ARM: OMAP2+: Release device node after it is no longer needed.
[sfrench/cifs-2.6.git] / Documentation / DocBook / uio-howto.tmpl
1 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
2 <!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.2//EN"
3 "http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.2/docbookx.dtd" []>
4
5 <book id="index">
6 <bookinfo>
7 <title>The Userspace I/O HOWTO</title>
8
9 <author>
10       <firstname>Hans-Jürgen</firstname>
11       <surname>Koch</surname>
12       <authorblurb><para>Linux developer, Linutronix</para></authorblurb>
13         <affiliation>
14         <orgname>
15                 <ulink url="http://www.linutronix.de">Linutronix</ulink>
16         </orgname>
17
18         <address>
19            <email>hjk@hansjkoch.de</email>
20         </address>
21     </affiliation>
22 </author>
23
24 <copyright>
25         <year>2006-2008</year>
26         <holder>Hans-Jürgen Koch.</holder>
27 </copyright>
28 <copyright>
29         <year>2009</year>
30         <holder>Red Hat Inc, Michael S. Tsirkin (mst@redhat.com)</holder>
31 </copyright>
32
33 <legalnotice>
34 <para>
35 This documentation is Free Software licensed under the terms of the
36 GPL version 2.
37 </para>
38 </legalnotice>
39
40 <pubdate>2006-12-11</pubdate>
41
42 <abstract>
43         <para>This HOWTO describes concept and usage of Linux kernel's
44                 Userspace I/O system.</para>
45 </abstract>
46
47 <revhistory>
48         <revision>
49         <revnumber>0.10</revnumber>
50         <date>2016-10-17</date>
51         <authorinitials>sch</authorinitials>
52         <revremark>Added generic hyperv driver
53                 </revremark>
54         </revision>
55         <revision>
56         <revnumber>0.9</revnumber>
57         <date>2009-07-16</date>
58         <authorinitials>mst</authorinitials>
59         <revremark>Added generic pci driver
60                 </revremark>
61         </revision>
62         <revision>
63         <revnumber>0.8</revnumber>
64         <date>2008-12-24</date>
65         <authorinitials>hjk</authorinitials>
66         <revremark>Added name attributes in mem and portio sysfs directories.
67                 </revremark>
68         </revision>
69         <revision>
70         <revnumber>0.7</revnumber>
71         <date>2008-12-23</date>
72         <authorinitials>hjk</authorinitials>
73         <revremark>Added generic platform drivers and offset attribute.</revremark>
74         </revision>
75         <revision>
76         <revnumber>0.6</revnumber>
77         <date>2008-12-05</date>
78         <authorinitials>hjk</authorinitials>
79         <revremark>Added description of portio sysfs attributes.</revremark>
80         </revision>
81         <revision>
82         <revnumber>0.5</revnumber>
83         <date>2008-05-22</date>
84         <authorinitials>hjk</authorinitials>
85         <revremark>Added description of write() function.</revremark>
86         </revision>
87         <revision>
88         <revnumber>0.4</revnumber>
89         <date>2007-11-26</date>
90         <authorinitials>hjk</authorinitials>
91         <revremark>Removed section about uio_dummy.</revremark>
92         </revision>
93         <revision>
94         <revnumber>0.3</revnumber>
95         <date>2007-04-29</date>
96         <authorinitials>hjk</authorinitials>
97         <revremark>Added section about userspace drivers.</revremark>
98         </revision>
99         <revision>
100         <revnumber>0.2</revnumber>
101         <date>2007-02-13</date>
102         <authorinitials>hjk</authorinitials>
103         <revremark>Update after multiple mappings were added.</revremark>
104         </revision>
105         <revision>
106         <revnumber>0.1</revnumber>
107         <date>2006-12-11</date>
108         <authorinitials>hjk</authorinitials>
109         <revremark>First draft.</revremark>
110         </revision>
111 </revhistory>
112 </bookinfo>
113
114 <chapter id="aboutthisdoc">
115 <?dbhtml filename="aboutthis.html"?>
116 <title>About this document</title>
117
118 <sect1 id="translations">
119 <?dbhtml filename="translations.html"?>
120 <title>Translations</title>
121
122 <para>If you know of any translations for this document, or you are
123 interested in translating it, please email me
124 <email>hjk@hansjkoch.de</email>.
125 </para>
126 </sect1>
127
128 <sect1 id="preface">
129 <title>Preface</title>
130         <para>
131         For many types of devices, creating a Linux kernel driver is
132         overkill.  All that is really needed is some way to handle an
133         interrupt and provide access to the memory space of the
134         device.  The logic of controlling the device does not
135         necessarily have to be within the kernel, as the device does
136         not need to take advantage of any of other resources that the
137         kernel provides.  One such common class of devices that are
138         like this are for industrial I/O cards.
139         </para>
140         <para>
141         To address this situation, the userspace I/O system (UIO) was
142         designed.  For typical industrial I/O cards, only a very small
143         kernel module is needed. The main part of the driver will run in
144         user space. This simplifies development and reduces the risk of
145         serious bugs within a kernel module.
146         </para>
147         <para>
148         Please note that UIO is not an universal driver interface. Devices
149         that are already handled well by other kernel subsystems (like
150         networking or serial or USB) are no candidates for an UIO driver.
