i = 0; i < DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES; i++) {
740                 /*
741                  * Get vertical and horizontal scanout position vpos, hpos,
742                  * and bounding timestamps stime, etime, pre/post query.
743                  */
744                 vbl_status = get_scanout_position(crtc, in_vblank_irq,
745                                                   &vpos, &hpos,
746                                                   &stime, &etime,
747                                                   mode);
748
749                 /* Return as no-op if scanout query unsupported or failed. */
750                 if (!vbl_status) {
751                         drm_dbg_core(dev,
752                                      "crtc %u : scanoutpos query failed.\n",
753                                      pipe);
754                         return false;
755                 }
756
757                 /* Compute uncertainty in timestamp of scanout position query. */
758                 duration_ns = ktime_to_ns(etime) - ktime_to_ns(stime);
759
760                 /* Accept result with <  max_error nsecs timing uncertainty. */
761                 if (duration_ns <= *max_error)
762                         break;
763         }
764
765         /* Noisy system timing? */
766         if (i == DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES) {
767                 drm_dbg_core(dev,
768                              "crtc %u: Noisy timestamp %d us > %d us [%d reps].\n",
769                              pipe, duration_ns / 1000, *max_error / 1000, i);
770         }
771
772         /* Return upper bound of timestamp precision error. */
773         *max_error = duration_ns;
774
775         /* Convert scanout position into elapsed time at raw_time query
776          * since start of scanout at first display scanline. delta_ns
777          * can be negative if start of scanout hasn't happened yet.
778          */
779         delta_ns = div_s64(1000000LL * (vpos * mode->crtc_htotal + hpos),
780                            mode->crtc_clock);
781
782         /* Subtract time delta from raw timestamp to get final
783          * vblank_time timestamp for end of vblank.
784          */
785         *vblank_time = ktime_sub_ns(etime, delta_ns);
786
787         if (!drm_debug_enabled(DRM_UT_VBL))
788                 return true;
789
790         ts_etime = ktime_to_timespec64(etime);
791         ts_vblank_time = ktime_to_timespec64(*vblank_time);
792
793         drm_dbg_vbl(dev,
794                     "crtc %u : v p(%d,%d)@ %lld.%06ld -> %lld.%06ld [e %d us, %d rep]\n",
795                     pipe, hpos, vpos,
796                     (u64)ts_etime.tv_sec, ts_etime.tv_nsec / 1000,
797                     (u64)ts_vblank_time.tv_sec, ts_vblank_time.tv_nsec / 1000,
798                     duration_ns / 1000, i);
799
800         return true;
801 }
802 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp_internal);
803
804 /**
805  * drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp - precise vblank timestamp
806  *                                               helper
807  * @crtc: CRTC whose vblank timestamp to retrieve
808  * @max_error: Desired maximum allowable error in timestamps (nanosecs)
809  *             On return contains true maximum error of timestamp
810  * @vblank_time: Pointer to time which should receive the timestamp
811  * @in_vblank_irq:
812  *     True when called from drm_crtc_handle_vblank().  Some drivers
813  *     need to apply some workarounds for gpu-specific vblank irq quirks
814  *     if flag is set.
815  *
816  * Implements calculation of exact vblank timestamps from given drm_display_mode
817  * timings and current video scanout position of a CRTC. This can be directly
818  * used as the &drm_crtc_funcs.get_vblank_timestamp implementation of a kms
819  * driver if &drm_crtc_helper_funcs.get_scanout_position is implemented.
820  *
821  * The current implementation only handles standard video modes. For double scan
822  * and interlaced modes the driver is supposed to adjust the hardware mode
823  * (taken from &drm_crtc_state.adjusted mode for atomic modeset drivers) to
824  * match the scanout position reported.
825  *
826  * Note that atomic drivers must call drm_calc_timestamping_constants() before
827  * enabling a CRTC. The atomic helpers already take care of that in
828  * drm_atomic_helper_calc_timestamping_constants().
829  *
830  * Returns:
831  *
832  * Returns true on success, and false on failure, i.e. when no accurate
833  * timestamp could be acquired.
834  */
835 bool drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp(struct drm_crtc *crtc,
836                                                  int *max_error,
837                                                  ktime_t *vblank_time,
838                                                  bool in_vblank_irq)
839 {
840         return drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp_internal(
841                 crtc, max_error, vblank_time, in_vblank_irq,
842                 crtc->helper_private->get_scanout_position);
843 }
844 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_helper_get_vblank_timestamp);
845
846 /**
847  * drm_crtc_get_last_vbltimestamp - retrieve raw timestamp for the most
848  *                                  recent vblank interval
849  * @crtc: CRTC whose vblank timestamp to retrieve
850  * @tvblank: Pointer to target time which should receive the timestamp
851  * @in_vblank_irq:
852  *     True when called from drm_crtc_handle_vblank().  Some drivers
853  *     need to apply some workarounds for gpu-specific vblank irq quirks
854  *     if flag is set.
855  *
856  * Fetches the system timestamp corresponding to the time of the most recent
857  * vblank interval on specified CRTC. May call into kms-driver to
858  * compute the timestamp with a high-precision GPU specific method.
859  *
860  * Returns zero if timestamp originates from uncorrected do_gettimeofday()
861  * call, i.e., it isn't very precisely locked to the true vblank.
862  *
863  * Returns:
864  * True if timestamp is considered to be very precise, false otherwise.
865  */
866 static bool
867 drm_crtc_get_last_vbltimestamp(struct drm_crtc *crtc, ktime_t *tvblank,
868                                bool in_vblank_irq)
869 {
870         bool ret = false;
871
872         /* Define requested maximum error on timestamps (nanoseconds). */
873         int max_error = (int) drm_timestamp_precision * 1000;
874
875         /* Query driver if possible and precision timestamping enabled. */
876         if (crtc && crtc->funcs->get_vblank_timestamp && max_error > 0) {
877                 ret = crtc->funcs->get_vblank_timestamp(crtc, &max_error,
878                                                         tvblank, in_vblank_irq);
879         }
880
881         /* GPU high precision timestamp query unsupported or failed.
882          * Return current monotonic/gettimeofday timestamp as best estimate.
883          */
884         if (!ret)
885                 *tvblank = ktime_get();
886
887         return ret;
888 }
889
890 static bool
891 drm_get_last_vbltimestamp(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
892                           ktime_t *tvblank, bool in_vblank_irq)
893 {
894         struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
895
896         return drm_crtc_get_last_vbltimestamp(crtc, tvblank, in_vblank_irq);
897 }
898
899 /**
900  * drm_crtc_vblank_count - retrieve "cooked" vblank counter value
901  * @crtc: which counter to retrieve
902  *
903  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
904  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
905  * modesetting activity. Note that this timer isn't correct against a racing
906  * vblank interrupt (since it only reports the software vblank counter), see
907  * drm_crtc_accurate_vblank_count() for such use-cases.
908  *
909  * Note that for a given vblank counter value drm_crtc_handle_vblank()
910  * and drm_crtc_vblank_count() or drm_crtc_vblank_count_and_time()
911  * provide a barrier: Any writes done before calling
912  * drm_crtc_handle_vblank() will be visible to callers of the later
913  * functions, if the vblank count is the same or a later one.
