Merge branch 'master' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/linville/wirel...
[pandora-kernel.git] / Documentation / video4linux / v4l2-framework.txt
1 Overview of the V4L2 driver framework
2 =====================================
3
4 This text documents the various structures provided by the V4L2 framework and
5 their relationships.
6
7
8 Introduction
9 ------------
10
11 The V4L2 drivers tend to be very complex due to the complexity of the
12 hardware: most devices have multiple ICs, export multiple device nodes in
13 /dev, and create also non-V4L2 devices such as DVB, ALSA, FB, I2C and input
14 (IR) devices.
15
16 Especially the fact that V4L2 drivers have to setup supporting ICs to
17 do audio/video muxing/encoding/decoding makes it more complex than most.
18 Usually these ICs are connected to the main bridge driver through one or
19 more I2C busses, but other busses can also be used. Such devices are
20 called 'sub-devices'.
21
22 For a long time the framework was limited to the video_device struct for
23 creating V4L device nodes and video_buf for handling the video buffers
24 (note that this document does not discuss the video_buf framework).
25
26 This meant that all drivers had to do the setup of device instances and
27 connecting to sub-devices themselves. Some of this is quite complicated
28 to do right and many drivers never did do it correctly.
29
30 There is also a lot of common code that could never be refactored due to
31 the lack of a framework.
32
33 So this framework sets up the basic building blocks that all drivers
34 need and this same framework should make it much easier to refactor
35 common code into utility functions shared by all drivers.
36
37
38 Structure of a driver
39 ---------------------
40
41 All drivers have the following structure:
42
43 1) A struct for each device instance containing the device state.
44
45 2) A way of initializing and commanding sub-devices (if any).
46
47 3) Creating V4L2 device nodes (/dev/videoX, /dev/vbiX and /dev/radioX)
48    and keeping track of device-node specific data.
49
50 4) Filehandle-specific structs containing per-filehandle data;
51
52 5) video buffer handling.
53
54 This is a rough schematic of how it all relates:
55
56     device instances
57       |
58       +-sub-device instances
59       |
60       \-V4L2 device nodes
61           |
62           \-filehandle instances
63
64
65 Structure of the framework
66 --------------------------
67
68 The framework closely resembles the driver structure: it has a v4l2_device
69 struct for the device instance data, a v4l2_subdev struct to refer to
70 sub-device instances, the video_device struct stores V4L2 device node data
71 and in the future a v4l2_fh struct will keep track of filehandle instances
72 (this is not yet implemented).
73
74 The V4L2 framework also optionally integrates with the media framework. If a
75 driver sets the struct v4l2_device mdev field, sub-devices and video nodes
76 will automatically appear in the media framework as entities.
77
78
79 struct v4l2_device
80 ------------------
81
82 Each device instance is represented by a struct v4l2_device (v4l2-device.h).
83 Very simple devices can just allocate this struct, but most of the time you
84 would embed this struct inside a larger struct.
85
86 You must register the device instance:
87
88         v4l2_device_register(struct device *dev, struct v4l2_device *v4l2_dev);
89
90 Registration will initialize the v4l2_device struct. If the dev->driver_data
91 field is NULL, it will be linked to v4l2_dev.
92
93 Drivers that want integration with the media device framework need to set
94 dev->driver_data manually to point to the driver-specific device structure
95 that embed the struct v4l2_device instance. This is achieved by a
96 dev_set_drvdata() call before registering the V4L2 device instance. They must
97 also set the struct v4l2_device mdev field to point to a properly initialized
98 and registered media_device instance.
99
100 If v4l2_dev->name is empty then it will be set to a value derived from dev
101 (driver name followed by the bus_id, to be precise). If you set it up before
102 calling v4l2_device_register then it will be untouched. If dev is NULL, then
103 you *must* setup v4l2_dev->name before calling v4l2_device_register.
104
105 You can use v4l2_device_set_name() to set the name based on a driver name and
106 a driver-global atomic_t instance. This will generate names like ivtv0, ivtv1,
107 etc. If the name ends with a digit, then it will insert a dash: cx18-0,
108 cx18-1, etc. This function returns the instance number.
109
110 The first 'dev' argument is normally the struct device pointer of a pci_dev,
111 usb_interface or platform_device. It is rare for dev to be NULL, but it happens
112 with ISA devices or when one device creates multiple PCI devices, thus making
113 it impossible to associate v4l2_dev with a particular parent.
114
115 You can also supply a notify() callback that can be called by sub-devices to
116 notify you of events. Whether you need to set this depends on the sub-device.
117 Any notifications a sub-device supports must be defined in a header in
118 include/media/<subdevice>.h.
119
120 You unregister with:
121
122         v4l2_device_unregister(struct v4l2_device *v4l2_dev);
123
124 If the dev->driver_data field points to v4l2_dev, it will be reset to NULL.
125 Unregistering will also automatically unregister all subdevs from the device.
126
127 If you have a hotpluggable device (e.g. a USB device), then when a disconnect
128 happens the parent device becomes invalid. Since v4l2_device has a pointer to
129 that parent device it has to be cleared as well to mark that the parent is
130 gone. To do this call:
131
132         v4l2_device_disconnect(struct v4l2_device *v4l2_dev);
133
134 This does *not* unregister the subdevs, so you still need to call the
135 v4l2_device_unregister() function for that. If your driver is not hotpluggable,
136 then there is no need to call v4l2_device_disconnect().