151         Hardware that is ideally suited for an UIO driver fulfills all of
152         the following:
153         </para>
154 <itemizedlist>
155 <listitem>
156         <para>The device has memory that can be mapped. The device can be
157         controlled completely by writing to this memory.</para>
158 </listitem>
159 <listitem>
160         <para>The device usually generates interrupts.</para>
161 </listitem>
162 <listitem>
163         <para>The device does not fit into one of the standard kernel
164         subsystems.</para>
165 </listitem>
166 </itemizedlist>
167 </sect1>
168
169 <sect1 id="thanks">
170 <title>Acknowledgments</title>
171         <para>I'd like to thank Thomas Gleixner and Benedikt Spranger of
172         Linutronix, who have not only written most of the UIO code, but also
173         helped greatly writing this HOWTO by giving me all kinds of background
174         information.</para>
175 </sect1>
176
177 <sect1 id="feedback">
178 <title>Feedback</title>
179         <para>Find something wrong with this document? (Or perhaps something
180         right?) I would love to hear from you. Please email me at
181         <email>hjk@hansjkoch.de</email>.</para>
182 </sect1>
183 </chapter>
184
185 <chapter id="about">
186 <?dbhtml filename="about.html"?>
187 <title>About UIO</title>
188
189 <para>If you use UIO for your card's driver, here's what you get:</para>
190
191 <itemizedlist>
192 <listitem>
193         <para>only one small kernel module to write and maintain.</para>
194 </listitem>
195 <listitem>
196         <para>develop the main part of your driver in user space,
197         with all the tools and libraries you're used to.</para>
198 </listitem>
199 <listitem>
200         <para>bugs in your driver won't crash the kernel.</para>
201 </listitem>
202 <listitem>
203         <para>updates of your driver can take place without recompiling
204         the kernel.</para>
205 </listitem>
206 </itemizedlist>
207
208 <sect1 id="how_uio_works">
209 <title>How UIO works</title>
210         <para>
211         Each UIO device is accessed through a device file and several
212         sysfs attribute files. The device file will be called
213         <filename>/dev/uio0</filename> for the first device, and
214         <filename>/dev/uio1</filename>, <filename>/dev/uio2</filename>
215         and so on for subsequent devices.
216         </para>
217
218         <para><filename>/dev/uioX</filename> is used to access the
219         address space of the card. Just use
220         <function>mmap()</function> to access registers or RAM
221         locations of your card.
222         </para>
223
224         <para>
225         Interrupts are handled by reading from
226         <filename>/dev/uioX</filename>. A blocking
227         <function>read()</function> from
228         <filename>/dev/uioX</filename> will return as soon as an
229         interrupt occurs. You can also use
230         <function>select()</function> on
231         <filename>/dev/uioX</filename> to wait for an interrupt. The
232         integer value read from <filename>/dev/uioX</filename>
233         represents the total interrupt count. You can use this number
234         to figure out if you missed some interrupts.
235         </para>
236         <para>
237         For some hardware that has more than one interrupt source internally,
238         but not separate IRQ mask and status registers, there might be
239         situations where userspace cannot determine what the interrupt source
240         was if the kernel handler disables them by writing to the chip's IRQ
241         register. In such a case, the kernel has to disable the IRQ completely
242         to leave the chip's register untouched. Now the userspace part can
243         determine the cause of the interrupt, but it cannot re-enable
244         interrupts. Another cornercase is chips where re-enabling interrupts
245         is a read-modify-write operation to a combined IRQ status/acknowledge
246         register. This would be racy if a new interrupt occurred
247         simultaneously.
248         </para>
249         <para>
250         To address these problems, UIO also implements a write() function. It
251         is normally not used and can be ignored for hardware that has only a
252         single interrupt source or has separate IRQ mask and status registers.
253         If you need it, however, a write to <filename>/dev/uioX</filename>
254         will call the <function>irqcontrol()</function> function implemented
255         by the driver. You have to write a 32-bit value that is usually either
256         0 or 1 to disable or enable interrupts. If a driver does not implement
257         <function>irqcontrol()</function>, <function>write()</function> will
258         return with <varname>-ENOSYS</varname>.
259         </para>
260
261         <para>
262         To handle interrupts properly, your custom kernel module can
263         provide its own interrupt handler. It will automatically be
264         called by the built-in handler.
265         </para>
266
267         <para>
268         For cards that don't generate interrupts but need to be
269         polled, there is the possibility to set up a timer that
270         triggers the interrupt handler at configurable time intervals.
271         This interrupt simulation is done by calling
272         <function>uio_event_notify()</function>
273         from the timer's event handler.
274         </para>
275
276         <para>
277         Each driver provides attributes that are used to read or write
278         variables. These attributes are accessible through sysfs
279         files.  A custom kernel driver module can add its own
280         attributes to the device owned by the uio driver, but not added
281         to the UIO device itself at this time.  This might change in the
282         future if it would be found to be useful.
283         </para>
284
285         <para>
286         The following standard attributes are provided by the UIO
287         framework:
288         </para>
289 <itemizedlist>
290 <listitem>
291         <para>
292         <filename>name</filename>: The name of your device. It is
293         recommended to use the name of your kernel module for this.
294         </para>
295 </listitem>
296 <listitem>
297         <para>
298         <filename>version</filename>: A version string defined by your
299         driver. This allows the user space part of your driver to deal
300         with different versions of the kernel module.