914  *
915  * See also &drm_vblank_crtc.count.
916  *
917  * Returns:
918  * The software vblank counter.
919  */
920 u64 drm_crtc_vblank_count(struct drm_crtc *crtc)
921 {
922         return drm_vblank_count(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
923 }
924 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_count);
925
926 /**
927  * drm_vblank_count_and_time - retrieve "cooked" vblank counter value and the
928  *     system timestamp corresponding to that vblank counter value.
929  * @dev: DRM device
930  * @pipe: index of CRTC whose counter to retrieve
931  * @vblanktime: Pointer to ktime_t to receive the vblank timestamp.
932  *
933  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
934  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
935  * modesetting activity. Returns corresponding system timestamp of the time
936  * of the vblank interval that corresponds to the current vblank counter value.
937  *
938  * This is the legacy version of drm_crtc_vblank_count_and_time().
939  */
940 static u64 drm_vblank_count_and_time(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
941                                      ktime_t *vblanktime)
942 {
943         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
944         u64 vblank_count;
945         unsigned int seq;
946
947         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs)) {
948                 *vblanktime = 0;
949                 return 0;
950         }
951
952         do {
953                 seq = read_seqbegin(&vblank->seqlock);
954                 vblank_count = atomic64_read(&vblank->count);
955                 *vblanktime = vblank->time;
956         } while (read_seqretry(&vblank->seqlock, seq));
957
958         return vblank_count;
959 }
960
961 /**
962  * drm_crtc_vblank_count_and_time - retrieve "cooked" vblank counter value
963  *     and the system timestamp corresponding to that vblank counter value
964  * @crtc: which counter to retrieve
965  * @vblanktime: Pointer to time to receive the vblank timestamp.
966  *
967  * Fetches the "cooked" vblank count value that represents the number of
968  * vblank events since the system was booted, including lost events due to
969  * modesetting activity. Returns corresponding system timestamp of the time
970  * of the vblank interval that corresponds to the current vblank counter value.
971  *
972  * Note that for a given vblank counter value drm_crtc_handle_vblank()
973  * and drm_crtc_vblank_count() or drm_crtc_vblank_count_and_time()
974  * provide a barrier: Any writes done before calling
975  * drm_crtc_handle_vblank() will be visible to callers of the later
976  * functions, if the vblank count is the same or a later one.
977  *
978  * See also &drm_vblank_crtc.count.
979  */
980 u64 drm_crtc_vblank_count_and_time(struct drm_crtc *crtc,
981                                    ktime_t *vblanktime)
982 {
983         return drm_vblank_count_and_time(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc),
984                                          vblanktime);
985 }
986 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_count_and_time);
987
988 /**
989  * drm_crtc_next_vblank_start - calculate the time of the next vblank
990  * @crtc: the crtc for which to calculate next vblank time
991  * @vblanktime: pointer to time to receive the next vblank timestamp.
992  *
993  * Calculate the expected time of the start of the next vblank period,
994  * based on time of previous vblank and frame duration
995  */
996 int drm_crtc_next_vblank_start(struct drm_crtc *crtc, ktime_t *vblanktime)
997 {
998         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
999         struct drm_vblank_crtc *vblank;
1000         struct drm_display_mode *mode;
1001         u64 vblank_start;
1002
1003         if (!drm_dev_has_vblank(crtc->dev))
1004                 return -EINVAL;
1005
1006         vblank = &crtc->dev->vblank[pipe];
1007         mode = &vblank->hwmode;
1008
1009         if (!vblank->framedur_ns || !vblank->linedur_ns)
1010                 return -EINVAL;
1011
1012         if (!drm_crtc_get_last_vbltimestamp(crtc, vblanktime, false))
1013                 return -EINVAL;
1014
1015         vblank_start = DIV_ROUND_DOWN_ULL(
1016                         (u64)vblank->framedur_ns * mode->crtc_vblank_start,
1017                         mode->crtc_vtotal);
1018         *vblanktime  = ktime_add(*vblanktime, ns_to_ktime(vblank_start));
1019
1020         return 0;
1021 }
1022 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_next_vblank_start);
1023
1024 static void send_vblank_event(struct drm_device *dev,
1025                 struct drm_pending_vblank_event *e,
1026                 u64 seq, ktime_t now)
1027 {
1028         struct timespec64 tv;
1029
1030         switch (e->event.base.type) {
1031         case DRM_EVENT_VBLANK:
1032         case DRM_EVENT_FLIP_COMPLETE:
1033                 tv = ktime_to_timespec64(now);
1034                 e->event.vbl.sequence = seq;
1035                 /*
1036                  * e->event is a user space structure, with hardcoded unsigned
1037                  * 32-bit seconds/microseconds. This is safe as we always use
1038                  * monotonic timestamps since linux-4.15
1039                  */
1040                 e->event.vbl.tv_sec = tv.tv_sec;
1041                 e->event.vbl.tv_usec = tv.tv_nsec / 1000;
1042                 break;
1043         case DRM_EVENT_CRTC_SEQUENCE:
1044                 if (seq)
1045                         e->event.seq.sequence = seq;
1046                 e->event.seq.time_ns = ktime_to_ns(now);
1047                 break;
1048         }
1049         trace_drm_vblank_event_delivered(e->base.file_priv, e->pipe, seq);
1050         /*
1051          * Use the same timestamp for any associated fence signal to avoid
1052          * mismatch in timestamps for vsync & fence events triggered by the
1053          * same HW event. Frameworks like SurfaceFlinger in Android expects the
1054          * retire-fence timestamp to match exactly with HW vsync as it uses it
1055          * for its software vsync modeling.
1056          */
1057         drm_send_event_timestamp_locked(dev, &e->base, now);
1058 }
1059
1060 /**
1061  * drm_crtc_arm_vblank_event - arm vblank event after pageflip
1062  * @crtc: the source CRTC of the vblank event
1063  * @e: the event to send
1064  *
1065  * A lot of drivers need to generate vblank events for the very next vblank
1066  * interrupt. For example when the page flip interrupt happens when the page
1067  * flip gets armed, but not when it actually executes within the next vblank
1068  * period. This helper function implements exactly the required vblank arming
1069  * behaviour.
1070  *
1071  * NOTE: Drivers using this to send out the &drm_crtc_state.event as part of an
1072  * atomic commit must ensure that the next vblank happens at exactly the same
1073  * time as the atomic commit is committed to the hardware. This function itself
1074  * does **not** protect against the next vblank interrupt racing with either this
1075  * function call or the atomic commit operation. A possible sequence could be:
1076  *
1077  * 1. Driver commits new hardware state into vblank-synchronized registers.
1078  * 2. A vblank happens, committing the hardware state. Also the corresponding
1079  *    vblank interrupt is fired off and fully processed by the interrupt
1080  *    handler.
1081  * 3. The atomic commit operation proceeds to call drm_crtc_arm_vblank_event().
1082  * 4. The event is only send out for the next vblank, which is wrong.