137
138 Sometimes you need to iterate over all devices registered by a specific
139 driver. This is usually the case if multiple device drivers use the same
140 hardware. E.g. the ivtvfb driver is a framebuffer driver that uses the ivtv
141 hardware. The same is true for alsa drivers for example.
142
143 You can iterate over all registered devices as follows:
144
145 static int callback(struct device *dev, void *p)
146 {
147         struct v4l2_device *v4l2_dev = dev_get_drvdata(dev);
148
149         /* test if this device was inited */
150         if (v4l2_dev == NULL)
151                 return 0;
152         ...
153         return 0;
154 }
155
156 int iterate(void *p)
157 {
158         struct device_driver *drv;
159         int err;
160
161         /* Find driver 'ivtv' on the PCI bus.
162            pci_bus_type is a global. For USB busses use usb_bus_type. */
163         drv = driver_find("ivtv", &pci_bus_type);
164         /* iterate over all ivtv device instances */
165         err = driver_for_each_device(drv, NULL, p, callback);
166         put_driver(drv);
167         return err;
168 }
169
170 Sometimes you need to keep a running counter of the device instance. This is
171 commonly used to map a device instance to an index of a module option array.
172
173 The recommended approach is as follows:
174
175 static atomic_t drv_instance = ATOMIC_INIT(0);
176
177 static int drv_probe(struct pci_dev *pdev, const struct pci_device_id *pci_id)
178 {
179         ...
180         state->instance = atomic_inc_return(&drv_instance) - 1;
181 }
182
183 If you have multiple device nodes then it can be difficult to know when it is
184 safe to unregister v4l2_device for hotpluggable devices. For this purpose
185 v4l2_device has refcounting support. The refcount is increased whenever
186 video_register_device is called and it is decreased whenever that device node
187 is released. When the refcount reaches zero, then the v4l2_device release()
188 callback is called. You can do your final cleanup there.
189
190 If other device nodes (e.g. ALSA) are created, then you can increase and
191 decrease the refcount manually as well by calling:
192
193 void v4l2_device_get(struct v4l2_device *v4l2_dev);
194
195 or:
196
197 int v4l2_device_put(struct v4l2_device *v4l2_dev);
198
199 Since the initial refcount is 1 you also need to call v4l2_device_put in the
200 disconnect() callback (for USB devices) or in the remove() callback (for e.g.
201 PCI devices), otherwise the refcount will never reach 0.
202
203 struct v4l2_subdev
204 ------------------
205
206 Many drivers need to communicate with sub-devices. These devices can do all
207 sort of tasks, but most commonly they handle audio and/or video muxing,
208 encoding or decoding. For webcams common sub-devices are sensors and camera
209 controllers.
210
211 Usually these are I2C devices, but not necessarily. In order to provide the
212 driver with a consistent interface to these sub-devices the v4l2_subdev struct
213 (v4l2-subdev.h) was created.
214
215 Each sub-device driver must have a v4l2_subdev struct. This struct can be
216 stand-alone for simple sub-devices or it might be embedded in a larger struct
217 if more state information needs to be stored. Usually there is a low-level
218 device struct (e.g. i2c_client) that contains the device data as setup
219 by the kernel. It is recommended to store that pointer in the private
220 data of v4l2_subdev using v4l2_set_subdevdata(). That makes it easy to go
221 from a v4l2_subdev to the actual low-level bus-specific device data.
222
223 You also need a way to go from the low-level struct to v4l2_subdev. For the
224 common i2c_client struct the i2c_set_clientdata() call is used to store a
225 v4l2_subdev pointer, for other busses you may have to use other methods.
226
227 Bridges might also need to store per-subdev private data, such as a pointer to
228 bridge-specific per-subdev private data. The v4l2_subdev structure provides
229 host private data for that purpose that can be accessed with
230 v4l2_get_subdev_hostdata() and v4l2_set_subdev_hostdata().
231
232 From the bridge driver perspective you load the sub-device module and somehow
233 obtain the v4l2_subdev pointer. For i2c devices this is easy: you call
234 i2c_get_clientdata(). For other busses something similar needs to be done.
235 Helper functions exists for sub-devices on an I2C bus that do most of this
236 tricky work for you.
237
238 Each v4l2_subdev contains function pointers that sub-device drivers can
239 implement (or leave NULL if it is not applicable). Since sub-devices can do
240 so many different things and you do not want to end up with a huge ops struct
241 of which only a handful of ops are commonly implemented, the function pointers
242 are sorted according to category and each category has its own ops struct.
243
244 The top-level ops struct contains pointers to the category ops structs, which
245 may be NULL if the subdev driver does not support anything from that category.
246
247 It looks like this:
248
249 struct v4l2_subdev_core_ops {
250         int (*g_chip_ident)(struct v4l2_subdev *sd, struct v4l2_dbg_chip_ident *chip);
251         int (*log_status)(struct v4l2_subdev *sd);
252         int (*init)(struct v4l2_subdev *sd, u32 val);
253         ...
254 };
255
256 struct v4l2_subdev_tuner_ops {
257         ...
258 };
259
260 struct v4l2_subdev_audio_ops {
261         ...
262 };
263
264 struct v4l2_subdev_video_ops {
265         ...
266 };
267
268 struct v4l2_subdev_pad_ops {
269         ...