301         </para>
302 </listitem>
303 <listitem>
304         <para>
305         <filename>event</filename>: The total number of interrupts
306         handled by the driver since the last time the device node was
307         read.
308         </para>
309 </listitem>
310 </itemizedlist>
311 <para>
312         These attributes appear under the
313         <filename>/sys/class/uio/uioX</filename> directory.  Please
314         note that this directory might be a symlink, and not a real
315         directory.  Any userspace code that accesses it must be able
316         to handle this.
317 </para>
318 <para>
319         Each UIO device can make one or more memory regions available for
320         memory mapping. This is necessary because some industrial I/O cards
321         require access to more than one PCI memory region in a driver.
322 </para>
323 <para>
324         Each mapping has its own directory in sysfs, the first mapping
325         appears as <filename>/sys/class/uio/uioX/maps/map0/</filename>.
326         Subsequent mappings create directories <filename>map1/</filename>,
327         <filename>map2/</filename>, and so on. These directories will only
328         appear if the size of the mapping is not 0.
329 </para>
330 <para>
331         Each <filename>mapX/</filename> directory contains four read-only files
332         that show attributes of the memory:
333 </para>
334 <itemizedlist>
335 <listitem>
336         <para>
337         <filename>name</filename>: A string identifier for this mapping. This
338         is optional, the string can be empty. Drivers can set this to make it
339         easier for userspace to find the correct mapping.
340         </para>
341 </listitem>
342 <listitem>
343         <para>
344         <filename>addr</filename>: The address of memory that can be mapped.
345         </para>
346 </listitem>
347 <listitem>
348         <para>
349         <filename>size</filename>: The size, in bytes, of the memory
350         pointed to by addr.
351         </para>
352 </listitem>
353 <listitem>
354         <para>
355         <filename>offset</filename>: The offset, in bytes, that has to be
356         added to the pointer returned by <function>mmap()</function> to get
357         to the actual device memory. This is important if the device's memory
358         is not page aligned. Remember that pointers returned by
359         <function>mmap()</function> are always page aligned, so it is good
360         style to always add this offset.
361         </para>
362 </listitem>
363 </itemizedlist>
364
365 <para>
366         From userspace, the different mappings are distinguished by adjusting
367         the <varname>offset</varname> parameter of the
368         <function>mmap()</function> call. To map the memory of mapping N, you
369         have to use N times the page size as your offset:
370 </para>
371 <programlisting format="linespecific">
372 offset = N * getpagesize();
373 </programlisting>
374
375 <para>
376         Sometimes there is hardware with memory-like regions that can not be
377         mapped with the technique described here, but there are still ways to
378         access them from userspace. The most common example are x86 ioports.
379         On x86 systems, userspace can access these ioports using
380         <function>ioperm()</function>, <function>iopl()</function>,
381         <function>inb()</function>, <function>outb()</function>, and similar
382         functions.
383 </para>
384 <para>
385         Since these ioport regions can not be mapped, they will not appear under
386         <filename>/sys/class/uio/uioX/maps/</filename> like the normal memory
387         described above. Without information about the port regions a hardware
388         has to offer, it becomes difficult for the userspace part of the
389         driver to find out which ports belong to which UIO device.
390 </para>
391 <para>
392         To address this situation, the new directory
393         <filename>/sys/class/uio/uioX/portio/</filename> was added. It only
394         exists if the driver wants to pass information about one or more port
395         regions to userspace. If that is the case, subdirectories named
396         <filename>port0</filename>, <filename>port1</filename>, and so on,
397         will appear underneath
398         <filename>/sys/class/uio/uioX/portio/</filename>.
399 </para>
400 <para>
401         Each <filename>portX/</filename> directory contains four read-only
402         files that show name, start, size, and type of the port region:
403 </para>
404 <itemizedlist>
405 <listitem>
406         <para>
407         <filename>name</filename>: A string identifier for this port region.
408         The string is optional and can be empty. Drivers can set it to make it
409         easier for userspace to find a certain port region.
410         </para>
411 </listitem>
412 <listitem>
413         <para>
414         <filename>start</filename>: The first port of this region.
415         </para>
416 </listitem>
417 <listitem>
418         <para>
419         <filename>size</filename>: The number of ports in this region.
420         </para>
421 </listitem>
422 <listitem>
423         <para>
424         <filename>porttype</filename>: A string describing the type of port.
425         </para>
426 </listitem>
427 </itemizedlist>
428
429
430 </sect1>
431 </chapter>
432
433 <chapter id="custom_kernel_module" xreflabel="Writing your own kernel module">
434 <?dbhtml filename="custom_kernel_module.html"?>
435 <title>Writing your own kernel module</title>
436         <para>
437         Please have a look at <filename>uio_cif.c</filename> as an
438         example. The following paragraphs explain the different
439         sections of this file.
440         </para>
441
442 <sect1 id="uio_info">
443 <title>struct uio_info</title>
444         <para>
445         This structure tells the framework the details of your driver,
446         Some of the members are required, others are optional.
447         </para>
448
449 <itemizedlist>
450 <listitem><para>
451 <varname>const char *name</varname>: Required. The name of your driver as
452 it will appear in sysfs. I recommend using the name of your module for this.
453 </para></listitem>
454
455 <listitem><para>
456 <varname>const char *version</varname>: Required. This string appears in
457 <filename>/sys/class/uio/uioX/version</filename>.