1083  *
1084  * An equivalent race can happen when the driver calls
1085  * drm_crtc_arm_vblank_event() before writing out the new hardware state.
1086  *
1087  * The only way to make this work safely is to prevent the vblank from firing
1088  * (and the hardware from committing anything else) until the entire atomic
1089  * commit sequence has run to completion. If the hardware does not have such a
1090  * feature (e.g. using a "go" bit), then it is unsafe to use this functions.
1091  * Instead drivers need to manually send out the event from their interrupt
1092  * handler by calling drm_crtc_send_vblank_event() and make sure that there's no
1093  * possible race with the hardware committing the atomic update.
1094  *
1095  * Caller must hold a vblank reference for the event @e acquired by a
1096  * drm_crtc_vblank_get(), which will be dropped when the next vblank arrives.
1097  */
1098 void drm_crtc_arm_vblank_event(struct drm_crtc *crtc,
1099                                struct drm_pending_vblank_event *e)
1100 {
1101         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1102         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1103
1104         assert_spin_locked(&dev->event_lock);
1105
1106         e->pipe = pipe;
1107         e->sequence = drm_crtc_accurate_vblank_count(crtc) + 1;
1108         list_add_tail(&e->base.link, &dev->vblank_event_list);
1109 }
1110 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_arm_vblank_event);
1111
1112 /**
1113  * drm_crtc_send_vblank_event - helper to send vblank event after pageflip
1114  * @crtc: the source CRTC of the vblank event
1115  * @e: the event to send
1116  *
1117  * Updates sequence # and timestamp on event for the most recently processed
1118  * vblank, and sends it to userspace.  Caller must hold event lock.
1119  *
1120  * See drm_crtc_arm_vblank_event() for a helper which can be used in certain
1121  * situation, especially to send out events for atomic commit operations.
1122  */
1123 void drm_crtc_send_vblank_event(struct drm_crtc *crtc,
1124                                 struct drm_pending_vblank_event *e)
1125 {
1126         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1127         u64 seq;
1128         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1129         ktime_t now;
1130
1131         if (drm_dev_has_vblank(dev)) {
1132                 seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1133         } else {
1134                 seq = 0;
1135
1136                 now = ktime_get();
1137         }
1138         e->pipe = pipe;
1139         send_vblank_event(dev, e, seq, now);
1140 }
1141 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_send_vblank_event);
1142
1143 static int __enable_vblank(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1144 {
1145         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET)) {
1146                 struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
1147
1148                 if (drm_WARN_ON(dev, !crtc))
1149                         return 0;
1150
1151                 if (crtc->funcs->enable_vblank)
1152                         return crtc->funcs->enable_vblank(crtc);
1153         }
1154 #ifdef CONFIG_DRM_LEGACY
1155         else if (dev->driver->enable_vblank) {
1156                 return dev->driver->enable_vblank(dev, pipe);
1157         }
1158 #endif
1159
1160         return -EINVAL;
1161 }
1162
1163 static int drm_vblank_enable(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1164 {
1165         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1166         int ret = 0;
1167
1168         assert_spin_locked(&dev->vbl_lock);
1169
1170         spin_lock(&dev->vblank_time_lock);
1171
1172         if (!vblank->enabled) {
1173                 /*
1174                  * Enable vblank irqs under vblank_time_lock protection.
1175                  * All vblank count & timestamp updates are held off
1176                  * until we are done reinitializing master counter and
1177                  * timestamps. Filtercode in drm_handle_vblank() will
1178                  * prevent double-accounting of same vblank interval.
1179                  */
1180                 ret = __enable_vblank(dev, pipe);
1181                 drm_dbg_core(dev, "enabling vblank on crtc %u, ret: %d\n",
1182                              pipe, ret);
1183                 if (ret) {
1184                         atomic_dec(&vblank->refcount);
1185                 } else {
1186                         drm_update_vblank_count(dev, pipe, 0);
1187                         /* drm_update_vblank_count() includes a wmb so we just
1188                          * need to ensure that the compiler emits the write
1189                          * to mark the vblank as enabled after the call
1190                          * to drm_update_vblank_count().
1191                          */
1192                         WRITE_ONCE(vblank->enabled, true);
1193                 }
1194         }
1195
1196         spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
1197
1198         return ret;
1199 }
1200
1201 int drm_vblank_get(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1202 {
1203         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1204         unsigned long irqflags;
1205         int ret = 0;
1206
1207         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
1208                 return -EINVAL;
1209
1210         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1211                 return -EINVAL;
1212
1213         spin_lock_irqsave(&dev->vbl_lock, irqflags);
1214         /* Going from 0->1 means we have to enable interrupts again */
1215         if (atomic_add_return(1, &vblank->refcount) == 1) {
1216                 ret = drm_vblank_enable(dev, pipe);
1217         } else {
1218                 if (!vblank->enabled) {
1219                         atomic_dec(&vblank->refcount);
1220                         ret = -EINVAL;
1221                 }
1222         }
1223         spin_unlock_irqrestore(&dev->vbl_lock, irqflags);
1224
1225         return ret;
1226 }
1227
1228 /**
1229  * drm_crtc_vblank_get - get a reference count on vblank events
1230  * @crtc: which CRTC to own
1231  *
1232  * Acquire a reference count on vblank events to avoid having them disabled
1233  * while in use.
1234  *
1235  * Returns:
1236  * Zero on success or a negative error code on failure.
1237  */
1238 int drm_crtc_vblank_get(struct drm_crtc *crtc)
1239 {
1240         return drm_vblank_get(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1241 }
1242 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_get);
1243
1244 void drm_vblank_put(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1245 {
1246         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1247
1248         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1249                 return;
1250
1251         if (drm_WARN_ON(dev, atomic_read(&vblank->refcount) == 0))
1252                 return;
1253
1254         /* Last user schedules interrupt disable */
1255         if (atomic_dec_and_test(&vblank->refcount)) {
1256                 if (drm_vblank_offdelay == 0)
1257                         return;
1258                 else if (drm_vblank_offdelay < 0)
1259                         vblank_disable_fn(&vblank->disable_timer);
1260                 else if (!dev->vblank_disable_immediate)
1261                         mod_timer(&vblank->disable_timer,
1262                                   jiffies + ((drm_vblank_offdelay * HZ)/1000));
1263         }
1264 }
1265
1266 /**
1267  * drm_crtc_vblank_put - give up ownership of vblank events
1268  * @crtc: which counter to give up
1269  *
1270  * Release ownership of a given vblank counter, turning off interrupts
1271  * if possible. Disable interrupts after drm_vblank_offdelay milliseconds.
1272  */
1273 void drm_crtc_vblank_put(struct drm_crtc *crtc)
1274 {
1275         drm_vblank_put(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1276 }
1277 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_put);
1278
1279 /**
1280  * drm_wait_one_vblank - wait for one vblank
1281  * @dev: DRM device
1282  * @pipe: CRTC index
1283  *
1284  * This waits for one vblank to pass on @pipe, using the irq driver interfaces.
1285  * It is a failure to call this when the vblank irq for @pipe is disabled, e.g.