270 };
271
272 struct v4l2_subdev_ops {
273         const struct v4l2_subdev_core_ops  *core;
274         const struct v4l2_subdev_tuner_ops *tuner;
275         const struct v4l2_subdev_audio_ops *audio;
276         const struct v4l2_subdev_video_ops *video;
277         const struct v4l2_subdev_pad_ops *video;
278 };
279
280 The core ops are common to all subdevs, the other categories are implemented
281 depending on the sub-device. E.g. a video device is unlikely to support the
282 audio ops and vice versa.
283
284 This setup limits the number of function pointers while still making it easy
285 to add new ops and categories.
286
287 A sub-device driver initializes the v4l2_subdev struct using:
288
289         v4l2_subdev_init(sd, &ops);
290
291 Afterwards you need to initialize subdev->name with a unique name and set the
292 module owner. This is done for you if you use the i2c helper functions.
293
294 If integration with the media framework is needed, you must initialize the
295 media_entity struct embedded in the v4l2_subdev struct (entity field) by
296 calling media_entity_init():
297
298         struct media_pad *pads = &my_sd->pads;
299         int err;
300
301         err = media_entity_init(&sd->entity, npads, pads, 0);
302
303 The pads array must have been previously initialized. There is no need to
304 manually set the struct media_entity type and name fields, but the revision
305 field must be initialized if needed.
306
307 A reference to the entity will be automatically acquired/released when the
308 subdev device node (if any) is opened/closed.
309
310 Don't forget to cleanup the media entity before the sub-device is destroyed:
311
312         media_entity_cleanup(&sd->entity);
313
314 If the subdev driver intends to process video and integrate with the media
315 framework, it must implement format related functionality using
316 v4l2_subdev_pad_ops instead of v4l2_subdev_video_ops.
317
318 In that case, the subdev driver may set the link_validate field to provide
319 its own link validation function. The link validation function is called for
320 every link in the pipeline where both of the ends of the links are V4L2
321 sub-devices. The driver is still responsible for validating the correctness
322 of the format configuration between sub-devices and video nodes.
323
324 If link_validate op is not set, the default function
325 v4l2_subdev_link_validate_default() is used instead. This function ensures
326 that width, height and the media bus pixel code are equal on both source and
327 sink of the link. Subdev drivers are also free to use this function to
328 perform the checks mentioned above in addition to their own checks.
329
330 A device (bridge) driver needs to register the v4l2_subdev with the
331 v4l2_device:
332
333         int err = v4l2_device_register_subdev(v4l2_dev, sd);
334
335 This can fail if the subdev module disappeared before it could be registered.
336 After this function was called successfully the subdev->dev field points to
337 the v4l2_device.
338
339 If the v4l2_device parent device has a non-NULL mdev field, the sub-device
340 entity will be automatically registered with the media device.
341
342 You can unregister a sub-device using:
343
344         v4l2_device_unregister_subdev(sd);
345
346 Afterwards the subdev module can be unloaded and sd->dev == NULL.
347
348 You can call an ops function either directly:
349
350         err = sd->ops->core->g_chip_ident(sd, &chip);
351
352 but it is better and easier to use this macro:
353
354         err = v4l2_subdev_call(sd, core, g_chip_ident, &chip);
355
356 The macro will to the right NULL pointer checks and returns -ENODEV if subdev
357 is NULL, -ENOIOCTLCMD if either subdev->core or subdev->core->g_chip_ident is
358 NULL, or the actual result of the subdev->ops->core->g_chip_ident ops.
359
360 It is also possible to call all or a subset of the sub-devices:
361
362         v4l2_device_call_all(v4l2_dev, 0, core, g_chip_ident, &chip);
363
364 Any subdev that does not support this ops is skipped and error results are
365 ignored. If you want to check for errors use this:
366
367         err = v4l2_device_call_until_err(v4l2_dev, 0, core, g_chip_ident, &chip);
368
369 Any error except -ENOIOCTLCMD will exit the loop with that error. If no
370 errors (except -ENOIOCTLCMD) occurred, then 0 is returned.
371
372 The second argument to both calls is a group ID. If 0, then all subdevs are
373 called. If non-zero, then only those whose group ID match that value will
374 be called. Before a bridge driver registers a subdev it can set sd->grp_id
375 to whatever value it wants (it's 0 by default). This value is owned by the
376 bridge driver and the sub-device driver will never modify or use it.
377
378 The group ID gives the bridge driver more control how callbacks are called.
379 For example, there may be multiple audio chips on a board, each capable of
380 changing the volume. But usually only one will actually be used when the
381 user want to change the volume. You can set the group ID for that subdev to
382 e.g. AUDIO_CONTROLLER and specify that as the group ID value when calling
383 v4l2_device_call_all(). That ensures that it will only go to the subdev
384 that needs it.
385
386 If the sub-device needs to notify its v4l2_device parent of an event, then
387 it can call v4l2_subdev_notify(sd, notification, arg). This macro checks
388 whether there is a notify() callback defined and returns -ENODEV if not.
389 Otherwise the result of the notify() call is returned.
390
391 The advantage of using v4l2_subdev is that it is a generic struct and does
392 not contain any knowledge about the underlying hardware. So a driver might
393 contain several subdevs that use an I2C bus, but also a subdev that is
394 controlled through GPIO pins. This distinction is only relevant when setting
395 up the device, but once the subdev is registered it is completely transparent.
