Merge tag 'for-linus-5.15-rc1' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/rw/uml
[linux-2.6-microblaze.git] / Documentation / driver-api / media / cec-core.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 CEC Kernel Support
4 ==================
5
6 The CEC framework provides a unified kernel interface for use with HDMI CEC
7 hardware. It is designed to handle a multiple types of hardware (receivers,
8 transmitters, USB dongles). The framework also gives the option to decide
9 what to do in the kernel driver and what should be handled by userspace
10 applications. In addition it integrates the remote control passthrough
11 feature into the kernel's remote control framework.
12
13
14 The CEC Protocol
15 ----------------
16
17 The CEC protocol enables consumer electronic devices to communicate with each
18 other through the HDMI connection. The protocol uses logical addresses in the
19 communication. The logical address is strictly connected with the functionality
20 provided by the device. The TV acting as the communication hub is always
21 assigned address 0. The physical address is determined by the physical
22 connection between devices.
23
24 The CEC framework described here is up to date with the CEC 2.0 specification.
25 It is documented in the HDMI 1.4 specification with the new 2.0 bits documented
26 in the HDMI 2.0 specification. But for most of the features the freely available
27 HDMI 1.3a specification is sufficient:
28
29 https://www.hdmi.org/spec/index
30
31
32 CEC Adapter Interface
33 ---------------------
34
35 The struct cec_adapter represents the CEC adapter hardware. It is created by
36 calling cec_allocate_adapter() and deleted by calling cec_delete_adapter():
37
38 .. c:function::
39    struct cec_adapter *cec_allocate_adapter(const struct cec_adap_ops *ops, \
40                                             void *priv, const char *name, \
41                                             u32 caps, u8 available_las);
42
43 .. c:function::
44    void cec_delete_adapter(struct cec_adapter *adap);
45
46 To create an adapter you need to pass the following information:
47
48 ops:
49         adapter operations which are called by the CEC framework and that you
50         have to implement.
51
52 priv:
53         will be stored in adap->priv and can be used by the adapter ops.
54         Use cec_get_drvdata(adap) to get the priv pointer.
55
56 name:
57         the name of the CEC adapter. Note: this name will be copied.
58
59 caps:
60         capabilities of the CEC adapter. These capabilities determine the
61         capabilities of the hardware and which parts are to be handled
62         by userspace and which parts are handled by kernelspace. The
63         capabilities are returned by CEC_ADAP_G_CAPS.
64
65 available_las:
66         the number of simultaneous logical addresses that this
67         adapter can handle. Must be 1 <= available_las <= CEC_MAX_LOG_ADDRS.
68
69 To obtain the priv pointer use this helper function:
70
71 .. c:function::
72         void *cec_get_drvdata(const struct cec_adapter *adap);
73
74 To register the /dev/cecX device node and the remote control device (if
75 CEC_CAP_RC is set) you call:
76
77 .. c:function::
78         int cec_register_adapter(struct cec_adapter *adap, \
79                                  struct device *parent);
80
81 where parent is the parent device.
82
83 To unregister the devices call:
84
85 .. c:function::
86         void cec_unregister_adapter(struct cec_adapter *adap);
87
88 Note: if cec_register_adapter() fails, then call cec_delete_adapter() to
89 clean up. But if cec_register_adapter() succeeded, then only call
90 cec_unregister_adapter() to clean up, never cec_delete_adapter(). The
91 unregister function will delete the adapter automatically once the last user
92 of that /dev/cecX device has closed its file handle.
93
94
95 Implementing the Low-Level CEC Adapter
96 --------------------------------------
97
98 The following low-level adapter operations have to be implemented in
99 your driver:
100
101 .. c:struct:: cec_adap_ops
102
103 .. code-block:: none
104
105         struct cec_adap_ops
106         {
107                 /* Low-level callbacks */
108                 int (*adap_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
109                 int (*adap_monitor_all_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
110                 int (*adap_monitor_pin_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
111                 int (*adap_log_addr)(struct cec_adapter *adap, u8 logical_addr);
112                 int (*adap_transmit)(struct cec_adapter *adap, u8 attempts,
113                                       u32 signal_free_time, struct cec_msg *msg);
114                 void (*adap_status)(struct cec_adapter *adap, struct seq_file *file);
115                 void (*adap_free)(struct cec_adapter *adap);
116
117                 /* Error injection callbacks */
118                 ...
119
120                 /* High-level callbacks */
121                 ...
