Revert "drm/dp_mst: Remove single tx msg restriction."
[linux-2.6-microblaze.git] / drivers / gpu / drm / drm_blend.c
1 /*
2  * Copyright (C) 2016 Samsung Electronics Co.Ltd
3  * Authors:
4  *      Marek Szyprowski <m.szyprowski@samsung.com>
5  *
6  * DRM core plane blending related functions
7  *
8  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
9  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
10  * the above copyright notice appear in all copies and that both that copyright
11  * notice and this permission notice appear in supporting documentation, and
12  * that the name of the copyright holders not be used in advertising or
13  * publicity pertaining to distribution of the software without specific,
14  * written prior permission.  The copyright holders make no representations
15  * about the suitability of this software for any purpose.  It is provided "as
16  * is" without express or implied warranty.
17  *
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22  * DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER
23  * TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE
24  * OF THIS SOFTWARE.
25  */
26
27 #include <linux/export.h>
28 #include <linux/slab.h>
29 #include <linux/sort.h>
30
31 #include <drm/drm_atomic.h>
32 #include <drm/drm_blend.h>
33 #include <drm/drm_device.h>
34 #include <drm/drm_print.h>
35
36 #include "drm_crtc_internal.h"
37
38 /**
39  * DOC: overview
40  *
41  * The basic plane composition model supported by standard plane properties only
42  * has a source rectangle (in logical pixels within the &drm_framebuffer), with
43  * sub-pixel accuracy, which is scaled up to a pixel-aligned destination
44  * rectangle in the visible area of a &drm_crtc. The visible area of a CRTC is
45  * defined by the horizontal and vertical visible pixels (stored in @hdisplay
46  * and @vdisplay) of the requested mode (stored in &drm_crtc_state.mode). These
47  * two rectangles are both stored in the &drm_plane_state.
48  *
49  * For the atomic ioctl the following standard (atomic) properties on the plane object
50  * encode the basic plane composition model:
51  *
52  * SRC_X:
53  *      X coordinate offset for the source rectangle within the
54  *      &drm_framebuffer, in 16.16 fixed point. Must be positive.
55  * SRC_Y:
56  *      Y coordinate offset for the source rectangle within the
57  *      &drm_framebuffer, in 16.16 fixed point. Must be positive.
58  * SRC_W:
59  *      Width for the source rectangle within the &drm_framebuffer, in 16.16
60  *      fixed point. SRC_X plus SRC_W must be within the width of the source
61  *      framebuffer. Must be positive.
62  * SRC_H:
63  *      Height for the source rectangle within the &drm_framebuffer, in 16.16
64  *      fixed point. SRC_Y plus SRC_H must be within the height of the source
65  *      framebuffer. Must be positive.
66  * CRTC_X:
67  *      X coordinate offset for the destination rectangle. Can be negative.
68  * CRTC_Y:
69  *      Y coordinate offset for the destination rectangle. Can be negative.
70  * CRTC_W:
71  *      Width for the destination rectangle. CRTC_X plus CRTC_W can extend past
72  *      the currently visible horizontal area of the &drm_crtc.
73  * CRTC_H:
74  *      Height for the destination rectangle. CRTC_Y plus CRTC_H can extend past
75  *      the currently visible vertical area of the &drm_crtc.
76  * FB_ID:
77  *      Mode object ID of the &drm_framebuffer this plane should scan out.
78  * CRTC_ID:
79  *      Mode object ID of the &drm_crtc this plane should be connected to.
80  *
81  * Note that the source rectangle must fully lie within the bounds of the
82  * &drm_framebuffer. The destination rectangle can lie outside of the visible
83  * area of the current mode of the CRTC. It must be apprpriately clipped by the
84  * driver, which can be done by calling drm_plane_helper_check_update(). Drivers
85  * are also allowed to round the subpixel sampling positions appropriately, but
86  * only to the next full pixel. No pixel outside of the source rectangle may
87  * ever be sampled, which is important when applying more sophisticated
88  * filtering than just a bilinear one when scaling. The filtering mode when
89  * scaling is unspecified.