396
397
398 V4L2 sub-device userspace API
399 -----------------------------
400
401 Beside exposing a kernel API through the v4l2_subdev_ops structure, V4L2
402 sub-devices can also be controlled directly by userspace applications.
403
404 Device nodes named v4l-subdevX can be created in /dev to access sub-devices
405 directly. If a sub-device supports direct userspace configuration it must set
406 the V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE flag before being registered.
407
408 After registering sub-devices, the v4l2_device driver can create device nodes
409 for all registered sub-devices marked with V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE by calling
410 v4l2_device_register_subdev_nodes(). Those device nodes will be automatically
411 removed when sub-devices are unregistered.
412
413 The device node handles a subset of the V4L2 API.
414
415 VIDIOC_QUERYCTRL
416 VIDIOC_QUERYMENU
417 VIDIOC_G_CTRL
418 VIDIOC_S_CTRL
419 VIDIOC_G_EXT_CTRLS
420 VIDIOC_S_EXT_CTRLS
421 VIDIOC_TRY_EXT_CTRLS
422
423         The controls ioctls are identical to the ones defined in V4L2. They
424         behave identically, with the only exception that they deal only with
425         controls implemented in the sub-device. Depending on the driver, those
426         controls can be also be accessed through one (or several) V4L2 device
427         nodes.
428
429 VIDIOC_DQEVENT
430 VIDIOC_SUBSCRIBE_EVENT
431 VIDIOC_UNSUBSCRIBE_EVENT
432
433         The events ioctls are identical to the ones defined in V4L2. They
434         behave identically, with the only exception that they deal only with
435         events generated by the sub-device. Depending on the driver, those
436         events can also be reported by one (or several) V4L2 device nodes.
437
438         Sub-device drivers that want to use events need to set the
439         V4L2_SUBDEV_USES_EVENTS v4l2_subdev::flags and initialize
440         v4l2_subdev::nevents to events queue depth before registering the
441         sub-device. After registration events can be queued as usual on the
442         v4l2_subdev::devnode device node.
443
444         To properly support events, the poll() file operation is also
445         implemented.
446
447 Private ioctls
448
449         All ioctls not in the above list are passed directly to the sub-device
450         driver through the core::ioctl operation.
451
452
453 I2C sub-device drivers
454 ----------------------
455
456 Since these drivers are so common, special helper functions are available to
457 ease the use of these drivers (v4l2-common.h).
458
459 The recommended method of adding v4l2_subdev support to an I2C driver is to
460 embed the v4l2_subdev struct into the state struct that is created for each
461 I2C device instance. Very simple devices have no state struct and in that case
462 you can just create a v4l2_subdev directly.
463
464 A typical state struct would look like this (where 'chipname' is replaced by
465 the name of the chip):
466
467 struct chipname_state {
468         struct v4l2_subdev sd;
469         ...  /* additional state fields */
470 };
471
472 Initialize the v4l2_subdev struct as follows:
473
474         v4l2_i2c_subdev_init(&state->sd, client, subdev_ops);
475
476 This function will fill in all the fields of v4l2_subdev and ensure that the
477 v4l2_subdev and i2c_client both point to one another.
478
479 You should also add a helper inline function to go from a v4l2_subdev pointer
480 to a chipname_state struct:
481
482 static inline struct chipname_state *to_state(struct v4l2_subdev *sd)
483 {
484         return container_of(sd, struct chipname_state, sd);
485 }
486
487 Use this to go from the v4l2_subdev struct to the i2c_client struct:
488
489         struct i2c_client *client = v4l2_get_subdevdata(sd);
490
491 And this to go from an i2c_client to a v4l2_subdev struct:
492
493         struct v4l2_subdev *sd = i2c_get_clientdata(client);
494
495 Make sure to call v4l2_device_unregister_subdev(sd) when the remove() callback
496 is called. This will unregister the sub-device from the bridge driver. It is
497 safe to call this even if the sub-device was never registered.
498
499 You need to do this because when the bridge driver destroys the i2c adapter
500 the remove() callbacks are called of the i2c devices on that adapter.
501 After that the corresponding v4l2_subdev structures are invalid, so they
502 have to be unregistered first. Calling v4l2_device_unregister_subdev(sd)
503 from the remove() callback ensures that this is always done correctly.
504
505
506 The bridge driver also has some helper functions it can use:
507
508 struct v4l2_subdev *sd = v4l2_i2c_new_subdev(v4l2_dev, adapter,
509                "module_foo", "chipid", 0x36, NULL);
510
511 This loads the given module (can be NULL if no module needs to be loaded) and
512 calls i2c_new_device() with the given i2c_adapter and chip/address arguments.
513 If all goes well, then it registers the subdev with the v4l2_device.
514
515 You can also use the last argument of v4l2_i2c_new_subdev() to pass an array
516 of possible I2C addresses that it should probe. These probe addresses are
517 only used if the previous argument is 0. A non-zero argument means that you
518 know the exact i2c address so in that case no probing will take place.
519
520 Both functions return NULL if something went wrong.
521
522 Note that the chipid you pass to v4l2_i2c_new_subdev() is usually
523 the same as the module name. It allows you to specify a chip variant, e.g.
524 "saa7114" or "saa7115". In general though the i2c driver autodetects this.
525 The use of chipid is something that needs to be looked at more closely at a
526 later date. It differs between i2c drivers and as such can be confusing.