122         };
123
124 The seven low-level ops deal with various aspects of controlling the CEC adapter
125 hardware:
126
127
128 To enable/disable the hardware::
129
130         int (*adap_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
131
132 This callback enables or disables the CEC hardware. Enabling the CEC hardware
133 means powering it up in a state where no logical addresses are claimed. The
134 physical address will always be valid if CEC_CAP_NEEDS_HPD is set. If that
135 capability is not set, then the physical address can change while the CEC
136 hardware is enabled. CEC drivers should not set CEC_CAP_NEEDS_HPD unless
137 the hardware design requires that as this will make it impossible to wake
138 up displays that pull the HPD low when in standby mode.  The initial
139 state of the CEC adapter after calling cec_allocate_adapter() is disabled.
140
141 Note that adap_enable must return 0 if enable is false.
142
143
144 To enable/disable the 'monitor all' mode::
145
146         int (*adap_monitor_all_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
147
148 If enabled, then the adapter should be put in a mode to also monitor messages
149 that are not for us. Not all hardware supports this and this function is only
150 called if the CEC_CAP_MONITOR_ALL capability is set. This callback is optional
151 (some hardware may always be in 'monitor all' mode).
152
153 Note that adap_monitor_all_enable must return 0 if enable is false.
154
155
156 To enable/disable the 'monitor pin' mode::
157
158         int (*adap_monitor_pin_enable)(struct cec_adapter *adap, bool enable);
159
160 If enabled, then the adapter should be put in a mode to also monitor CEC pin
161 changes. Not all hardware supports this and this function is only called if
162 the CEC_CAP_MONITOR_PIN capability is set. This callback is optional
163 (some hardware may always be in 'monitor pin' mode).
164
165 Note that adap_monitor_pin_enable must return 0 if enable is false.
166
167
168 To program a new logical address::
169
170         int (*adap_log_addr)(struct cec_adapter *adap, u8 logical_addr);
171
172 If logical_addr == CEC_LOG_ADDR_INVALID then all programmed logical addresses
173 are to be erased. Otherwise the given logical address should be programmed.
174 If the maximum number of available logical addresses is exceeded, then it
175 should return -ENXIO. Once a logical address is programmed the CEC hardware
176 can receive directed messages to that address.
177
178 Note that adap_log_addr must return 0 if logical_addr is CEC_LOG_ADDR_INVALID.
179
180
181 To transmit a new message::
182
183         int (*adap_transmit)(struct cec_adapter *adap, u8 attempts,
184                              u32 signal_free_time, struct cec_msg *msg);
185
186 This transmits a new message. The attempts argument is the suggested number of
187 attempts for the transmit.
188
189 The signal_free_time is the number of data bit periods that the adapter should
190 wait when the line is free before attempting to send a message. This value
191 depends on whether this transmit is a retry, a message from a new initiator or
192 a new message for the same initiator. Most hardware will handle this
193 automatically, but in some cases this information is needed.
194
195 The CEC_FREE_TIME_TO_USEC macro can be used to convert signal_free_time to
196 microseconds (one data bit period is 2.4 ms).
197
198
199 To log the current CEC hardware status::
200
201         void (*adap_status)(struct cec_adapter *adap, struct seq_file *file);
202
203 This optional callback can be used to show the status of the CEC hardware.
204 The status is available through debugfs: cat /sys/kernel/debug/cec/cecX/status
205
206 To free any resources when the adapter is deleted::
207
208         void (*adap_free)(struct cec_adapter *adap);
209
210 This optional callback can be used to free any resources that might have been
211 allocated by the driver. It's called from cec_delete_adapter.
212
213
214 Your adapter driver will also have to react to events (typically interrupt
215 driven) by calling into the framework in the following situations:
216
217 When a transmit finished (successfully or otherwise)::
218
219         void cec_transmit_done(struct cec_adapter *adap, u8 status,
220                                u8 arb_lost_cnt,  u8 nack_cnt, u8 low_drive_cnt,
221                                u8 error_cnt);
222
223 or::
224
225         void cec_transmit_attempt_done(struct cec_adapter *adap, u8 status);
226
227 The status can be one of:
228
229 CEC_TX_STATUS_OK:
230         the transmit was successful.
231
232 CEC_TX_STATUS_ARB_LOST:
233         arbitration was lost: another CEC initiator
234         took control of the CEC line and you lost the arbitration.
235
236 CEC_TX_STATUS_NACK:
237         the message was nacked (for a directed message) or
238         acked (for a broadcast message). A retransmission is needed.
239
240 CEC_TX_STATUS_LOW_DRIVE:
241         low drive was detected on the CEC bus. This indicates that
242         a follower detected an error on the bus and requested a
243         retransmission.