458 </para></listitem>
459
460 <listitem><para>
461 <varname>struct uio_mem mem[ MAX_UIO_MAPS ]</varname>: Required if you
462 have memory that can be mapped with <function>mmap()</function>. For each
463 mapping you need to fill one of the <varname>uio_mem</varname> structures.
464 See the description below for details.
465 </para></listitem>
466
467 <listitem><para>
468 <varname>struct uio_port port[ MAX_UIO_PORTS_REGIONS ]</varname>: Required
469 if you want to pass information about ioports to userspace. For each port
470 region you need to fill one of the <varname>uio_port</varname> structures.
471 See the description below for details.
472 </para></listitem>
473
474 <listitem><para>
475 <varname>long irq</varname>: Required. If your hardware generates an
476 interrupt, it's your modules task to determine the irq number during
477 initialization. If you don't have a hardware generated interrupt but
478 want to trigger the interrupt handler in some other way, set
479 <varname>irq</varname> to <varname>UIO_IRQ_CUSTOM</varname>.
480 If you had no interrupt at all, you could set
481 <varname>irq</varname> to <varname>UIO_IRQ_NONE</varname>, though this
482 rarely makes sense.
483 </para></listitem>
484
485 <listitem><para>
486 <varname>unsigned long irq_flags</varname>: Required if you've set
487 <varname>irq</varname> to a hardware interrupt number. The flags given
488 here will be used in the call to <function>request_irq()</function>.
489 </para></listitem>
490
491 <listitem><para>
492 <varname>int (*mmap)(struct uio_info *info, struct vm_area_struct
493 *vma)</varname>: Optional. If you need a special
494 <function>mmap()</function> function, you can set it here. If this
495 pointer is not NULL, your <function>mmap()</function> will be called
496 instead of the built-in one.
497 </para></listitem>
498
499 <listitem><para>
500 <varname>int (*open)(struct uio_info *info, struct inode *inode)
501 </varname>: Optional. You might want to have your own
502 <function>open()</function>, e.g. to enable interrupts only when your
503 device is actually used.
504 </para></listitem>
505
506 <listitem><para>
507 <varname>int (*release)(struct uio_info *info, struct inode *inode)
508 </varname>: Optional. If you define your own
509 <function>open()</function>, you will probably also want a custom
510 <function>release()</function> function.
511 </para></listitem>
512
513 <listitem><para>
514 <varname>int (*irqcontrol)(struct uio_info *info, s32 irq_on)
515 </varname>: Optional. If you need to be able to enable or disable
516 interrupts from userspace by writing to <filename>/dev/uioX</filename>,
517 you can implement this function. The parameter <varname>irq_on</varname>
518 will be 0 to disable interrupts and 1 to enable them.
519 </para></listitem>
520 </itemizedlist>
521
522 <para>
523 Usually, your device will have one or more memory regions that can be mapped
524 to user space. For each region, you have to set up a
525 <varname>struct uio_mem</varname> in the <varname>mem[]</varname> array.
526 Here's a description of the fields of <varname>struct uio_mem</varname>:
527 </para>
528
529 <itemizedlist>
530 <listitem><para>
531 <varname>const char *name</varname>: Optional. Set this to help identify
532 the memory region, it will show up in the corresponding sysfs node.
533 </para></listitem>
534
535 <listitem><para>
536 <varname>int memtype</varname>: Required if the mapping is used. Set this to
537 <varname>UIO_MEM_PHYS</varname> if you you have physical memory on your
538 card to be mapped. Use <varname>UIO_MEM_LOGICAL</varname> for logical
539 memory (e.g. allocated with <function>kmalloc()</function>). There's also
540 <varname>UIO_MEM_VIRTUAL</varname> for virtual memory.
541 </para></listitem>
542
543 <listitem><para>
544 <varname>phys_addr_t addr</varname>: Required if the mapping is used.
545 Fill in the address of your memory block. This address is the one that
546 appears in sysfs.
547 </para></listitem>
548
549 <listitem><para>
550 <varname>resource_size_t size</varname>: Fill in the size of the
551 memory block that <varname>addr</varname> points to. If <varname>size</varname>
552 is zero, the mapping is considered unused. Note that you
553 <emphasis>must</emphasis> initialize <varname>size</varname> with zero for
554 all unused mappings.
555 </para></listitem>
556
557 <listitem><para>
558 <varname>void *internal_addr</varname>: If you have to access this memory
559 region from within your kernel module, you will want to map it internally by
560 using something like <function>ioremap()</function>. Addresses
561 returned by this function cannot be mapped to user space, so you must not
562 store it in <varname>addr</varname>. Use <varname>internal_addr</varname>
563 instead to remember such an address.
564 </para></listitem>
565 </itemizedlist>
566
567 <para>
568 Please do not touch the <varname>map</varname> element of
569 <varname>struct uio_mem</varname>! It is used by the UIO framework
570 to set up sysfs files for this mapping. Simply leave it alone.
571 </para>
572
573 <para>
574 Sometimes, your device can have one or more port regions which can not be
575 mapped to userspace. But if there are other possibilities for userspace to
576 access these ports, it makes sense to make information about the ports
577 available in sysfs. For each region, you have to set up a
578 <varname>struct uio_port</varname> in the <varname>port[]</varname> array.