90  *
91  * On top of this basic transformation additional properties can be exposed by
92  * the driver:
93  *
94  * alpha:
95  *      Alpha is setup with drm_plane_create_alpha_property(). It controls the
96  *      plane-wide opacity, from transparent (0) to opaque (0xffff). It can be
97  *      combined with pixel alpha.
98  *      The pixel values in the framebuffers are expected to not be
99  *      pre-multiplied by the global alpha associated to the plane.
100  *
101  * rotation:
102  *      Rotation is set up with drm_plane_create_rotation_property(). It adds a
103  *      rotation and reflection step between the source and destination rectangles.
104  *      Without this property the rectangle is only scaled, but not rotated or
105  *      reflected.
106  *
107  *      Possbile values:
108  *
109  *      "rotate-<degrees>":
110  *              Signals that a drm plane is rotated <degrees> degrees in counter
111  *              clockwise direction.
112  *
113  *      "reflect-<axis>":
114  *              Signals that the contents of a drm plane is reflected along the
115  *              <axis> axis, in the same way as mirroring.
116  *
117  *      reflect-x::
118  *
119  *                      |o |    | o|
120  *                      |  | -> |  |
121  *                      | v|    |v |
122  *
123  *      reflect-y::
124  *
125  *                      |o |    | ^|
126  *                      |  | -> |  |
127  *                      | v|    |o |
128  *
129  * zpos:
130  *      Z position is set up with drm_plane_create_zpos_immutable_property() and
131  *      drm_plane_create_zpos_property(). It controls the visibility of overlapping
132  *      planes. Without this property the primary plane is always below the cursor
133  *      plane, and ordering between all other planes is undefined. The positive
134  *      Z axis points towards the user, i.e. planes with lower Z position values
135  *      are underneath planes with higher Z position values. Two planes with the
136  *      same Z position value have undefined ordering. Note that the Z position
137  *      value can also be immutable, to inform userspace about the hard-coded
138  *      stacking of planes, see drm_plane_create_zpos_immutable_property().
139  *
140  * pixel blend mode:
141  *      Pixel blend mode is set up with drm_plane_create_blend_mode_property().
142  *      It adds a blend mode for alpha blending equation selection, describing
143  *      how the pixels from the current plane are composited with the
144  *      background.
145  *
146  *       Three alpha blending equations are defined:
147  *
148  *       "None":
149  *               Blend formula that ignores the pixel alpha::
150  *
151  *                       out.rgb = plane_alpha * fg.rgb +
152  *                               (1 - plane_alpha) * bg.rgb
153  *
154  *       "Pre-multiplied":
155  *               Blend formula that assumes the pixel color values
156  *               have been already pre-multiplied with the alpha
157  *               channel values::
158  *
159  *                       out.rgb = plane_alpha * fg.rgb +
160  *                               (1 - (plane_alpha * fg.alpha)) * bg.rgb
161  *
162  *       "Coverage":
163  *               Blend formula that assumes the pixel color values have not
164  *               been pre-multiplied and will do so when blending them to the
165  *               background color values::
166  *
167  *                       out.rgb = plane_alpha * fg.alpha * fg.rgb +
168  *                               (1 - (plane_alpha * fg.alpha)) * bg.rgb
169  *
170  *       Using the following symbols:
171  *
172  *       "fg.rgb":
173  *               Each of the RGB component values from the plane's pixel
174  *       "fg.alpha":
175  *               Alpha component value from the plane's pixel. If the plane's
176  *               pixel format has no alpha component, then this is assumed to be
177  *               1.0. In these cases, this property has no effect, as all three
178  *               equations become equivalent.
179  *       "bg.rgb":
180  *               Each of the RGB component values from the background
181  *       "plane_alpha":
182  *               Plane alpha value set by the plane "alpha" property. If the
183  *               plane does not expose the "alpha" property, then this is
184  *               assumed to be 1.0
185  *
186  * IN_FORMATS:
187  *      Blob property which contains the set of buffer format and modifier
188  *      pairs supported by this plane. The blob is a drm_format_modifier_blob
189  *      struct. Without this property the plane doesn't support buffers with
190  *      modifiers. Userspace cannot change this property.
191  *
192  * Note that all the property extensions described here apply either to the
193  * plane or the CRTC (e.g. for the background color, which currently is not
194  * exposed and assumed to be black).