527 To see which chip variants are supported you can look in the i2c driver code
528 for the i2c_device_id table. This lists all the possibilities.
529
530 There are two more helper functions:
531
532 v4l2_i2c_new_subdev_cfg: this function adds new irq and platform_data
533 arguments and has both 'addr' and 'probed_addrs' arguments: if addr is not
534 0 then that will be used (non-probing variant), otherwise the probed_addrs
535 are probed.
536
537 For example: this will probe for address 0x10:
538
539 struct v4l2_subdev *sd = v4l2_i2c_new_subdev_cfg(v4l2_dev, adapter,
540                "module_foo", "chipid", 0, NULL, 0, I2C_ADDRS(0x10));
541
542 v4l2_i2c_new_subdev_board uses an i2c_board_info struct which is passed
543 to the i2c driver and replaces the irq, platform_data and addr arguments.
544
545 If the subdev supports the s_config core ops, then that op is called with
546 the irq and platform_data arguments after the subdev was setup. The older
547 v4l2_i2c_new_(probed_)subdev functions will call s_config as well, but with
548 irq set to 0 and platform_data set to NULL.
549
550 struct video_device
551 -------------------
552
553 The actual device nodes in the /dev directory are created using the
554 video_device struct (v4l2-dev.h). This struct can either be allocated
555 dynamically or embedded in a larger struct.
556
557 To allocate it dynamically use:
558
559         struct video_device *vdev = video_device_alloc();
560
561         if (vdev == NULL)
562                 return -ENOMEM;
563
564         vdev->release = video_device_release;
565
566 If you embed it in a larger struct, then you must set the release()
567 callback to your own function:
568
569         struct video_device *vdev = &my_vdev->vdev;
570
571         vdev->release = my_vdev_release;
572
573 The release callback must be set and it is called when the last user
574 of the video device exits.
575
576 The default video_device_release() callback just calls kfree to free the
577 allocated memory.
578
579 You should also set these fields:
580
581 - v4l2_dev: set to the v4l2_device parent device.
582
583 - name: set to something descriptive and unique.
584
585 - vfl_dir: set this to VFL_DIR_RX for capture devices (VFL_DIR_RX has value 0,
586   so this is normally already the default), set to VFL_DIR_TX for output
587   devices and VFL_DIR_M2M for mem2mem (codec) devices.
588
589 - fops: set to the v4l2_file_operations struct.
590
591 - ioctl_ops: if you use the v4l2_ioctl_ops to simplify ioctl maintenance
592   (highly recommended to use this and it might become compulsory in the
593   future!), then set this to your v4l2_ioctl_ops struct. The vfl_type and
594   vfl_dir fields are used to disable ops that do not match the type/dir
595   combination. E.g. VBI ops are disabled for non-VBI nodes, and output ops
596   are disabled for a capture device. This makes it possible to provide
597   just one v4l2_ioctl_ops struct for both vbi and video nodes.
598
599 - lock: leave to NULL if you want to do all the locking in the driver.
600   Otherwise you give it a pointer to a struct mutex_lock and before the
601   unlocked_ioctl file operation is called this lock will be taken by the
602   core and released afterwards. See the next section for more details.
603
604 - queue: a pointer to the struct vb2_queue associated with this device node.
605   If queue is non-NULL, and queue->lock is non-NULL, then queue->lock is
606   used for the queuing ioctls (VIDIOC_REQBUFS, CREATE_BUFS, QBUF, DQBUF,
607   QUERYBUF, PREPARE_BUF, STREAMON and STREAMOFF) instead of the lock above.
608   That way the vb2 queuing framework does not have to wait for other ioctls.
609   This queue pointer is also used by the vb2 helper functions to check for
610   queuing ownership (i.e. is the filehandle calling it allowed to do the
611   operation).
612
613 - prio: keeps track of the priorities. Used to implement VIDIOC_G/S_PRIORITY.
614   If left to NULL, then it will use the struct v4l2_prio_state in v4l2_device.
615   If you want to have a separate priority state per (group of) device node(s),
616   then you can point it to your own struct v4l2_prio_state.
617
618 - parent: you only set this if v4l2_device was registered with NULL as
619   the parent device struct. This only happens in cases where one hardware
620   device has multiple PCI devices that all share the same v4l2_device core.
621
622   The cx88 driver is an example of this: one core v4l2_device struct, but
623   it is used by both an raw video PCI device (cx8800) and a MPEG PCI device
624   (cx8802). Since the v4l2_device cannot be associated with a particular
625   PCI device it is setup without a parent device. But when the struct
626   video_device is setup you do know which parent PCI device to use.
627
628 - flags: optional. Set to V4L2_FL_USE_FH_PRIO if you want to let the framework
629   handle the VIDIOC_G/S_PRIORITY ioctls. This requires that you use struct
630   v4l2_fh. Eventually this flag will disappear once all drivers use the core
631   priority handling. But for now it has to be set explicitly.
632
633 If you use v4l2_ioctl_ops, then you should set .unlocked_ioctl to video_ioctl2
634 in your v4l2_file_operations struct.
635
636 Do not use .ioctl! This is deprecated and will go away in the future.
637
638 In some cases you want to tell the core that a function you had specified in
639 your v4l2_ioctl_ops should be ignored. You can mark such ioctls by calling this
640 function before video_device_register is called:
641
642 void v4l2_disable_ioctl(struct video_device *vdev, unsigned int cmd);
643
644 This tends to be needed if based on external factors (e.g. which card is
645 being used) you want to turns off certain features in v4l2_ioctl_ops without
646 having to make a new struct.