244
245 CEC_TX_STATUS_ERROR:
246         some unspecified error occurred: this can be one of ARB_LOST
247         or LOW_DRIVE if the hardware cannot differentiate or something
248         else entirely. Some hardware only supports OK and FAIL as the
249         result of a transmit, i.e. there is no way to differentiate
250         between the different possible errors. In that case map FAIL
251         to CEC_TX_STATUS_NACK and not to CEC_TX_STATUS_ERROR.
252
253 CEC_TX_STATUS_MAX_RETRIES:
254         could not transmit the message after trying multiple times.
255         Should only be set by the driver if it has hardware support for
256         retrying messages. If set, then the framework assumes that it
257         doesn't have to make another attempt to transmit the message
258         since the hardware did that already.
259
260 The hardware must be able to differentiate between OK, NACK and 'something
261 else'.
262
263 The \*_cnt arguments are the number of error conditions that were seen.
264 This may be 0 if no information is available. Drivers that do not support
265 hardware retry can just set the counter corresponding to the transmit error
266 to 1, if the hardware does support retry then either set these counters to
267 0 if the hardware provides no feedback of which errors occurred and how many
268 times, or fill in the correct values as reported by the hardware.
269
270 Be aware that calling these functions can immediately start a new transmit
271 if there is one pending in the queue. So make sure that the hardware is in
272 a state where new transmits can be started *before* calling these functions.
273
274 The cec_transmit_attempt_done() function is a helper for cases where the
275 hardware never retries, so the transmit is always for just a single
276 attempt. It will call cec_transmit_done() in turn, filling in 1 for the
277 count argument corresponding to the status. Or all 0 if the status was OK.
278
279 When a CEC message was received:
280
281 .. c:function::
282         void cec_received_msg(struct cec_adapter *adap, struct cec_msg *msg);
283
284 Speaks for itself.
285
286 Implementing the interrupt handler
287 ----------------------------------
288
289 Typically the CEC hardware provides interrupts that signal when a transmit
290 finished and whether it was successful or not, and it provides and interrupt
291 when a CEC message was received.
292
293 The CEC driver should always process the transmit interrupts first before
294 handling the receive interrupt. The framework expects to see the cec_transmit_done
295 call before the cec_received_msg call, otherwise it can get confused if the
296 received message was in reply to the transmitted message.
297
298 Optional: Implementing Error Injection Support
299 ----------------------------------------------
300
301 If the CEC adapter supports Error Injection functionality, then that can
302 be exposed through the Error Injection callbacks:
303
304 .. code-block:: none
305
306         struct cec_adap_ops {
307                 /* Low-level callbacks */
308                 ...
309
310                 /* Error injection callbacks */
311                 int (*error_inj_show)(struct cec_adapter *adap, struct seq_file *sf);
312                 bool (*error_inj_parse_line)(struct cec_adapter *adap, char *line);
313
314                 /* High-level CEC message callback */
315                 ...
316         };
317
318 If both callbacks are set, then an ``error-inj`` file will appear in debugfs.
319 The basic syntax is as follows:
320
321 Leading spaces/tabs are ignored. If the next character is a ``#`` or the end of the
322 line was reached, then the whole line is ignored. Otherwise a command is expected.
323
324 This basic parsing is done in the CEC Framework. It is up to the driver to decide
325 what commands to implement. The only requirement is that the command ``clear`` without
326 any arguments must be implemented and that it will remove all current error injection
327 commands.
328
329 This ensures that you can always do ``echo clear >error-inj`` to clear any error
330 injections without having to know the details of the driver-specific commands.
331
332 Note that the output of ``error-inj`` shall be valid as input to ``error-inj``.
333 So this must work:
334
335 .. code-block:: none
336
337         $ cat error-inj >einj.txt
338         $ cat einj.txt >error-inj
339
340 The first callback is called when this file is read and it should show the
341 current error injection state::
342
343         int (*error_inj_show)(struct cec_adapter *adap, struct seq_file *sf);
344
345 It is recommended that it starts with a comment block with basic usage
346 information. It returns 0 for success and an error otherwise.
347
348 The second callback will parse commands written to the ``error-inj`` file::
349
350         bool (*error_inj_parse_line)(struct cec_adapter *adap, char *line);
351
352 The ``line`` argument points to the start of the command. Any leading
353 spaces or tabs have already been skipped. It is a single line only (so there
354 are no embedded newlines) and it is 0-terminated. The callback is free to
355 modify the contents of the buffer. It is only called for lines containing a
356 command, so this callback is never called for empty lines or comment lines.