579 Here's a description of the fields of <varname>struct uio_port</varname>:
580 </para>
581
582 <itemizedlist>
583 <listitem><para>
584 <varname>char *porttype</varname>: Required. Set this to one of the predefined
585 constants. Use <varname>UIO_PORT_X86</varname> for the ioports found in x86
586 architectures.
587 </para></listitem>
588
589 <listitem><para>
590 <varname>unsigned long start</varname>: Required if the port region is used.
591 Fill in the number of the first port of this region.
592 </para></listitem>
593
594 <listitem><para>
595 <varname>unsigned long size</varname>: Fill in the number of ports in this
596 region. If <varname>size</varname> is zero, the region is considered unused.
597 Note that you <emphasis>must</emphasis> initialize <varname>size</varname>
598 with zero for all unused regions.
599 </para></listitem>
600 </itemizedlist>
601
602 <para>
603 Please do not touch the <varname>portio</varname> element of
604 <varname>struct uio_port</varname>! It is used internally by the UIO
605 framework to set up sysfs files for this region. Simply leave it alone.
606 </para>
607
608 </sect1>
609
610 <sect1 id="adding_irq_handler">
611 <title>Adding an interrupt handler</title>
612         <para>
613         What you need to do in your interrupt handler depends on your
614         hardware and on how you want to handle it. You should try to
615         keep the amount of code in your kernel interrupt handler low.
616         If your hardware requires no action that you
617         <emphasis>have</emphasis> to perform after each interrupt,
618         then your handler can be empty.</para> <para>If, on the other
619         hand, your hardware <emphasis>needs</emphasis> some action to
620         be performed after each interrupt, then you
621         <emphasis>must</emphasis> do it in your kernel module. Note
622         that you cannot rely on the userspace part of your driver. Your
623         userspace program can terminate at any time, possibly leaving
624         your hardware in a state where proper interrupt handling is
625         still required.
626         </para>
627
628         <para>
629         There might also be applications where you want to read data
630         from your hardware at each interrupt and buffer it in a piece
631         of kernel memory you've allocated for that purpose.  With this
632         technique you could avoid loss of data if your userspace
633         program misses an interrupt.
634         </para>
635
636         <para>
637         A note on shared interrupts: Your driver should support
638         interrupt sharing whenever this is possible. It is possible if
639         and only if your driver can detect whether your hardware has
640         triggered the interrupt or not. This is usually done by looking
641         at an interrupt status register. If your driver sees that the
642         IRQ bit is actually set, it will perform its actions, and the
643         handler returns IRQ_HANDLED. If the driver detects that it was
644         not your hardware that caused the interrupt, it will do nothing
645         and return IRQ_NONE, allowing the kernel to call the next
646         possible interrupt handler.
647         </para>
648
649         <para>
650         If you decide not to support shared interrupts, your card
651         won't work in computers with no free interrupts. As this
652         frequently happens on the PC platform, you can save yourself a
653         lot of trouble by supporting interrupt sharing.
654         </para>
655 </sect1>
656
657 <sect1 id="using_uio_pdrv">
658 <title>Using uio_pdrv for platform devices</title>
659         <para>
660         In many cases, UIO drivers for platform devices can be handled in a
661         generic way. In the same place where you define your
662         <varname>struct platform_device</varname>, you simply also implement
663         your interrupt handler and fill your
664         <varname>struct uio_info</varname>. A pointer to this
665         <varname>struct uio_info</varname> is then used as
666         <varname>platform_data</varname> for your platform device.
667         </para>
668         <para>
669         You also need to set up an array of <varname>struct resource</varname>
670         containing addresses and sizes of your memory mappings. This
671         information is passed to the driver using the
672         <varname>.resource</varname> and <varname>.num_resources</varname>
673         elements of <varname>struct platform_device</varname>.
674         </para>
675         <para>
676         You now have to set the <varname>.name</varname> element of
677         <varname>struct platform_device</varname> to
678         <varname>"uio_pdrv"</varname> to use the generic UIO platform device
679         driver. This driver will fill the <varname>mem[]</varname> array
680         according to the resources given, and register the device.
681         </para>
682         <para>
683         The advantage of this approach is that you only have to edit a file
684         you need to edit anyway. You do not have to create an extra driver.
685         </para>
686 </sect1>
687
688 <sect1 id="using_uio_pdrv_genirq">
689 <title>Using uio_pdrv_genirq for platform devices</title>
690         <para>
691         Especially in embedded devices, you frequently find chips where the
692         irq pin is tied to its own dedicated interrupt line. In such cases,
693         where you can be really sure the interrupt is not shared, we can take
694         the concept of <varname>uio_pdrv</varname> one step further and use a
695         generic interrupt handler. That's what
696         <varname>uio_pdrv_genirq</varname> does.
697         </para>
698         <para>
699         The setup for this driver is the same as described above for
700         <varname>uio_pdrv</varname>, except that you do not implement an
701         interrupt handler. The <varname>.handler</varname> element of
702         <varname>struct uio_info</varname> must remain
703         <varname>NULL</varname>. The  <varname>.irq_flags</varname> element
704         must not contain <varname>IRQF_SHARED</varname>.
705         </para>
706         <para>
707         You will set the <varname>.name</varname> element of
708         <varname>struct platform_device</varname> to
709         <varname>"uio_pdrv_genirq"</varname> to use this driver.