195  */
196
197 /**
198  * drm_plane_create_alpha_property - create a new alpha property
199  * @plane: drm plane
200  *
201  * This function creates a generic, mutable, alpha property and enables support
202  * for it in the DRM core. It is attached to @plane.
203  *
204  * The alpha property will be allowed to be within the bounds of 0
205  * (transparent) to 0xffff (opaque).
206  *
207  * Returns:
208  * 0 on success, negative error code on failure.
209  */
210 int drm_plane_create_alpha_property(struct drm_plane *plane)
211 {
212         struct drm_property *prop;
213
214         prop = drm_property_create_range(plane->dev, 0, "alpha",
215                                          0, DRM_BLEND_ALPHA_OPAQUE);
216         if (!prop)
217                 return -ENOMEM;
218
219         drm_object_attach_property(&plane->base, prop, DRM_BLEND_ALPHA_OPAQUE);
220         plane->alpha_property = prop;
221
222         if (plane->state)
223                 plane->state->alpha = DRM_BLEND_ALPHA_OPAQUE;
224
225         return 0;
226 }
227 EXPORT_SYMBOL(drm_plane_create_alpha_property);
228
229 /**
230  * drm_plane_create_rotation_property - create a new rotation property
231  * @plane: drm plane
232  * @rotation: initial value of the rotation property
233  * @supported_rotations: bitmask of supported rotations and reflections
234  *
235  * This creates a new property with the selected support for transformations.
236  *
237  * Since a rotation by 180° degress is the same as reflecting both along the x
238  * and the y axis the rotation property is somewhat redundant. Drivers can use
239  * drm_rotation_simplify() to normalize values of this property.
240  *
241  * The property exposed to userspace is a bitmask property (see
242  * drm_property_create_bitmask()) called "rotation" and has the following
243  * bitmask enumaration values:
244  *
245  * DRM_MODE_ROTATE_0:
246  *      "rotate-0"
247  * DRM_MODE_ROTATE_90:
248  *      "rotate-90"
249  * DRM_MODE_ROTATE_180:
250  *      "rotate-180"
251  * DRM_MODE_ROTATE_270:
252  *      "rotate-270"
253  * DRM_MODE_REFLECT_X:
254  *      "reflect-x"
255  * DRM_MODE_REFLECT_Y:
256  *      "reflect-y"
257  *
258  * Rotation is the specified amount in degrees in counter clockwise direction,
259  * the X and Y axis are within the source rectangle, i.e.  the X/Y axis before
260  * rotation. After reflection, the rotation is applied to the image sampled from
261  * the source rectangle, before scaling it to fit the destination rectangle.
262  */
263 int drm_plane_create_rotation_property(struct drm_plane *plane,
264                                        unsigned int rotation,
265                                        unsigned int supported_rotations)
266 {
267         static const struct drm_prop_enum_list props[] = {
268                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_ROTATE_0) - 1,   "rotate-0" },
269                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_ROTATE_90) - 1,  "rotate-90" },
270                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_ROTATE_180) - 1, "rotate-180" },
271                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_ROTATE_270) - 1, "rotate-270" },
272                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_REFLECT_X) - 1,  "reflect-x" },
273                 { __builtin_ffs(DRM_MODE_REFLECT_Y) - 1,  "reflect-y" },
274         };
275         struct drm_property *prop;
276
277         WARN_ON((supported_rotations & DRM_MODE_ROTATE_MASK) == 0);
278         WARN_ON(!is_power_of_2(rotation & DRM_MODE_ROTATE_MASK));
279         WARN_ON(rotation & ~supported_rotations);
280
281         prop = drm_property_create_bitmask(plane->dev, 0, "rotation",
282                                            props, ARRAY_SIZE(props),
283                                            supported_rotations);
284         if (!prop)
285                 return -ENOMEM;
286
287         drm_object_attach_property(&plane->base, prop, rotation);
288
289         if (plane->state)
290                 plane->state->rotation = rotation;
291
292         plane->rotation_property = prop;
293
294         return 0;
295 }
296 EXPORT_SYMBOL(drm_plane_create_rotation_property);
297
298 /**
299  * drm_rotation_simplify() - Try to simplify the rotation
300  * @rotation: Rotation to be simplified
301  * @supported_rotations: Supported rotations
302  *
303  * Attempt to simplify the rotation to a form that is supported.