1286  * due to lack of driver support or because the crtc is off.
1287  *
1288  * This is the legacy version of drm_crtc_wait_one_vblank().
1289  */
1290 void drm_wait_one_vblank(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1291 {
1292         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1293         int ret;
1294         u64 last;
1295
1296         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1297                 return;
1298
1299         ret = drm_vblank_get(dev, pipe);
1300         if (drm_WARN(dev, ret, "vblank not available on crtc %i, ret=%i\n",
1301                      pipe, ret))
1302                 return;
1303
1304         last = drm_vblank_count(dev, pipe);
1305
1306         ret = wait_event_timeout(vblank->queue,
1307                                  last != drm_vblank_count(dev, pipe),
1308                                  msecs_to_jiffies(100));
1309
1310         drm_WARN(dev, ret == 0, "vblank wait timed out on crtc %i\n", pipe);
1311
1312         drm_vblank_put(dev, pipe);
1313 }
1314 EXPORT_SYMBOL(drm_wait_one_vblank);
1315
1316 /**
1317  * drm_crtc_wait_one_vblank - wait for one vblank
1318  * @crtc: DRM crtc
1319  *
1320  * This waits for one vblank to pass on @crtc, using the irq driver interfaces.
1321  * It is a failure to call this when the vblank irq for @crtc is disabled, e.g.
1322  * due to lack of driver support or because the crtc is off.
1323  */
1324 void drm_crtc_wait_one_vblank(struct drm_crtc *crtc)
1325 {
1326         drm_wait_one_vblank(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1327 }
1328 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_wait_one_vblank);
1329
1330 /**
1331  * drm_crtc_vblank_off - disable vblank events on a CRTC
1332  * @crtc: CRTC in question
1333  *
1334  * Drivers can use this function to shut down the vblank interrupt handling when
1335  * disabling a crtc. This function ensures that the latest vblank frame count is
1336  * stored so that drm_vblank_on can restore it again.
1337  *
1338  * Drivers must use this function when the hardware vblank counter can get
1339  * reset, e.g. when suspending or disabling the @crtc in general.
1340  */
1341 void drm_crtc_vblank_off(struct drm_crtc *crtc)
1342 {
1343         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1344         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1345         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1346         struct drm_pending_vblank_event *e, *t;
1347         ktime_t now;
1348         u64 seq;
1349
1350         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1351                 return;
1352
1353         /*
1354          * Grab event_lock early to prevent vblank work from being scheduled
1355          * while we're in the middle of shutting down vblank interrupts
1356          */
1357         spin_lock_irq(&dev->event_lock);
1358
1359         spin_lock(&dev->vbl_lock);
1360         drm_dbg_vbl(dev, "crtc %d, vblank enabled %d, inmodeset %d\n",
1361                     pipe, vblank->enabled, vblank->inmodeset);
1362
1363         /* Avoid redundant vblank disables without previous
1364          * drm_crtc_vblank_on(). */
1365         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_ATOMIC) || !vblank->inmodeset)
1366                 drm_vblank_disable_and_save(dev, pipe);
1367
1368         wake_up(&vblank->queue);
1369
1370         /*
1371          * Prevent subsequent drm_vblank_get() from re-enabling
1372          * the vblank interrupt by bumping the refcount.
1373          */
1374         if (!vblank->inmodeset) {
1375                 atomic_inc(&vblank->refcount);
1376                 vblank->inmodeset = 1;
1377         }
1378         spin_unlock(&dev->vbl_lock);
1379
1380         /* Send any queued vblank events, lest the natives grow disquiet */
1381         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1382
1383         list_for_each_entry_safe(e, t, &dev->vblank_event_list, base.link) {
1384                 if (e->pipe != pipe)
1385                         continue;
1386                 drm_dbg_core(dev, "Sending premature vblank event on disable: "
1387                              "wanted %llu, current %llu\n",
1388                              e->sequence, seq);
1389                 list_del(&e->base.link);
1390                 drm_vblank_put(dev, pipe);
1391                 send_vblank_event(dev, e, seq, now);
1392         }
1393
1394         /* Cancel any leftover pending vblank work */
1395         drm_vblank_cancel_pending_works(vblank);
1396
1397         spin_unlock_irq(&dev->event_lock);
1398
1399         /* Will be reset by the modeset helpers when re-enabling the crtc by
1400          * calling drm_calc_timestamping_constants(). */
1401         vblank->hwmode.crtc_clock = 0;
1402
1403         /* Wait for any vblank work that's still executing to finish */
1404         drm_vblank_flush_worker(vblank);
1405 }
1406 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_off);
1407
1408 /**
1409  * drm_crtc_vblank_reset - reset vblank state to off on a CRTC
1410  * @crtc: CRTC in question
1411  *
1412  * Drivers can use this function to reset the vblank state to off at load time.
1413  * Drivers should use this together with the drm_crtc_vblank_off() and
1414  * drm_crtc_vblank_on() functions. The difference compared to
1415  * drm_crtc_vblank_off() is that this function doesn't save the vblank counter
1416  * and hence doesn't need to call any driver hooks.
1417  *
1418  * This is useful for recovering driver state e.g. on driver load, or on resume.
1419  */
1420 void drm_crtc_vblank_reset(struct drm_crtc *crtc)
1421 {
1422         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1423         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1424         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1425
1426         spin_lock_irq(&dev->vbl_lock);
1427         /*
1428          * Prevent subsequent drm_vblank_get() from enabling the vblank
1429          * interrupt by bumping the refcount.
1430          */
1431         if (!vblank->inmodeset) {
1432                 atomic_inc(&vblank->refcount);
1433                 vblank->inmodeset = 1;
1434         }
1435         spin_unlock_irq(&dev->vbl_lock);
1436
1437         drm_WARN_ON(dev, !list_empty(&dev->vblank_event_list));
1438         drm_WARN_ON(dev, !list_empty(&vblank->pending_work));
1439 }
1440 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_reset);
1441
1442 /**
1443  * drm_crtc_set_max_vblank_count - configure the hw max vblank counter value
1444  * @crtc: CRTC in question
1445  * @max_vblank_count: max hardware vblank counter value
1446  *
1447  * Update the maximum hardware vblank counter value for @crtc
1448  * at runtime. Useful for hardware where the operation of the
1449  * hardware vblank counter depends on the currently active
1450  * display configuration.
1451  *
1452  * For example, if the hardware vblank counter does not work
1453  * when a specific connector is active the maximum can be set
1454  * to zero. And when that specific connector isn't active the
1455  * maximum can again be set to the appropriate non-zero value.
1456  *
1457  * If used, must be called before drm_vblank_on().