647
648 The v4l2_file_operations struct is a subset of file_operations. The main
649 difference is that the inode argument is omitted since it is never used.
650
651 If integration with the media framework is needed, you must initialize the
652 media_entity struct embedded in the video_device struct (entity field) by
653 calling media_entity_init():
654
655         struct media_pad *pad = &my_vdev->pad;
656         int err;
657
658         err = media_entity_init(&vdev->entity, 1, pad, 0);
659
660 The pads array must have been previously initialized. There is no need to
661 manually set the struct media_entity type and name fields.
662
663 A reference to the entity will be automatically acquired/released when the
664 video device is opened/closed.
665
666 ioctls and locking
667 ------------------
668
669 The V4L core provides optional locking services. The main service is the
670 lock field in struct video_device, which is a pointer to a mutex. If you set
671 this pointer, then that will be used by unlocked_ioctl to serialize all ioctls.
672
673 If you are using the videobuf2 framework, then there is a second lock that you
674 can set: video_device->queue->lock. If set, then this lock will be used instead
675 of video_device->lock to serialize all queuing ioctls (see the previous section
676 for the full list of those ioctls).
677
678 The advantage of using a different lock for the queuing ioctls is that for some
679 drivers (particularly USB drivers) certain commands such as setting controls
680 can take a long time, so you want to use a separate lock for the buffer queuing
681 ioctls. That way your VIDIOC_DQBUF doesn't stall because the driver is busy
682 changing the e.g. exposure of the webcam.
683
684 Of course, you can always do all the locking yourself by leaving both lock
685 pointers at NULL.
686
687 If you use the old videobuf then you must pass the video_device lock to the
688 videobuf queue initialize function: if videobuf has to wait for a frame to
689 arrive, then it will temporarily unlock the lock and relock it afterwards. If
690 your driver also waits in the code, then you should do the same to allow other
691 processes to access the device node while the first process is waiting for
692 something.
693
694 In the case of videobuf2 you will need to implement the wait_prepare and
695 wait_finish callbacks to unlock/lock if applicable. If you use the queue->lock
696 pointer, then you can use the helper functions vb2_ops_wait_prepare/finish.
697
698 The implementation of a hotplug disconnect should also take the lock from
699 video_device before calling v4l2_device_disconnect. If you are also using
700 video_device->queue->lock, then you have to first lock video_device->queue->lock
701 followed by video_device->lock. That way you can be sure no ioctl is running
702 when you call v4l2_device_disconnect.
703
704 video_device registration
705 -------------------------
706
707 Next you register the video device: this will create the character device
708 for you.
709
710         err = video_register_device(vdev, VFL_TYPE_GRABBER, -1);
711         if (err) {
712                 video_device_release(vdev); /* or kfree(my_vdev); */
713                 return err;
714         }
715
716 If the v4l2_device parent device has a non-NULL mdev field, the video device
717 entity will be automatically registered with the media device.
718
719 Which device is registered depends on the type argument. The following
720 types exist:
721
722 VFL_TYPE_GRABBER: videoX for video input/output devices
723 VFL_TYPE_VBI: vbiX for vertical blank data (i.e. closed captions, teletext)
724 VFL_TYPE_RADIO: radioX for radio tuners
725
726 The last argument gives you a certain amount of control over the device
727 device node number used (i.e. the X in videoX). Normally you will pass -1
728 to let the v4l2 framework pick the first free number. But sometimes users
729 want to select a specific node number. It is common that drivers allow
730 the user to select a specific device node number through a driver module
731 option. That number is then passed to this function and video_register_device
732 will attempt to select that device node number. If that number was already
733 in use, then the next free device node number will be selected and it
734 will send a warning to the kernel log.
735
736 Another use-case is if a driver creates many devices. In that case it can
737 be useful to place different video devices in separate ranges. For example,
738 video capture devices start at 0, video output devices start at 16.
739 So you can use the last argument to specify a minimum device node number
740 and the v4l2 framework will try to pick the first free number that is equal
741 or higher to what you passed. If that fails, then it will just pick the
742 first free number.
743
744 Since in this case you do not care about a warning about not being able
745 to select the specified device node number, you can call the function
746 video_register_device_no_warn() instead.
747
748 Whenever a device node is created some attributes are also created for you.
749 If you look in /sys/class/video4linux you see the devices. Go into e.g.
750 video0 and you will see 'name' and 'index' attributes. The 'name' attribute
751 is the 'name' field of the video_device struct.
752
753 The 'index' attribute is the index of the device node: for each call to
754 video_register_device() the index is just increased by 1. The first video
755 device node you register always starts with index 0.
756
757 Users can setup udev rules that utilize the index attribute to make fancy
758 device names (e.g. 'mpegX' for MPEG video capture device nodes).
759
760 After the device was successfully registered, then you can use these fields:
761
762 - vfl_type: the device type passed to video_register_device.
763 - minor: the assigned device minor number.
764 - num: the device node number (i.e. the X in videoX).
765 - index: the device index number.
766
767 If the registration failed, then you need to call video_device_release()
768 to free the allocated video_device struct, or free your own struct if the
769 video_device was embedded in it. The vdev->release() callback will never
770 be called if the registration failed, nor should you ever attempt to
771 unregister the device if the registration failed.