357
358 Return true if the command was valid or false if there were syntax errors.
359
360 Implementing the High-Level CEC Adapter
361 ---------------------------------------
362
363 The low-level operations drive the hardware, the high-level operations are
364 CEC protocol driven. The following high-level callbacks are available:
365
366 .. code-block:: none
367
368         struct cec_adap_ops {
369                 /* Low-level callbacks */
370                 ...
371
372                 /* Error injection callbacks */
373                 ...
374
375                 /* High-level CEC message callback */
376                 int (*received)(struct cec_adapter *adap, struct cec_msg *msg);
377         };
378
379 The received() callback allows the driver to optionally handle a newly
380 received CEC message::
381
382         int (*received)(struct cec_adapter *adap, struct cec_msg *msg);
383
384 If the driver wants to process a CEC message, then it can implement this
385 callback. If it doesn't want to handle this message, then it should return
386 -ENOMSG, otherwise the CEC framework assumes it processed this message and
387 it will not do anything with it.
388
389
390 CEC framework functions
391 -----------------------
392
393 CEC Adapter drivers can call the following CEC framework functions:
394
395 .. c:function::
396    int cec_transmit_msg(struct cec_adapter *adap, struct cec_msg *msg, \
397                         bool block);
398
399 Transmit a CEC message. If block is true, then wait until the message has been
400 transmitted, otherwise just queue it and return.
401
402 .. c:function::
403    void cec_s_phys_addr(struct cec_adapter *adap, u16 phys_addr, bool block);
404
405 Change the physical address. This function will set adap->phys_addr and
406 send an event if it has changed. If cec_s_log_addrs() has been called and
407 the physical address has become valid, then the CEC framework will start
408 claiming the logical addresses. If block is true, then this function won't
409 return until this process has finished.
410
411 When the physical address is set to a valid value the CEC adapter will
412 be enabled (see the adap_enable op). When it is set to CEC_PHYS_ADDR_INVALID,
413 then the CEC adapter will be disabled. If you change a valid physical address
414 to another valid physical address, then this function will first set the
415 address to CEC_PHYS_ADDR_INVALID before enabling the new physical address.
416
417 .. c:function::
418    void cec_s_phys_addr_from_edid(struct cec_adapter *adap, \
419                                   const struct edid *edid);
420
421 A helper function that extracts the physical address from the edid struct
422 and calls cec_s_phys_addr() with that address, or CEC_PHYS_ADDR_INVALID
423 if the EDID did not contain a physical address or edid was a NULL pointer.
424
425 .. c:function::
426         int cec_s_log_addrs(struct cec_adapter *adap, \
427                             struct cec_log_addrs *log_addrs, bool block);
428
429 Claim the CEC logical addresses. Should never be called if CEC_CAP_LOG_ADDRS
430 is set. If block is true, then wait until the logical addresses have been
431 claimed, otherwise just queue it and return. To unconfigure all logical
432 addresses call this function with log_addrs set to NULL or with
433 log_addrs->num_log_addrs set to 0. The block argument is ignored when
434 unconfiguring. This function will just return if the physical address is
435 invalid. Once the physical address becomes valid, then the framework will
436 attempt to claim these logical addresses.
437
438 CEC Pin framework
439 -----------------
440
441 Most CEC hardware operates on full CEC messages where the software provides
442 the message and the hardware handles the low-level CEC protocol. But some
443 hardware only drives the CEC pin and software has to handle the low-level
444 CEC protocol. The CEC pin framework was created to handle such devices.
445
446 Note that due to the close-to-realtime requirements it can never be guaranteed
447 to work 100%. This framework uses highres timers internally, but if a
448 timer goes off too late by more than 300 microseconds wrong results can
449 occur. In reality it appears to be fairly reliable.
450
451 One advantage of this low-level implementation is that it can be used as
452 a cheap CEC analyser, especially if interrupts can be used to detect
453 CEC pin transitions from low to high or vice versa.
454
455 .. kernel-doc:: include/media/cec-pin.h
456
457 CEC Notifier framework
458 ----------------------
459
460 Most drm HDMI implementations have an integrated CEC implementation and no
461 notifier support is needed. But some have independent CEC implementations
462 that have their own driver. This could be an IP block for an SoC or a
463 completely separate chip that deals with the CEC pin. For those cases a
464 drm driver can install a notifier and use the notifier to inform the
465 CEC driver about changes in the physical address.
466
467 .. kernel-doc:: include/media/cec-notifier.h