1458  */
1459 void drm_crtc_set_max_vblank_count(struct drm_crtc *crtc,
1460                                    u32 max_vblank_count)
1461 {
1462         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1463         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1464         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1465
1466         drm_WARN_ON(dev, dev->max_vblank_count);
1467         drm_WARN_ON(dev, !READ_ONCE(vblank->inmodeset));
1468
1469         vblank->max_vblank_count = max_vblank_count;
1470 }
1471 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_set_max_vblank_count);
1472
1473 /**
1474  * drm_crtc_vblank_on - enable vblank events on a CRTC
1475  * @crtc: CRTC in question
1476  *
1477  * This functions restores the vblank interrupt state captured with
1478  * drm_crtc_vblank_off() again and is generally called when enabling @crtc. Note
1479  * that calls to drm_crtc_vblank_on() and drm_crtc_vblank_off() can be
1480  * unbalanced and so can also be unconditionally called in driver load code to
1481  * reflect the current hardware state of the crtc.
1482  */
1483 void drm_crtc_vblank_on(struct drm_crtc *crtc)
1484 {
1485         struct drm_device *dev = crtc->dev;
1486         unsigned int pipe = drm_crtc_index(crtc);
1487         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1488
1489         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1490                 return;
1491
1492         spin_lock_irq(&dev->vbl_lock);
1493         drm_dbg_vbl(dev, "crtc %d, vblank enabled %d, inmodeset %d\n",
1494                     pipe, vblank->enabled, vblank->inmodeset);
1495
1496         /* Drop our private "prevent drm_vblank_get" refcount */
1497         if (vblank->inmodeset) {
1498                 atomic_dec(&vblank->refcount);
1499                 vblank->inmodeset = 0;
1500         }
1501
1502         drm_reset_vblank_timestamp(dev, pipe);
1503
1504         /*
1505          * re-enable interrupts if there are users left, or the
1506          * user wishes vblank interrupts to be enabled all the time.
1507          */
1508         if (atomic_read(&vblank->refcount) != 0 || drm_vblank_offdelay == 0)
1509                 drm_WARN_ON(dev, drm_vblank_enable(dev, pipe));
1510         spin_unlock_irq(&dev->vbl_lock);
1511 }
1512 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_on);
1513
1514 static void drm_vblank_restore(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1515 {
1516         ktime_t t_vblank;
1517         struct drm_vblank_crtc *vblank;
1518         int framedur_ns;
1519         u64 diff_ns;
1520         u32 cur_vblank, diff = 1;
1521         int count = DRM_TIMESTAMP_MAXRETRIES;
1522         u32 max_vblank_count = drm_max_vblank_count(dev, pipe);
1523
1524         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1525                 return;
1526
1527         assert_spin_locked(&dev->vbl_lock);
1528         assert_spin_locked(&dev->vblank_time_lock);
1529
1530         vblank = &dev->vblank[pipe];
1531         drm_WARN_ONCE(dev,
1532                       drm_debug_enabled(DRM_UT_VBL) && !vblank->framedur_ns,
1533                       "Cannot compute missed vblanks without frame duration\n");
1534         framedur_ns = vblank->framedur_ns;
1535
1536         do {
1537                 cur_vblank = __get_vblank_counter(dev, pipe);
1538                 drm_get_last_vbltimestamp(dev, pipe, &t_vblank, false);
1539         } while (cur_vblank != __get_vblank_counter(dev, pipe) && --count > 0);
1540
1541         diff_ns = ktime_to_ns(ktime_sub(t_vblank, vblank->time));
1542         if (framedur_ns)
1543                 diff = DIV_ROUND_CLOSEST_ULL(diff_ns, framedur_ns);
1544
1545
1546         drm_dbg_vbl(dev,
1547                     "missed %d vblanks in %lld ns, frame duration=%d ns, hw_diff=%d\n",
1548                     diff, diff_ns, framedur_ns, cur_vblank - vblank->last);
1549         vblank->last = (cur_vblank - diff) & max_vblank_count;
1550 }
1551
1552 /**
1553  * drm_crtc_vblank_restore - estimate missed vblanks and update vblank count.
1554  * @crtc: CRTC in question
1555  *
1556  * Power manamement features can cause frame counter resets between vblank
1557  * disable and enable. Drivers can use this function in their
1558  * &drm_crtc_funcs.enable_vblank implementation to estimate missed vblanks since
1559  * the last &drm_crtc_funcs.disable_vblank using timestamps and update the
1560  * vblank counter.
1561  *
1562  * Note that drivers must have race-free high-precision timestamping support,
1563  * i.e.  &drm_crtc_funcs.get_vblank_timestamp must be hooked up and
1564  * &drm_driver.vblank_disable_immediate must be set to indicate the
1565  * time-stamping functions are race-free against vblank hardware counter
1566  * increments.
1567  */
1568 void drm_crtc_vblank_restore(struct drm_crtc *crtc)
1569 {
1570         WARN_ON_ONCE(!crtc->funcs->get_vblank_timestamp);
1571         WARN_ON_ONCE(!crtc->dev->vblank_disable_immediate);
1572
1573         drm_vblank_restore(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
1574 }
1575 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_vblank_restore);
1576
1577 static void drm_legacy_vblank_pre_modeset(struct drm_device *dev,
1578                                           unsigned int pipe)
1579 {
1580         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1581
1582         /* vblank is not initialized (IRQ not installed ?), or has been freed */
1583         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
1584                 return;
1585
1586         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1587                 return;
1588
1589         /*
1590          * To avoid all the problems that might happen if interrupts
1591          * were enabled/disabled around or between these calls, we just
1592          * have the kernel take a reference on the CRTC (just once though
1593          * to avoid corrupting the count if multiple, mismatch calls occur),
1594          * so that interrupts remain enabled in the interim.
1595          */
1596         if (!vblank->inmodeset) {
1597                 vblank->inmodeset = 0x1;
1598                 if (drm_vblank_get(dev, pipe) == 0)
1599                         vblank->inmodeset |= 0x2;
1600         }
1601 }
1602
1603 static void drm_legacy_vblank_post_modeset(struct drm_device *dev,
1604                                            unsigned int pipe)
1605 {
1606         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1607
1608         /* vblank is not initialized (IRQ not installed ?), or has been freed */
1609         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
1610                 return;
1611
1612         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1613                 return;
1614
1615         if (vblank->inmodeset) {
1616                 spin_lock_irq(&dev->vbl_lock);
1617                 drm_reset_vblank_timestamp(dev, pipe);
1618                 spin_unlock_irq(&dev->vbl_lock);
1619
1620                 if (vblank->inmodeset & 0x2)
1621                         drm_vblank_put(dev, pipe);
1622
1623                 vblank->inmodeset = 0;
1624         }
1625 }
1626
1627 int drm_legacy_modeset_ctl_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
1628                                  struct drm_file *file_priv)
1629 {
1630         struct drm_modeset_ctl *modeset = data;
1631         unsigned int pipe;
1632
1633         /* If drm_vblank_init() hasn't been called yet, just no-op */
1634         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
1635                 return 0;
1636
1637         /* KMS drivers handle this internally */
1638         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_LEGACY))
1639                 return 0;
1640
1641         pipe = modeset->crtc;
1642         if (pipe >= dev->num_crtcs)
1643                 return -EINVAL;
1644
1645         switch (modeset->cmd) {
1646         case _DRM_PRE_MODESET:
1647                 drm_legacy_vblank_pre_modeset(dev, pipe);
1648                 break;
1649         case _DRM_POST_MODESET:
1650                 drm_legacy_vblank_post_modeset(dev, pipe);
1651                 break;
1652         default:
1653                 return -EINVAL;
1654         }
1655
1656         return 0;
1657 }
1658
1659 static int drm_queue_vblank_event(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
1660                                   u64 req_seq,
1661                                   union drm_wait_vblank *vblwait,
1662                                   struct drm_file *file_priv)
1663 {
1664         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1665         struct drm_pending_vblank_event *e;
1666         ktime_t now;
1667         u64 seq;
1668         int ret;
1669
1670         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
1671         if (e == NULL) {
1672                 ret = -ENOMEM;
1673                 goto err_put;
1674         }
1675
1676         e->pipe = pipe;
1677         e->event.base.type = DRM_EVENT_VBLANK;
1678         e->event.base.length = sizeof(e->event.vbl);
1679         e->event.vbl.user_data = vblwait->request.signal;
1680         e->event.vbl.crtc_id = 0;
1681         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET)) {
1682                 struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
1683
1684                 if (crtc)
1685                         e->event.vbl.crtc_id = crtc->base.id;
1686         }
1687
1688         spin_lock_irq(&dev->event_lock);
1689
1690         /*
1691          * drm_crtc_vblank_off() might have been called after we called
1692          * drm_vblank_get(). drm_crtc_vblank_off() holds event_lock around the
1693          * vblank disable, so no need for further locking.  The reference from
1694          * drm_vblank_get() protects against vblank disable from another source.