772
773
774 video_device cleanup
775 --------------------
776
777 When the video device nodes have to be removed, either during the unload
778 of the driver or because the USB device was disconnected, then you should
779 unregister them:
780
781         video_unregister_device(vdev);
782
783 This will remove the device nodes from sysfs (causing udev to remove them
784 from /dev).
785
786 After video_unregister_device() returns no new opens can be done. However,
787 in the case of USB devices some application might still have one of these
788 device nodes open. So after the unregister all file operations (except
789 release, of course) will return an error as well.
790
791 When the last user of the video device node exits, then the vdev->release()
792 callback is called and you can do the final cleanup there.
793
794 Don't forget to cleanup the media entity associated with the video device if
795 it has been initialized:
796
797         media_entity_cleanup(&vdev->entity);
798
799 This can be done from the release callback.
800
801
802 video_device helper functions
803 -----------------------------
804
805 There are a few useful helper functions:
806
807 - file/video_device private data
808
809 You can set/get driver private data in the video_device struct using:
810
811 void *video_get_drvdata(struct video_device *vdev);
812 void video_set_drvdata(struct video_device *vdev, void *data);
813
814 Note that you can safely call video_set_drvdata() before calling
815 video_register_device().
816
817 And this function:
818
819 struct video_device *video_devdata(struct file *file);
820
821 returns the video_device belonging to the file struct.
822
823 The video_drvdata function combines video_get_drvdata with video_devdata:
824
825 void *video_drvdata(struct file *file);
826
827 You can go from a video_device struct to the v4l2_device struct using:
828
829 struct v4l2_device *v4l2_dev = vdev->v4l2_dev;
830
831 - Device node name
832
833 The video_device node kernel name can be retrieved using
834
835 const char *video_device_node_name(struct video_device *vdev);
836
837 The name is used as a hint by userspace tools such as udev. The function
838 should be used where possible instead of accessing the video_device::num and
839 video_device::minor fields.
840
841
842 video buffer helper functions
843 -----------------------------
844
845 The v4l2 core API provides a set of standard methods (called "videobuf")
846 for dealing with video buffers. Those methods allow a driver to implement
847 read(), mmap() and overlay() in a consistent way.  There are currently
848 methods for using video buffers on devices that supports DMA with
849 scatter/gather method (videobuf-dma-sg), DMA with linear access
850 (videobuf-dma-contig), and vmalloced buffers, mostly used on USB drivers
851 (videobuf-vmalloc).
852
853 Please see Documentation/video4linux/videobuf for more information on how
854 to use the videobuf layer.
855
856 struct v4l2_fh
857 --------------
858
859 struct v4l2_fh provides a way to easily keep file handle specific data
860 that is used by the V4L2 framework. New drivers must use struct v4l2_fh
861 since it is also used to implement priority handling (VIDIOC_G/S_PRIORITY)
862 if the video_device flag V4L2_FL_USE_FH_PRIO is also set.
863
864 The users of v4l2_fh (in the V4L2 framework, not the driver) know
865 whether a driver uses v4l2_fh as its file->private_data pointer by
866 testing the V4L2_FL_USES_V4L2_FH bit in video_device->flags. This bit is
867 set whenever v4l2_fh_init() is called.
868
869 struct v4l2_fh is allocated as a part of the driver's own file handle
870 structure and file->private_data is set to it in the driver's open
871 function by the driver.
872
873 In many cases the struct v4l2_fh will be embedded in a larger structure.
874 In that case you should call v4l2_fh_init+v4l2_fh_add in open() and
875 v4l2_fh_del+v4l2_fh_exit in release().
876
877 Drivers can extract their own file handle structure by using the container_of
878 macro. Example:
879
880 struct my_fh {
881         int blah;
882         struct v4l2_fh fh;
883 };
884
885 ...
886
887 int my_open(struct file *file)
888 {
889         struct my_fh *my_fh;
890         struct video_device *vfd;
891         int ret;
892
893         ...
894
895         my_fh = kzalloc(sizeof(*my_fh), GFP_KERNEL);
896
897         ...
898
899         v4l2_fh_init(&my_fh->fh, vfd);
900
901         ...
902
903         file->private_data = &my_fh->fh;
904         v4l2_fh_add(&my_fh->fh);
905         return 0;
906 }
907
908 int my_release(struct file *file)
909 {
910         struct v4l2_fh *fh = file->private_data;
911         struct my_fh *my_fh = container_of(fh, struct my_fh, fh);
912
913         ...
914         v4l2_fh_del(&my_fh->fh);
915         v4l2_fh_exit(&my_fh->fh);
916         kfree(my_fh);
917         return 0;
918 }
919
920 Below is a short description of the v4l2_fh functions used:
921
922 void v4l2_fh_init(struct v4l2_fh *fh, struct video_device *vdev)
923
924   Initialise the file handle. This *MUST* be performed in the driver's
925   v4l2_file_operations->open() handler.
926
927 void v4l2_fh_add(struct v4l2_fh *fh)
928
929   Add a v4l2_fh to video_device file handle list. Must be called once the
930   file handle is completely initialized.
931
932 void v4l2_fh_del(struct v4l2_fh *fh)
933
934   Unassociate the file handle from video_device(). The file handle
935   exit function may now be called.