710         </para>
711         <para>
712         The generic interrupt handler of <varname>uio_pdrv_genirq</varname>
713         will simply disable the interrupt line using
714         <function>disable_irq_nosync()</function>. After doing its work,
715         userspace can reenable the interrupt by writing 0x00000001 to the UIO
716         device file. The driver already implements an
717         <function>irq_control()</function> to make this possible, you must not
718         implement your own.
719         </para>
720         <para>
721         Using <varname>uio_pdrv_genirq</varname> not only saves a few lines of
722         interrupt handler code. You also do not need to know anything about
723         the chip's internal registers to create the kernel part of the driver.
724         All you need to know is the irq number of the pin the chip is
725         connected to.
726         </para>
727 </sect1>
728
729 <sect1 id="using-uio_dmem_genirq">
730 <title>Using uio_dmem_genirq for platform devices</title>
731         <para>
732         In addition to statically allocated memory ranges, they may also be
733         a desire to use dynamically allocated regions in a user space driver.
734         In particular, being able to access memory made available through the
735         dma-mapping API, may be particularly useful.  The
736         <varname>uio_dmem_genirq</varname> driver provides a way to accomplish
737         this.
738         </para>
739         <para>
740         This driver is used in a similar manner to the
741         <varname>"uio_pdrv_genirq"</varname> driver with respect to interrupt
742         configuration and handling.
743         </para>
744         <para>
745         Set the <varname>.name</varname> element of
746         <varname>struct platform_device</varname> to
747         <varname>"uio_dmem_genirq"</varname> to use this driver.
748         </para>
749         <para>
750         When using this driver, fill in the <varname>.platform_data</varname>
751         element of <varname>struct platform_device</varname>, which is of type
752         <varname>struct uio_dmem_genirq_pdata</varname> and which contains the
753         following elements:
754         </para>
755         <itemizedlist>
756         <listitem><para><varname>struct uio_info uioinfo</varname>: The same
757         structure used as the  <varname>uio_pdrv_genirq</varname> platform
758         data</para></listitem>
759         <listitem><para><varname>unsigned int *dynamic_region_sizes</varname>:
760         Pointer to list of sizes of dynamic memory regions to be mapped into
761         user space.
762         </para></listitem>
763         <listitem><para><varname>unsigned int num_dynamic_regions</varname>:
764         Number of elements in <varname>dynamic_region_sizes</varname> array.
765         </para></listitem>
766         </itemizedlist>
767         <para>
768         The dynamic regions defined in the platform data will be appended to
769         the <varname> mem[] </varname> array after the platform device
770         resources, which implies that the total number of static and dynamic
771         memory regions cannot exceed <varname>MAX_UIO_MAPS</varname>.
772         </para>
773         <para>
774         The dynamic memory regions will be allocated when the UIO device file,
775         <varname>/dev/uioX</varname> is opened.
776         Similar to static memory resources, the memory region information for
777         dynamic regions is then visible via sysfs at
778         <varname>/sys/class/uio/uioX/maps/mapY/*</varname>.
779         The dynamic memory regions will be freed when the UIO device file is
780         closed. When no processes are holding the device file open, the address
781         returned to userspace is ~0.
782         </para>
783 </sect1>
784
785 </chapter>
786
787 <chapter id="userspace_driver" xreflabel="Writing a driver in user space">
788 <?dbhtml filename="userspace_driver.html"?>
789 <title>Writing a driver in userspace</title>
790         <para>
791         Once you have a working kernel module for your hardware, you can
792         write the userspace part of your driver. You don't need any special
793         libraries, your driver can be written in any reasonable language,
794         you can use floating point numbers and so on. In short, you can
795         use all the tools and libraries you'd normally use for writing a
796         userspace application.
797         </para>
798
799 <sect1 id="getting_uio_information">
800 <title>Getting information about your UIO device</title>
801         <para>
802         Information about all UIO devices is available in sysfs. The
803         first thing you should do in your driver is check
804         <varname>name</varname> and <varname>version</varname> to
805         make sure your talking to the right device and that its kernel
806         driver has the version you expect.
807         </para>
808         <para>
809         You should also make sure that the memory mapping you need
810         exists and has the size you expect.
811         </para>
812         <para>
813         There is a tool called <varname>lsuio</varname> that lists
814         UIO devices and their attributes. It is available here:
815         </para>
816         <para>
817         <ulink url="http://www.osadl.org/projects/downloads/UIO/user/">
818                 http://www.osadl.org/projects/downloads/UIO/user/</ulink>
819         </para>
820         <para>
821         With <varname>lsuio</varname> you can quickly check if your
822         kernel module is loaded and which attributes it exports.
823         Have a look at the manpage for details.
824         </para>
825         <para>
826         The source code of <varname>lsuio</varname> can serve as an
827         example for getting information about an UIO device.
828         The file <filename>uio_helper.c</filename> contains a lot of
829         functions you could use in your userspace driver code.
830         </para>
831 </sect1>
832
833 <sect1 id="mmap_device_memory">
834 <title>mmap() device memory</title>
835         <para>
836         After you made sure you've got the right device with the
837         memory mappings you need, all you have to do is to call
838         <function>mmap()</function> to map the device's memory
839         to userspace.