1695          */
1696         if (!READ_ONCE(vblank->enabled)) {
1697                 ret = -EINVAL;
1698                 goto err_unlock;
1699         }
1700
1701         ret = drm_event_reserve_init_locked(dev, file_priv, &e->base,
1702                                             &e->event.base);
1703
1704         if (ret)
1705                 goto err_unlock;
1706
1707         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1708
1709         drm_dbg_core(dev, "event on vblank count %llu, current %llu, crtc %u\n",
1710                      req_seq, seq, pipe);
1711
1712         trace_drm_vblank_event_queued(file_priv, pipe, req_seq);
1713
1714         e->sequence = req_seq;
1715         if (drm_vblank_passed(seq, req_seq)) {
1716                 drm_vblank_put(dev, pipe);
1717                 send_vblank_event(dev, e, seq, now);
1718                 vblwait->reply.sequence = seq;
1719         } else {
1720                 /* drm_handle_vblank_events will call drm_vblank_put */
1721                 list_add_tail(&e->base.link, &dev->vblank_event_list);
1722                 vblwait->reply.sequence = req_seq;
1723         }
1724
1725         spin_unlock_irq(&dev->event_lock);
1726
1727         return 0;
1728
1729 err_unlock:
1730         spin_unlock_irq(&dev->event_lock);
1731         kfree(e);
1732 err_put:
1733         drm_vblank_put(dev, pipe);
1734         return ret;
1735 }
1736
1737 static bool drm_wait_vblank_is_query(union drm_wait_vblank *vblwait)
1738 {
1739         if (vblwait->request.sequence)
1740                 return false;
1741
1742         return _DRM_VBLANK_RELATIVE ==
1743                 (vblwait->request.type & (_DRM_VBLANK_TYPES_MASK |
1744                                           _DRM_VBLANK_EVENT |
1745                                           _DRM_VBLANK_NEXTONMISS));
1746 }
1747
1748 /*
1749  * Widen a 32-bit param to 64-bits.
1750  *
1751  * \param narrow 32-bit value (missing upper 32 bits)
1752  * \param near 64-bit value that should be 'close' to near
1753  *
1754  * This function returns a 64-bit value using the lower 32-bits from
1755  * 'narrow' and constructing the upper 32-bits so that the result is
1756  * as close as possible to 'near'.
1757  */
1758
1759 static u64 widen_32_to_64(u32 narrow, u64 near)
1760 {
1761         return near + (s32) (narrow - near);
1762 }
1763
1764 static void drm_wait_vblank_reply(struct drm_device *dev, unsigned int pipe,
1765                                   struct drm_wait_vblank_reply *reply)
1766 {
1767         ktime_t now;
1768         struct timespec64 ts;
1769
1770         /*
1771          * drm_wait_vblank_reply is a UAPI structure that uses 'long'
1772          * to store the seconds. This is safe as we always use monotonic
1773          * timestamps since linux-4.15.
1774          */
1775         reply->sequence = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1776         ts = ktime_to_timespec64(now);
1777         reply->tval_sec = (u32)ts.tv_sec;
1778         reply->tval_usec = ts.tv_nsec / 1000;
1779 }
1780
1781 static bool drm_wait_vblank_supported(struct drm_device *dev)
1782 {
1783 #if IS_ENABLED(CONFIG_DRM_LEGACY)
1784         if (unlikely(drm_core_check_feature(dev, DRIVER_LEGACY)))
1785                 return dev->irq_enabled;
1786 #endif
1787         return drm_dev_has_vblank(dev);
1788 }
1789
1790 int drm_wait_vblank_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
1791                           struct drm_file *file_priv)
1792 {
1793         struct drm_crtc *crtc;
1794         struct drm_vblank_crtc *vblank;
1795         union drm_wait_vblank *vblwait = data;
1796         int ret;
1797         u64 req_seq, seq;
1798         unsigned int pipe_index;
1799         unsigned int flags, pipe, high_pipe;
1800
1801         if (!drm_wait_vblank_supported(dev))
1802                 return -EOPNOTSUPP;
1803
1804         if (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_SIGNAL)
1805                 return -EINVAL;
1806
1807         if (vblwait->request.type &
1808             ~(_DRM_VBLANK_TYPES_MASK | _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK |
1809               _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK)) {
1810                 drm_dbg_core(dev,
1811                              "Unsupported type value 0x%x, supported mask 0x%x\n",
1812                              vblwait->request.type,
1813                              (_DRM_VBLANK_TYPES_MASK | _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK |
1814                               _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK));
1815                 return -EINVAL;
1816         }
1817
1818         flags = vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_FLAGS_MASK;
1819         high_pipe = (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_MASK);
1820         if (high_pipe)
1821                 pipe_index = high_pipe >> _DRM_VBLANK_HIGH_CRTC_SHIFT;
1822         else
1823                 pipe_index = flags & _DRM_VBLANK_SECONDARY ? 1 : 0;
1824
1825         /* Convert lease-relative crtc index into global crtc index */
1826         if (drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET)) {
1827                 pipe = 0;
1828                 drm_for_each_crtc(crtc, dev) {
1829                         if (drm_lease_held(file_priv, crtc->base.id)) {
1830                                 if (pipe_index == 0)
1831                                         break;
1832                                 pipe_index--;
1833                         }
1834                         pipe++;
1835                 }
1836         } else {
1837                 pipe = pipe_index;
1838         }
1839
1840         if (pipe >= dev->num_crtcs)
1841                 return -EINVAL;
1842
1843         vblank = &dev->vblank[pipe];
1844
1845         /* If the counter is currently enabled and accurate, short-circuit
1846          * queries to return the cached timestamp of the last vblank.