304  * Eg. if the hardware supports everything except DRM_MODE_REFLECT_X
305  * one could call this function like this:
306  *
307  * drm_rotation_simplify(rotation, DRM_MODE_ROTATE_0 |
308  *                       DRM_MODE_ROTATE_90 | DRM_MODE_ROTATE_180 |
309  *                       DRM_MODE_ROTATE_270 | DRM_MODE_REFLECT_Y);
310  *
311  * to eliminate the DRM_MODE_ROTATE_X flag. Depending on what kind of
312  * transforms the hardware supports, this function may not
313  * be able to produce a supported transform, so the caller should
314  * check the result afterwards.
315  */
316 unsigned int drm_rotation_simplify(unsigned int rotation,
317                                    unsigned int supported_rotations)
318 {
319         if (rotation & ~supported_rotations) {
320                 rotation ^= DRM_MODE_REFLECT_X | DRM_MODE_REFLECT_Y;
321                 rotation = (rotation & DRM_MODE_REFLECT_MASK) |
322                            BIT((ffs(rotation & DRM_MODE_ROTATE_MASK) + 1)
323                            % 4);
324         }
325
326         return rotation;
327 }
328 EXPORT_SYMBOL(drm_rotation_simplify);
329
330 /**
331  * drm_plane_create_zpos_property - create mutable zpos property
332  * @plane: drm plane
333  * @zpos: initial value of zpos property
334  * @min: minimal possible value of zpos property
335  * @max: maximal possible value of zpos property
336  *
337  * This function initializes generic mutable zpos property and enables support
338  * for it in drm core. Drivers can then attach this property to planes to enable
339  * support for configurable planes arrangement during blending operation.
340  * Drivers that attach a mutable zpos property to any plane should call the
341  * drm_atomic_normalize_zpos() helper during their implementation of
342  * &drm_mode_config_funcs.atomic_check(), which will update the normalized zpos
343  * values and store them in &drm_plane_state.normalized_zpos. Usually min
344  * should be set to 0 and max to maximal number of planes for given crtc - 1.
345  *
346  * If zpos of some planes cannot be changed (like fixed background or
347  * cursor/topmost planes), driver should adjust min/max values and assign those
348  * planes immutable zpos property with lower or higher values (for more
349  * information, see drm_plane_create_zpos_immutable_property() function). In such
350  * case driver should also assign proper initial zpos values for all planes in
351  * its plane_reset() callback, so the planes will be always sorted properly.
352  *
353  * See also drm_atomic_normalize_zpos().
354  *
355  * The property exposed to userspace is called "zpos".
356  *
357  * Returns:
358  * Zero on success, negative errno on failure.
359  */
360 int drm_plane_create_zpos_property(struct drm_plane *plane,
361                                    unsigned int zpos,
362                                    unsigned int min, unsigned int max)
363 {
364         struct drm_property *prop;
365
366         prop = drm_property_create_range(plane->dev, 0, "zpos", min, max);
367         if (!prop)
368                 return -ENOMEM;
369
370         drm_object_attach_property(&plane->base, prop, zpos);
371
372         plane->zpos_property = prop;
373
374         if (plane->state) {
375                 plane->state->zpos = zpos;
376                 plane->state->normalized_zpos = zpos;
377         }
378
379         return 0;
380 }
381 EXPORT_SYMBOL(drm_plane_create_zpos_property);
382
383 /**
384  * drm_plane_create_zpos_immutable_property - create immuttable zpos property
385  * @plane: drm plane
386  * @zpos: value of zpos property
387  *
388  * This function initializes generic immutable zpos property and enables
389  * support for it in drm core. Using this property driver lets userspace
390  * to get the arrangement of the planes for blending operation and notifies
391  * it that the hardware (or driver) doesn't support changing of the planes'
392  * order. For mutable zpos see drm_plane_create_zpos_property().
393  *
394  * The property exposed to userspace is called "zpos".