840         </para>
841         <para>
842         The parameter <varname>offset</varname> of the
843         <function>mmap()</function> call has a special meaning
844         for UIO devices: It is used to select which mapping of
845         your device you want to map. To map the memory of
846         mapping N, you have to use N times the page size as
847         your offset:
848         </para>
849 <programlisting format="linespecific">
850         offset = N * getpagesize();
851 </programlisting>
852         <para>
853         N starts from zero, so if you've got only one memory
854         range to map, set <varname>offset = 0</varname>.
855         A drawback of this technique is that memory is always
856         mapped beginning with its start address.
857         </para>
858 </sect1>
859
860 <sect1 id="wait_for_interrupts">
861 <title>Waiting for interrupts</title>
862         <para>
863         After you successfully mapped your devices memory, you
864         can access it like an ordinary array. Usually, you will
865         perform some initialization. After that, your hardware
866         starts working and will generate an interrupt as soon
867         as it's finished, has some data available, or needs your
868         attention because an error occurred.
869         </para>
870         <para>
871         <filename>/dev/uioX</filename> is a read-only file. A
872         <function>read()</function> will always block until an
873         interrupt occurs. There is only one legal value for the
874         <varname>count</varname> parameter of
875         <function>read()</function>, and that is the size of a
876         signed 32 bit integer (4). Any other value for
877         <varname>count</varname> causes <function>read()</function>
878         to fail. The signed 32 bit integer read is the interrupt
879         count of your device. If the value is one more than the value
880         you read the last time, everything is OK. If the difference
881         is greater than one, you missed interrupts.
882         </para>
883         <para>
884         You can also use <function>select()</function> on
885         <filename>/dev/uioX</filename>.
886         </para>
887 </sect1>
888
889 </chapter>
890
891 <chapter id="uio_pci_generic" xreflabel="Using Generic driver for PCI cards">
892 <?dbhtml filename="uio_pci_generic.html"?>
893 <title>Generic PCI UIO driver</title>
894         <para>
895         The generic driver is a kernel module named uio_pci_generic.
896         It can work with any device compliant to PCI 2.3 (circa 2002) and
897         any compliant PCI Express device. Using this, you only need to
898         write the userspace driver, removing the need to write
899         a hardware-specific kernel module.
900         </para>
901
902 <sect1 id="uio_pci_generic_binding">
903 <title>Making the driver recognize the device</title>
904         <para>
905 Since the driver does not declare any device ids, it will not get loaded
906 automatically and will not automatically bind to any devices, you must load it
907 and allocate id to the driver yourself. For example:
908         <programlisting>
909  modprobe uio_pci_generic
910  echo &quot;8086 10f5&quot; &gt; /sys/bus/pci/drivers/uio_pci_generic/new_id
911         </programlisting>
912         </para>
913         <para>
914 If there already is a hardware specific kernel driver for your device, the
915 generic driver still won't bind to it, in this case if you want to use the
916 generic driver (why would you?) you'll have to manually unbind the hardware
917 specific driver and bind the generic driver, like this:
918         <programlisting>
919     echo -n 0000:00:19.0 &gt; /sys/bus/pci/drivers/e1000e/unbind
920     echo -n 0000:00:19.0 &gt; /sys/bus/pci/drivers/uio_pci_generic/bind
921         </programlisting>
922         </para>
923         <para>
924 You can verify that the device has been bound to the driver
925 by looking for it in sysfs, for example like the following:
926         <programlisting>
927     ls -l /sys/bus/pci/devices/0000:00:19.0/driver
928         </programlisting>
929 Which if successful should print
930         <programlisting>
931   .../0000:00:19.0/driver -&gt; ../../../bus/pci/drivers/uio_pci_generic
932         </programlisting>
933 Note that the generic driver will not bind to old PCI 2.2 devices.
934 If binding the device failed, run the following command:
935         <programlisting>
936   dmesg
937         </programlisting>
938 and look in the output for failure reasons
939         </para>
940 </sect1>
941
942 <sect1 id="uio_pci_generic_internals">
943 <title>Things to know about uio_pci_generic</title>
944         <para>
945 Interrupts are handled using the Interrupt Disable bit in the PCI command
946 register and Interrupt Status bit in the PCI status register.  All devices
947 compliant to PCI 2.3 (circa 2002) and all compliant PCI Express devices should
948 support these bits.  uio_pci_generic detects this support, and won't bind to
949 devices which do not support the Interrupt Disable Bit in the command register.
950         </para>
951         <para>
952 On each interrupt, uio_pci_generic sets the Interrupt Disable bit.
953 This prevents the device from generating further interrupts
954 until the bit is cleared. The userspace driver should clear this
955 bit before blocking and waiting for more interrupts.
956         </para>
957 </sect1>
958 <sect1 id="uio_pci_generic_userspace">
959 <title>Writing userspace driver using uio_pci_generic</title>
960         <para>
961 Userspace driver can use pci sysfs interface, or the
962 libpci libray that wraps it, to talk to the device and to
963 re-enable interrupts by writing to the command register.