936
937 void v4l2_fh_exit(struct v4l2_fh *fh)
938
939   Uninitialise the file handle. After uninitialisation the v4l2_fh
940   memory can be freed.
941
942
943 If struct v4l2_fh is not embedded, then you can use these helper functions:
944
945 int v4l2_fh_open(struct file *filp)
946
947   This allocates a struct v4l2_fh, initializes it and adds it to the struct
948   video_device associated with the file struct.
949
950 int v4l2_fh_release(struct file *filp)
951
952   This deletes it from the struct video_device associated with the file
953   struct, uninitialised the v4l2_fh and frees it.
954
955 These two functions can be plugged into the v4l2_file_operation's open() and
956 release() ops.
957
958
959 Several drivers need to do something when the first file handle is opened and
960 when the last file handle closes. Two helper functions were added to check
961 whether the v4l2_fh struct is the only open filehandle of the associated
962 device node:
963
964 int v4l2_fh_is_singular(struct v4l2_fh *fh)
965
966   Returns 1 if the file handle is the only open file handle, else 0.
967
968 int v4l2_fh_is_singular_file(struct file *filp)
969
970   Same, but it calls v4l2_fh_is_singular with filp->private_data.
971
972
973 V4L2 events
974 -----------
975
976 The V4L2 events provide a generic way to pass events to user space.
977 The driver must use v4l2_fh to be able to support V4L2 events.
978
979 Events are defined by a type and an optional ID. The ID may refer to a V4L2
980 object such as a control ID. If unused, then the ID is 0.
981
982 When the user subscribes to an event the driver will allocate a number of
983 kevent structs for that event. So every (type, ID) event tuple will have
984 its own set of kevent structs. This guarantees that if a driver is generating
985 lots of events of one type in a short time, then that will not overwrite
986 events of another type.
987
988 But if you get more events of one type than the number of kevents that were
989 reserved, then the oldest event will be dropped and the new one added.
990
991 Furthermore, the internal struct v4l2_subscribed_event has merge() and
992 replace() callbacks which drivers can set. These callbacks are called when
993 a new event is raised and there is no more room. The replace() callback
994 allows you to replace the payload of the old event with that of the new event,
995 merging any relevant data from the old payload into the new payload that
996 replaces it. It is called when this event type has only one kevent struct
997 allocated. The merge() callback allows you to merge the oldest event payload
998 into that of the second-oldest event payload. It is called when there are two
999 or more kevent structs allocated.
1000
1001 This way no status information is lost, just the intermediate steps leading
1002 up to that state.
1003
1004 A good example of these replace/merge callbacks is in v4l2-event.c:
1005 ctrls_replace() and ctrls_merge() callbacks for the control event.
1006
1007 Note: these callbacks can be called from interrupt context, so they must be
1008 fast.
1009
1010 Useful functions:
1011
1012 void v4l2_event_queue(struct video_device *vdev, const struct v4l2_event *ev)
1013
1014   Queue events to video device. The driver's only responsibility is to fill
1015   in the type and the data fields. The other fields will be filled in by
1016   V4L2.
1017
1018 int v4l2_event_subscribe(struct v4l2_fh *fh,
1019                          struct v4l2_event_subscription *sub, unsigned elems,
1020                          const struct v4l2_subscribed_event_ops *ops)
1021
1022   The video_device->ioctl_ops->vidioc_subscribe_event must check the driver
1023   is able to produce events with specified event id. Then it calls
1024   v4l2_event_subscribe() to subscribe the event.
1025
1026   The elems argument is the size of the event queue for this event. If it is 0,
1027   then the framework will fill in a default value (this depends on the event
1028   type).
1029
1030   The ops argument allows the driver to specify a number of callbacks:
1031   * add:     called when a new listener gets added (subscribing to the same
1032              event twice will only cause this callback to get called once)
1033   * del:     called when a listener stops listening
1034   * replace: replace event 'old' with event 'new'.
1035   * merge:   merge event 'old' into event 'new'.
1036   All 4 callbacks are optional, if you don't want to specify any callbacks
1037   the ops argument itself maybe NULL.
1038
1039 int v4l2_event_unsubscribe(struct v4l2_fh *fh,
1040                            struct v4l2_event_subscription *sub)
1041
1042   vidioc_unsubscribe_event in struct v4l2_ioctl_ops. A driver may use
1043   v4l2_event_unsubscribe() directly unless it wants to be involved in
1044   unsubscription process.
1045
1046   The special type V4L2_EVENT_ALL may be used to unsubscribe all events. The
1047   drivers may want to handle this in a special way.
1048
1049 int v4l2_event_pending(struct v4l2_fh *fh)
1050
1051   Returns the number of pending events. Useful when implementing poll.
1052
1053 Events are delivered to user space through the poll system call. The driver
1054 can use v4l2_fh->wait (a wait_queue_head_t) as the argument for poll_wait().
1055
1056 There are standard and private events. New standard events must use the
1057 smallest available event type. The drivers must allocate their events from
1058 their own class starting from class base. Class base is
1059 V4L2_EVENT_PRIVATE_START + n * 1000 where n is the lowest available number.
1060 The first event type in the class is reserved for future use, so the first
1061 available event type is 'class base + 1'.
1062
1063 An example on how the V4L2 events may be used can be found in the OMAP
1064 3 ISP driver (drivers/media/platform/omap3isp).