395  *
396  * Returns:
397  * Zero on success, negative errno on failure.
398  */
399 int drm_plane_create_zpos_immutable_property(struct drm_plane *plane,
400                                              unsigned int zpos)
401 {
402         struct drm_property *prop;
403
404         prop = drm_property_create_range(plane->dev, DRM_MODE_PROP_IMMUTABLE,
405                                          "zpos", zpos, zpos);
406         if (!prop)
407                 return -ENOMEM;
408
409         drm_object_attach_property(&plane->base, prop, zpos);
410
411         plane->zpos_property = prop;
412
413         if (plane->state) {
414                 plane->state->zpos = zpos;
415                 plane->state->normalized_zpos = zpos;
416         }
417
418         return 0;
419 }
420 EXPORT_SYMBOL(drm_plane_create_zpos_immutable_property);
421
422 static int drm_atomic_state_zpos_cmp(const void *a, const void *b)
423 {
424         const struct drm_plane_state *sa = *(struct drm_plane_state **)a;
425         const struct drm_plane_state *sb = *(struct drm_plane_state **)b;
426
427         if (sa->zpos != sb->zpos)
428                 return sa->zpos - sb->zpos;
429         else
430                 return sa->plane->base.id - sb->plane->base.id;
431 }
432
433 static int drm_atomic_helper_crtc_normalize_zpos(struct drm_crtc *crtc,
434                                           struct drm_crtc_state *crtc_state)
435 {
436         struct drm_atomic_state *state = crtc_state->state;
437         struct drm_device *dev = crtc->dev;
438         int total_planes = dev->mode_config.num_total_plane;
439         struct drm_plane_state **states;
440         struct drm_plane *plane;
441         int i, n = 0;
442         int ret = 0;
443
444         DRM_DEBUG_ATOMIC("[CRTC:%d:%s] calculating normalized zpos values\n",
445                          crtc->base.id, crtc->name);
446
447         states = kmalloc_array(total_planes, sizeof(*states), GFP_KERNEL);
448         if (!states)
449                 return -ENOMEM;
450
451         /*
452          * Normalization process might create new states for planes which
453          * normalized_zpos has to be recalculated.
454          */
455         drm_for_each_plane_mask(plane, dev, crtc_state->plane_mask) {
456                 struct drm_plane_state *plane_state =
457                         drm_atomic_get_plane_state(state, plane);
458                 if (IS_ERR(plane_state)) {
459                         ret = PTR_ERR(plane_state);
460                         goto done;
461                 }
462                 states[n++] = plane_state;
463                 DRM_DEBUG_ATOMIC("[PLANE:%d:%s] processing zpos value %d\n",
464                                  plane->base.id, plane->name,
465                                  plane_state->zpos);
466         }
467
468         sort(states, n, sizeof(*states), drm_atomic_state_zpos_cmp, NULL);
469
470         for (i = 0; i < n; i++) {
471                 plane = states[i]->plane;
472
473                 states[i]->normalized_zpos = i;
474                 DRM_DEBUG_ATOMIC("[PLANE:%d:%s] normalized zpos value %d\n",
475                                  plane->base.id, plane->name, i);
476         }
477         crtc_state->zpos_changed = true;
478
479 done:
480         kfree(states);
481         return ret;
482 }
483
484 /**
485  * drm_atomic_normalize_zpos - calculate normalized zpos values for all crtcs
486  * @dev: DRM device
487  * @state: atomic state of DRM device
488  *
489  * This function calculates normalized zpos value for all modified planes in
490  * the provided atomic state of DRM device.
491  *
492  * For every CRTC this function checks new states of all planes assigned to
493  * it and calculates normalized zpos value for these planes. Planes are compared
494  * first by their zpos values, then by plane id (if zpos is equal). The plane
495  * with lowest zpos value is at the bottom. The &drm_plane_state.normalized_zpos
496  * is then filled with unique values from 0 to number of active planes in crtc
497  * minus one.