1847          */
1848         if (dev->vblank_disable_immediate &&
1849             drm_wait_vblank_is_query(vblwait) &&
1850             READ_ONCE(vblank->enabled)) {
1851                 drm_wait_vblank_reply(dev, pipe, &vblwait->reply);
1852                 return 0;
1853         }
1854
1855         ret = drm_vblank_get(dev, pipe);
1856         if (ret) {
1857                 drm_dbg_core(dev,
1858                              "crtc %d failed to acquire vblank counter, %d\n",
1859                              pipe, ret);
1860                 return ret;
1861         }
1862         seq = drm_vblank_count(dev, pipe);
1863
1864         switch (vblwait->request.type & _DRM_VBLANK_TYPES_MASK) {
1865         case _DRM_VBLANK_RELATIVE:
1866                 req_seq = seq + vblwait->request.sequence;
1867                 vblwait->request.sequence = req_seq;
1868                 vblwait->request.type &= ~_DRM_VBLANK_RELATIVE;
1869                 break;
1870         case _DRM_VBLANK_ABSOLUTE:
1871                 req_seq = widen_32_to_64(vblwait->request.sequence, seq);
1872                 break;
1873         default:
1874                 ret = -EINVAL;
1875                 goto done;
1876         }
1877
1878         if ((flags & _DRM_VBLANK_NEXTONMISS) &&
1879             drm_vblank_passed(seq, req_seq)) {
1880                 req_seq = seq + 1;
1881                 vblwait->request.type &= ~_DRM_VBLANK_NEXTONMISS;
1882                 vblwait->request.sequence = req_seq;
1883         }
1884
1885         if (flags & _DRM_VBLANK_EVENT) {
1886                 /* must hold on to the vblank ref until the event fires
1887                  * drm_vblank_put will be called asynchronously
1888                  */
1889                 return drm_queue_vblank_event(dev, pipe, req_seq, vblwait, file_priv);
1890         }
1891
1892         if (req_seq != seq) {
1893                 int wait;
1894
1895                 drm_dbg_core(dev, "waiting on vblank count %llu, crtc %u\n",
1896                              req_seq, pipe);
1897                 wait = wait_event_interruptible_timeout(vblank->queue,
1898                         drm_vblank_passed(drm_vblank_count(dev, pipe), req_seq) ||
1899                                       !READ_ONCE(vblank->enabled),
1900                         msecs_to_jiffies(3000));
1901
1902                 switch (wait) {
1903                 case 0:
1904                         /* timeout */
1905                         ret = -EBUSY;
1906                         break;
1907                 case -ERESTARTSYS:
1908                         /* interrupted by signal */
1909                         ret = -EINTR;
1910                         break;
1911                 default:
1912                         ret = 0;
1913                         break;
1914                 }
1915         }
1916
1917         if (ret != -EINTR) {
1918                 drm_wait_vblank_reply(dev, pipe, &vblwait->reply);
1919
1920                 drm_dbg_core(dev, "crtc %d returning %u to client\n",
1921                              pipe, vblwait->reply.sequence);
1922         } else {
1923                 drm_dbg_core(dev, "crtc %d vblank wait interrupted by signal\n",
1924                              pipe);
1925         }
1926
1927 done:
1928         drm_vblank_put(dev, pipe);
1929         return ret;
1930 }
1931
1932 static void drm_handle_vblank_events(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1933 {
1934         struct drm_crtc *crtc = drm_crtc_from_index(dev, pipe);
1935         bool high_prec = false;
1936         struct drm_pending_vblank_event *e, *t;
1937         ktime_t now;
1938         u64 seq;
1939
1940         assert_spin_locked(&dev->event_lock);
1941
1942         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
1943
1944         list_for_each_entry_safe(e, t, &dev->vblank_event_list, base.link) {
1945                 if (e->pipe != pipe)
1946                         continue;
1947                 if (!drm_vblank_passed(seq, e->sequence))
1948                         continue;
1949
1950                 drm_dbg_core(dev, "vblank event on %llu, current %llu\n",
1951                              e->sequence, seq);
1952
1953                 list_del(&e->base.link);
1954                 drm_vblank_put(dev, pipe);
1955                 send_vblank_event(dev, e, seq, now);
1956         }
1957
1958         if (crtc && crtc->funcs->get_vblank_timestamp)
1959                 high_prec = true;
1960
1961         trace_drm_vblank_event(pipe, seq, now, high_prec);
1962 }
1963
1964 /**
1965  * drm_handle_vblank - handle a vblank event
1966  * @dev: DRM device
1967  * @pipe: index of CRTC where this event occurred
1968  *
1969  * Drivers should call this routine in their vblank interrupt handlers to
1970  * update the vblank counter and send any signals that may be pending.
1971  *
1972  * This is the legacy version of drm_crtc_handle_vblank().
1973  */
1974 bool drm_handle_vblank(struct drm_device *dev, unsigned int pipe)
1975 {
1976         struct drm_vblank_crtc *vblank = &dev->vblank[pipe];
1977         unsigned long irqflags;
1978         bool disable_irq;
1979
1980         if (drm_WARN_ON_ONCE(dev, !drm_dev_has_vblank(dev)))
1981                 return false;
1982
1983         if (drm_WARN_ON(dev, pipe >= dev->num_crtcs))
1984                 return false;
1985
1986         spin_lock_irqsave(&dev->event_lock, irqflags);
1987
1988         /* Need timestamp lock to prevent concurrent execution with
1989          * vblank enable/disable, as this would cause inconsistent
1990          * or corrupted timestamps and vblank counts.
1991          */
1992         spin_lock(&dev->vblank_time_lock);
1993
1994         /* Vblank irq handling disabled. Nothing to do. */
1995         if (!vblank->enabled) {
1996                 spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
1997                 spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, irqflags);
1998                 return false;
1999         }
2000
2001         drm_update_vblank_count(dev, pipe, true);
2002
2003         spin_unlock(&dev->vblank_time_lock);
2004
2005         wake_up(&vblank->queue);
2006
2007         /* With instant-off, we defer disabling the interrupt until after
2008          * we finish processing the following vblank after all events have
2009          * been signaled. The disable has to be last (after
2010          * drm_handle_vblank_events) so that the timestamp is always accurate.
2011          */
2012         disable_irq = (dev->vblank_disable_immediate &&
2013                        drm_vblank_offdelay > 0 &&
2014                        !atomic_read(&vblank->refcount));
2015
2016         drm_handle_vblank_events(dev, pipe);
2017         drm_handle_vblank_works(vblank);
2018
2019         spin_unlock_irqrestore(&dev->event_lock, irqflags);
2020
2021         if (disable_irq)
2022                 vblank_disable_fn(&vblank->disable_timer);
2023
2024         return true;
2025 }
2026 EXPORT_SYMBOL(drm_handle_vblank);
2027
2028 /**
2029  * drm_crtc_handle_vblank - handle a vblank event
2030  * @crtc: where this event occurred
2031  *
2032  * Drivers should call this routine in their vblank interrupt handlers to
2033  * update the vblank counter and send any signals that may be pending.
