include/drm/drm_fixed.h

   1 /*
   2  * Copyright 2009 Red Hat Inc.
   3  *
   4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
   6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
   7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
   8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
   9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
  10  *
  11  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  12  * all copies or substantial portions of the Software.
  13  *
  14  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  15  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  16  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
  17  * THE COPYRIGHT HOLDER(S) OR AUTHOR(S) BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
  18  * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
  19  * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
  20  * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  21  *
  22  * Authors: Dave Airlie
  23  *          Christian König
  24  */
  25 #ifndef DRM_FIXED_H
  26 #define DRM_FIXED_H
  27
  28 #include <linux/kernel.h>
  29 #include <linux/math64.h>
  30
  31 typedef union dfixed {
  32         u32 full;
  33 } fixed20_12;
  34
  35
  36 #define dfixed_const(A) (u32)(((A) << 12))/*  + ((B + 0.000122)*4096)) */
  37 #define dfixed_const_half(A) (u32)(((A) << 12) + 2048)
  38 #define dfixed_const_666(A) (u32)(((A) << 12) + 2731)
  39 #define dfixed_const_8(A) (u32)(((A) << 12) + 3277)
  40 #define dfixed_mul(A, B) ((u64)((u64)(A).full * (B).full + 2048) >> 12)
  41 #define dfixed_init(A) { .full = dfixed_const((A)) }
  42 #define dfixed_init_half(A) { .full = dfixed_const_half((A)) }
  43 #define dfixed_trunc(A) ((A).full >> 12)
  44 #define dfixed_frac(A) ((A).full & ((1 << 12) - 1))
  45
  46 static inline u32 dfixed_floor(fixed20_12 A)
  47 {
  48         u32 non_frac = dfixed_trunc(A);
  49
  50         return dfixed_const(non_frac);
  51 }
  52
  53 static inline u32 dfixed_ceil(fixed20_12 A)
  54 {
  55         u32 non_frac = dfixed_trunc(A);
  56
  57         if (A.full > dfixed_const(non_frac))
  58                 return dfixed_const(non_frac + 1);
  59         else
  60                 return dfixed_const(non_frac);
  61 }
  62
  63 static inline u32 dfixed_div(fixed20_12 A, fixed20_12 B)
  64 {
  65         u64 tmp = ((u64)A.full << 13);
  66
  67         do_div(tmp, B.full);
  68         tmp += 1;
  69         tmp /= 2;
  70         return lower_32_bits(tmp);
  71 }
  72
  73 #define DRM_FIXED_POINT         32
  74 #define DRM_FIXED_POINT_HALF    16
  75 #define DRM_FIXED_ONE           (1ULL << DRM_FIXED_POINT)
  76 #define DRM_FIXED_DECIMAL_MASK  (DRM_FIXED_ONE - 1)
  77 #define DRM_FIXED_DIGITS_MASK   (~DRM_FIXED_DECIMAL_MASK)
  78 #define DRM_FIXED_EPSILON       1LL
  79 #define DRM_FIXED_ALMOST_ONE    (DRM_FIXED_ONE - DRM_FIXED_EPSILON)
  80
  81 static inline s64 drm_int2fixp(int a)
  82 {
  83         return ((s64)a) << DRM_FIXED_POINT;
  84 }
  85
  86 static inline int drm_fixp2int(s64 a)
  87 {
  88         return ((s64)a) >> DRM_FIXED_POINT;
  89 }
  90
  91 static inline int drm_fixp2int_round(s64 a)
  92 {
  93         return drm_fixp2int(a + (1 << (DRM_FIXED_POINT_HALF - 1)));
  94 }
  95
  96 static inline int drm_fixp2int_ceil(s64 a)
  97 {
  98         if (a >= 0)
  99                 return drm_fixp2int(a + DRM_FIXED_ALMOST_ONE);
 100         else
 101                 return drm_fixp2int(a - DRM_FIXED_ALMOST_ONE);
 102 }
 103
 104 static inline unsigned drm_fixp_msbset(s64 a)
 105 {
 106         unsigned shift, sign = (a >> 63) & 1;
 107
 108         for (shift = 62; shift > 0; --shift)
 109                 if (((a >> shift) & 1) != sign)
 110                         return shift;
 111
 112         return 0;
 113 }
 114
 115 static inline s64 drm_fixp_mul(s64 a, s64 b)
 116 {
 117         unsigned shift = drm_fixp_msbset(a) + drm_fixp_msbset(b);
 118         s64 result;
 119
 120         if (shift > 61) {
 121                 shift = shift - 61;
 122                 a >>= (shift >> 1) + (shift & 1);
 123                 b >>= shift >> 1;
 124         } else
 125                 shift = 0;
 126
 127         result = a * b;
 128
 129         if (shift > DRM_FIXED_POINT)
 130                 return result << (shift - DRM_FIXED_POINT);
 131
 132         if (shift < DRM_FIXED_POINT)
 133                 return result >> (DRM_FIXED_POINT - shift);
 134
 135         return result;
 136 }
 137
 138 static inline s64 drm_fixp_div(s64 a, s64 b)
 139 {
 140         unsigned shift = 62 - drm_fixp_msbset(a);
 141         s64 result;
 142
 143         a <<= shift;
 144
 145         if (shift < DRM_FIXED_POINT)
 146                 b >>= (DRM_FIXED_POINT - shift);
 147
 148         result = div64_s64(a, b);
 149
 150         if (shift > DRM_FIXED_POINT)
 151                 return result >> (shift - DRM_FIXED_POINT);
 152
 153         return result;
 154 }
 155
 156 static inline s64 drm_fixp_from_fraction(s64 a, s64 b)
 157 {
 158         s64 res;
 159         bool a_neg = a < 0;
 160         bool b_neg = b < 0;
 161         u64 a_abs = a_neg ? -a : a;
 162         u64 b_abs = b_neg ? -b : b;
 163         u64 rem;
 164
 165         /* determine integer part */
 166         u64 res_abs  = div64_u64_rem(a_abs, b_abs, &rem);
 167
 168         /* determine fractional part */
 169         {
 170                 u32 i = DRM_FIXED_POINT;
 171
 172                 do {
 173                         rem <<= 1;
 174                         res_abs <<= 1;
 175                         if (rem >= b_abs) {
 176                                 res_abs |= 1;
 177                                 rem -= b_abs;
 178                         }
 179                 } while (--i != 0);
 180         }
 181
 182         /* round up LSB */
 183         {
 184                 u64 summand = (rem << 1) >= b_abs;
 185
 186                 res_abs += summand;
 187         }
 188
 189         res = (s64) res_abs;
 190         if (a_neg ^ b_neg)
 191                 res = -res;
 192         return res;
 193 }
 194
 195 static inline s64 drm_fixp_exp(s64 x)
 196 {
 197         s64 tolerance = div64_s64(DRM_FIXED_ONE, 1000000);
 198         s64 sum = DRM_FIXED_ONE, term, y = x;
 199         u64 count = 1;
 200
 201         if (x < 0)
 202                 y = -1 * x;
 203
 204         term = y;
 205
 206         while (term >= tolerance) {
 207                 sum = sum + term;
 208                 count = count + 1;
 209                 term = drm_fixp_mul(term, div64_s64(y, count));
 210         }
 211
 212         if (x < 0)
 213                 sum = drm_fixp_div(DRM_FIXED_ONE, sum);
 214
 215         return sum;
 216 }
 217
 218 #endif