964         </para>
965 </sect1>
966 <sect1 id="uio_pci_generic_example">
967 <title>Example code using uio_pci_generic</title>
968         <para>
969 Here is some sample userspace driver code using uio_pci_generic:
970 <programlisting>
971 #include &lt;stdlib.h&gt;
972 #include &lt;stdio.h&gt;
973 #include &lt;unistd.h&gt;
974 #include &lt;sys/types.h&gt;
975 #include &lt;sys/stat.h&gt;
976 #include &lt;fcntl.h&gt;
977 #include &lt;errno.h&gt;
978
979 int main()
980 {
981         int uiofd;
982         int configfd;
983         int err;
984         int i;
985         unsigned icount;
986         unsigned char command_high;
987
988         uiofd = open(&quot;/dev/uio0&quot;, O_RDONLY);
989         if (uiofd &lt; 0) {
990                 perror(&quot;uio open:&quot;);
991                 return errno;
992         }
993         configfd = open(&quot;/sys/class/uio/uio0/device/config&quot;, O_RDWR);
994         if (configfd &lt; 0) {
995                 perror(&quot;config open:&quot;);
996                 return errno;
997         }
998
999         /* Read and cache command value */
1000         err = pread(configfd, &amp;command_high, 1, 5);
1001         if (err != 1) {
1002                 perror(&quot;command config read:&quot;);
1003                 return errno;
1004         }
1005         command_high &amp;= ~0x4;
1006
1007         for(i = 0;; ++i) {
1008                 /* Print out a message, for debugging. */
1009                 if (i == 0)
1010                         fprintf(stderr, &quot;Started uio test driver.\n&quot;);
1011                 else
1012                         fprintf(stderr, &quot;Interrupts: %d\n&quot;, icount);
1013
1014                 /****************************************/
1015                 /* Here we got an interrupt from the
1016                    device. Do something to it. */
1017                 /****************************************/
1018
1019                 /* Re-enable interrupts. */
1020                 err = pwrite(configfd, &amp;command_high, 1, 5);
1021                 if (err != 1) {
1022                         perror(&quot;config write:&quot;);
1023                         break;
1024                 }
1025
1026                 /* Wait for next interrupt. */
1027                 err = read(uiofd, &amp;icount, 4);
1028                 if (err != 4) {
1029                         perror(&quot;uio read:&quot;);
1030                         break;
1031                 }
1032
1033         }
1034         return errno;
1035 }
1036
1037 </programlisting>
1038         </para>
1039 </sect1>
1040
1041 </chapter>
1042
1043 <chapter id="uio_hv_generic" xreflabel="Using Generic driver for Hyper-V VMBUS">
1044 <?dbhtml filename="uio_hv_generic.html"?>
1045 <title>Generic Hyper-V UIO driver</title>
1046         <para>
1047         The generic driver is a kernel module named uio_hv_generic.
1048         It supports devices on the Hyper-V VMBus similar to uio_pci_generic
1049         on PCI bus.
1050         </para>
1051
1052 <sect1 id="uio_hv_generic_binding">
1053 <title>Making the driver recognize the device</title>
1054         <para>
1055 Since the driver does not declare any device GUID's, it will not get loaded
1056 automatically and will not automatically bind to any devices, you must load it
1057 and allocate id to the driver yourself. For example, to use the network device
1058 GUID:
1059         <programlisting>
1060  modprobe uio_hv_generic
1061  echo &quot;f8615163-df3e-46c5-913f-f2d2f965ed0e&quot; &gt; /sys/bus/vmbus/drivers/uio_hv_generic/new_id
1062         </programlisting>
1063         </para>
1064         <para>
1065 If there already is a hardware specific kernel driver for the device, the
1066 generic driver still won't bind to it, in this case if you want to use the
1067 generic driver (why would you?) you'll have to manually unbind the hardware
1068 specific driver and bind the generic driver, like this:
1069         <programlisting>
1070           echo -n vmbus-ed963694-e847-4b2a-85af-bc9cfc11d6f3 &gt; /sys/bus/vmbus/drivers/hv_netvsc/unbind
1071           echo -n vmbus-ed963694-e847-4b2a-85af-bc9cfc11d6f3 &gt; /sys/bus/vmbus/drivers/uio_hv_generic/bind
1072         </programlisting>
1073         </para>
1074         <para>
1075 You can verify that the device has been bound to the driver
1076 by looking for it in sysfs, for example like the following:
1077         <programlisting>
1078     ls -l /sys/bus/vmbus/devices/vmbus-ed963694-e847-4b2a-85af-bc9cfc11d6f3/driver
1079         </programlisting>
1080 Which if successful should print
1081         <programlisting>
1082   .../vmbus-ed963694-e847-4b2a-85af-bc9cfc11d6f3/driver -&gt; ../../../bus/vmbus/drivers/uio_hv_generic
1083         </programlisting>
1084         </para>
1085 </sect1>
1086
1087 <sect1 id="uio_hv_generic_internals">
1088 <title>Things to know about uio_hv_generic</title>
1089         <para>
1090 On each interrupt, uio_hv_generic sets the Interrupt Disable bit.
1091 This prevents the device from generating further interrupts
1092 until the bit is cleared. The userspace driver should clear this
1093 bit before blocking and waiting for more interrupts.
1094         </para>
1095 </sect1>
1096 </chapter>
1097
1098 <appendix id="app1">
1099 <title>Further information</title>
1100 <itemizedlist>
1101         <listitem><para>
1102                         <ulink url="http://www.osadl.org">
1103                                 OSADL homepage.</ulink>
1104                 </para></listitem>
1105         <listitem><para>
1106                 <ulink url="http://www.linutronix.de">
1107                  Linutronix homepage.</ulink>
1108                 </para></listitem>
1109 </itemizedlist>
1110 </appendix>
1111
1112 </book>