2034  *
2035  * This is the native KMS version of drm_handle_vblank().
2036  *
2037  * Note that for a given vblank counter value drm_crtc_handle_vblank()
2038  * and drm_crtc_vblank_count() or drm_crtc_vblank_count_and_time()
2039  * provide a barrier: Any writes done before calling
2040  * drm_crtc_handle_vblank() will be visible to callers of the later
2041  * functions, if the vblank count is the same or a later one.
2042  *
2043  * See also &drm_vblank_crtc.count.
2044  *
2045  * Returns:
2046  * True if the event was successfully handled, false on failure.
2047  */
2048 bool drm_crtc_handle_vblank(struct drm_crtc *crtc)
2049 {
2050         return drm_handle_vblank(crtc->dev, drm_crtc_index(crtc));
2051 }
2052 EXPORT_SYMBOL(drm_crtc_handle_vblank);
2053
2054 /*
2055  * Get crtc VBLANK count.
2056  *
2057  * \param dev DRM device
2058  * \param data user argument, pointing to a drm_crtc_get_sequence structure.
2059  * \param file_priv drm file private for the user's open file descriptor
2060  */
2061
2062 int drm_crtc_get_sequence_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2063                                 struct drm_file *file_priv)
2064 {
2065         struct drm_crtc *crtc;
2066         struct drm_vblank_crtc *vblank;
2067         int pipe;
2068         struct drm_crtc_get_sequence *get_seq = data;
2069         ktime_t now;
2070         bool vblank_enabled;
2071         int ret;
2072
2073         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
2074                 return -EOPNOTSUPP;
2075
2076         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
2077                 return -EOPNOTSUPP;
2078
2079         crtc = drm_crtc_find(dev, file_priv, get_seq->crtc_id);
2080         if (!crtc)
2081                 return -ENOENT;
2082
2083         pipe = drm_crtc_index(crtc);
2084
2085         vblank = &dev->vblank[pipe];
2086         vblank_enabled = dev->vblank_disable_immediate && READ_ONCE(vblank->enabled);
2087
2088         if (!vblank_enabled) {
2089                 ret = drm_crtc_vblank_get(crtc);
2090                 if (ret) {
2091                         drm_dbg_core(dev,
2092                                      "crtc %d failed to acquire vblank counter, %d\n",
2093                                      pipe, ret);
2094                         return ret;
2095                 }
2096         }
2097         drm_modeset_lock(&crtc->mutex, NULL);
2098         if (crtc->state)
2099                 get_seq->active = crtc->state->enable;
2100         else
2101                 get_seq->active = crtc->enabled;
2102         drm_modeset_unlock(&crtc->mutex);
2103         get_seq->sequence = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
2104         get_seq->sequence_ns = ktime_to_ns(now);
2105         if (!vblank_enabled)
2106                 drm_crtc_vblank_put(crtc);
2107         return 0;
2108 }
2109
2110 /*
2111  * Queue a event for VBLANK sequence
2112  *
2113  * \param dev DRM device
2114  * \param data user argument, pointing to a drm_crtc_queue_sequence structure.
2115  * \param file_priv drm file private for the user's open file descriptor
2116  */
2117
2118 int drm_crtc_queue_sequence_ioctl(struct drm_device *dev, void *data,
2119                                   struct drm_file *file_priv)
2120 {
2121         struct drm_crtc *crtc;
2122         struct drm_vblank_crtc *vblank;
2123         int pipe;
2124         struct drm_crtc_queue_sequence *queue_seq = data;
2125         ktime_t now;
2126         struct drm_pending_vblank_event *e;
2127         u32 flags;
2128         u64 seq;
2129         u64 req_seq;
2130         int ret;
2131
2132         if (!drm_core_check_feature(dev, DRIVER_MODESET))
2133                 return -EOPNOTSUPP;
2134
2135         if (!drm_dev_has_vblank(dev))
2136                 return -EOPNOTSUPP;
2137
2138         crtc = drm_crtc_find(dev, file_priv, queue_seq->crtc_id);
2139         if (!crtc)
2140                 return -ENOENT;
2141
2142         flags = queue_seq->flags;
2143         /* Check valid flag bits */
2144         if (flags & ~(DRM_CRTC_SEQUENCE_RELATIVE|
2145                       DRM_CRTC_SEQUENCE_NEXT_ON_MISS))
2146                 return -EINVAL;
2147
2148         pipe = drm_crtc_index(crtc);
2149
2150         vblank = &dev->vblank[pipe];
2151
2152         e = kzalloc(sizeof(*e), GFP_KERNEL);
2153         if (e == NULL)
2154                 return -ENOMEM;
2155
2156         ret = drm_crtc_vblank_get(crtc);
2157         if (ret) {
2158                 drm_dbg_core(dev,
2159                              "crtc %d failed to acquire vblank counter, %d\n",
2160                              pipe, ret);
2161                 goto err_free;
2162         }
2163
2164         seq = drm_vblank_count_and_time(dev, pipe, &now);
2165         req_seq = queue_seq->sequence;
2166
2167         if (flags & DRM_CRTC_SEQUENCE_RELATIVE)
2168                 req_seq += seq;
2169
2170         if ((flags & DRM_CRTC_SEQUENCE_NEXT_ON_MISS) && drm_vblank_passed(seq, req_seq))
2171                 req_seq = seq + 1;
2172
2173         e->pipe = pipe;
2174         e->event.base.type = DRM_EVENT_CRTC_SEQUENCE;
2175         e->event.base.length = sizeof(e->event.seq);
2176         e->event.seq.user_data = queue_seq->user_data;
2177
2178         spin_lock_irq(&dev->event_lock);
2179
2180         /*
2181          * drm_crtc_vblank_off() might have been called after we called
2182          * drm_crtc_vblank_get(). drm_crtc_vblank_off() holds event_lock around the
2183          * vblank disable, so no need for further locking.  The reference from
2184          * drm_crtc_vblank_get() protects against vblank disable from another source.
2185          */
2186         if (!READ_ONCE(vblank->enabled)) {
2187                 ret = -EINVAL;
2188                 goto err_unlock;
2189         }
2190
2191         ret = drm_event_reserve_init_locked(dev, file_priv, &e->base,
2192                                             &e->event.base);
2193
2194         if (ret)
2195                 goto err_unlock;
2196
2197         e->sequence = req_seq;
2198
2199         if (drm_vblank_passed(seq, req_seq)) {
2200                 drm_crtc_vblank_put(crtc);
2201                 send_vblank_event(dev, e, seq, now);
2202                 queue_seq->sequence = seq;
2203         } else {
2204                 /* drm_handle_vblank_events will call drm_vblank_put */
2205                 list_add_tail(&e->base.link, &dev->vblank_event_list);
2206                 queue_seq->sequence = req_seq;
2207         }
2208
2209         spin_unlock_irq(&dev->event_lock);
2210         return 0;
2211
2212 err_unlock:
2213         spin_unlock_irq(&dev->event_lock);
2214         drm_crtc_vblank_put(crtc);
2215 err_free:
2216         kfree(e);
2217         return ret;
2218 }
2219