498  *
499  * RETURNS
500  * Zero for success or -errno
501  */
502 int drm_atomic_normalize_zpos(struct drm_device *dev,
503                               struct drm_atomic_state *state)
504 {
505         struct drm_crtc *crtc;
506         struct drm_crtc_state *old_crtc_state, *new_crtc_state;
507         struct drm_plane *plane;
508         struct drm_plane_state *old_plane_state, *new_plane_state;
509         int i, ret = 0;
510
511         for_each_oldnew_plane_in_state(state, plane, old_plane_state, new_plane_state, i) {
512                 crtc = new_plane_state->crtc;
513                 if (!crtc)
514                         continue;
515                 if (old_plane_state->zpos != new_plane_state->zpos) {
516                         new_crtc_state = drm_atomic_get_new_crtc_state(state, crtc);
517                         new_crtc_state->zpos_changed = true;
518                 }
519         }
520
521         for_each_oldnew_crtc_in_state(state, crtc, old_crtc_state, new_crtc_state, i) {
522                 if (old_crtc_state->plane_mask != new_crtc_state->plane_mask ||
523                     new_crtc_state->zpos_changed) {
524                         ret = drm_atomic_helper_crtc_normalize_zpos(crtc,
525                                                                     new_crtc_state);
526                         if (ret)
527                                 return ret;
528                 }
529         }
530         return 0;
531 }
532 EXPORT_SYMBOL(drm_atomic_normalize_zpos);
533
534 /**
535  * drm_plane_create_blend_mode_property - create a new blend mode property
536  * @plane: drm plane
537  * @supported_modes: bitmask of supported modes, must include
538  *                   BIT(DRM_MODE_BLEND_PREMULTI). Current DRM assumption is
539  *                   that alpha is premultiplied, and old userspace can break if
540  *                   the property defaults to anything else.
541  *
542  * This creates a new property describing the blend mode.
543  *
544  * The property exposed to userspace is an enumeration property (see
545  * drm_property_create_enum()) called "pixel blend mode" and has the
546  * following enumeration values:
547  *
548  * "None":
549  *      Blend formula that ignores the pixel alpha.
550  *
551  * "Pre-multiplied":
552  *      Blend formula that assumes the pixel color values have been already
553  *      pre-multiplied with the alpha channel values.
554  *
555  * "Coverage":
556  *      Blend formula that assumes the pixel color values have not been
557  *      pre-multiplied and will do so when blending them to the background color
558  *      values.
559  *
560  * RETURNS:
561  * Zero for success or -errno
562  */
563 int drm_plane_create_blend_mode_property(struct drm_plane *plane,
564                                          unsigned int supported_modes)
565 {
566         struct drm_device *dev = plane->dev;
567         struct drm_property *prop;
568         static const struct drm_prop_enum_list props[] = {
569                 { DRM_MODE_BLEND_PIXEL_NONE, "None" },
570                 { DRM_MODE_BLEND_PREMULTI, "Pre-multiplied" },
571                 { DRM_MODE_BLEND_COVERAGE, "Coverage" },
572         };
573         unsigned int valid_mode_mask = BIT(DRM_MODE_BLEND_PIXEL_NONE) |
574                                        BIT(DRM_MODE_BLEND_PREMULTI)   |
575                                        BIT(DRM_MODE_BLEND_COVERAGE);
576         int i;
577
578         if (WARN_ON((supported_modes & ~valid_mode_mask) ||
579                     ((supported_modes & BIT(DRM_MODE_BLEND_PREMULTI)) == 0)))
580                 return -EINVAL;
581
582         prop = drm_property_create(dev, DRM_MODE_PROP_ENUM,
583                                    "pixel blend mode",
584                                    hweight32(supported_modes));
585         if (!prop)
586                 return -ENOMEM;
587
588         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(props); i++) {
589                 int ret;
590
591                 if (!(BIT(props[i].type) & supported_modes))
592                         continue;
593
594                 ret = drm_property_add_enum(prop, props[i].type,
595                                             props[i].name);
596
597                 if (ret) {
598                         drm_property_destroy(dev, prop);
599
600                         return ret;
601                 }
602         }
603
604         drm_object_attach_property(&plane->base, prop, DRM_MODE_BLEND_PREMULTI);
605         plane->blend_mode_property = prop;
606
607         return 0;
608 }
609 EXPORT_SYMBOL(drm_plane_create_blend_mode_property);