drivers/media/platform/renesas/vsp1/vsp1_uds.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * vsp1_uds.c  --  R-Car VSP1 Up and Down Scaler
   4  *
   5  * Copyright (C) 2013-2014 Renesas Electronics Corporation
   6  *
   7  * Contact: Laurent Pinchart (laurent.pinchart@ideasonboard.com)
   8  */
   9
  10 #include <linux/device.h>
  11 #include <linux/gfp.h>
  12
  13 #include <media/v4l2-subdev.h>
  14
  15 #include "vsp1.h"
  16 #include "vsp1_dl.h"
  17 #include "vsp1_pipe.h"
  18 #include "vsp1_uds.h"
  19
  20 #define UDS_MIN_SIZE                            4U
  21 #define UDS_MAX_SIZE                            8190U
  22
  23 #define UDS_MIN_FACTOR                          0x0100
  24 #define UDS_MAX_FACTOR                          0xffff
  25
  26 /* -----------------------------------------------------------------------------
  27  * Device Access
  28  */
  29
  30 static inline void vsp1_uds_write(struct vsp1_uds *uds,
  31                                   struct vsp1_dl_body *dlb, u32 reg, u32 data)
  32 {
  33         vsp1_dl_body_write(dlb, reg + uds->entity.index * VI6_UDS_OFFSET, data);
  34 }
  35
  36 /* -----------------------------------------------------------------------------
  37  * Scaling Computation
  38  */
  39
  40 void vsp1_uds_set_alpha(struct vsp1_entity *entity, struct vsp1_dl_body *dlb,
  41                         unsigned int alpha)
  42 {
  43         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
  44
  45         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_ALPVAL,
  46                        alpha << VI6_UDS_ALPVAL_VAL0_SHIFT);
  47 }
  48
  49 /*
  50  * uds_output_size - Return the output size for an input size and scaling ratio
  51  * @input: input size in pixels
  52  * @ratio: scaling ratio in U4.12 fixed-point format
  53  */
  54 static unsigned int uds_output_size(unsigned int input, unsigned int ratio)
  55 {
  56         if (ratio > 4096) {
  57                 /* Down-scaling */
  58                 unsigned int mp;
  59
  60                 mp = ratio / 4096;
  61                 mp = mp < 4 ? 1 : (mp < 8 ? 2 : 4);
  62
  63                 return (input - 1) / mp * mp * 4096 / ratio + 1;
  64         } else {
  65                 /* Up-scaling */
  66                 return (input - 1) * 4096 / ratio + 1;
  67         }
  68 }
  69
  70 /*
  71  * uds_output_limits - Return the min and max output sizes for an input size
  72  * @input: input size in pixels
  73  * @minimum: minimum output size (returned)
  74  * @maximum: maximum output size (returned)
  75  */
  76 static void uds_output_limits(unsigned int input,
  77                               unsigned int *minimum, unsigned int *maximum)
  78 {
  79         *minimum = max(uds_output_size(input, UDS_MAX_FACTOR), UDS_MIN_SIZE);
  80         *maximum = min(uds_output_size(input, UDS_MIN_FACTOR), UDS_MAX_SIZE);
  81 }
  82
  83 /*
  84  * uds_passband_width - Return the passband filter width for a scaling ratio
  85  * @ratio: scaling ratio in U4.12 fixed-point format
  86  */
  87 static unsigned int uds_passband_width(unsigned int ratio)
  88 {
  89         if (ratio >= 4096) {
  90                 /* Down-scaling */
  91                 unsigned int mp;
  92
  93                 mp = ratio / 4096;
  94                 mp = mp < 4 ? 1 : (mp < 8 ? 2 : 4);
  95
  96                 return 64 * 4096 * mp / ratio;
  97         } else {
  98                 /* Up-scaling */
  99                 return 64;
 100         }
 101 }
 102
 103 static unsigned int uds_compute_ratio(unsigned int input, unsigned int output)
 104 {
 105         /* TODO: This is an approximation that will need to be refined. */
 106         return (input - 1) * 4096 / (output - 1);
 107 }
 108
 109 /* -----------------------------------------------------------------------------
 110  * V4L2 Subdevice Pad Operations
 111  */
 112
 113 static int uds_enum_mbus_code(struct v4l2_subdev *subdev,
 114                               struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 115                               struct v4l2_subdev_mbus_code_enum *code)
 116 {
 117         static const unsigned int codes[] = {
 118                 MEDIA_BUS_FMT_ARGB8888_1X32,
 119                 MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32,
 120         };
 121
 122         return vsp1_subdev_enum_mbus_code(subdev, sd_state, code, codes,
 123                                           ARRAY_SIZE(codes));
 124 }
 125
 126 static int uds_enum_frame_size(struct v4l2_subdev *subdev,
 127                                struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 128                                struct v4l2_subdev_frame_size_enum *fse)
 129 {
 130         struct vsp1_uds *uds = to_uds(subdev);
 131         struct v4l2_subdev_state *state;
 132         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 133         int ret = 0;
 134
 135         state = vsp1_entity_get_state(&uds->entity, sd_state, fse->which);
 136         if (!state)
 137                 return -EINVAL;
 138
 139         format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, state, UDS_PAD_SINK);
 140
 141         mutex_lock(&uds->entity.lock);
 142
 143         if (fse->index || fse->code != format->code) {
 144                 ret = -EINVAL;
 145                 goto done;
 146         }
 147
 148         if (fse->pad == UDS_PAD_SINK) {
 149                 fse->min_width = UDS_MIN_SIZE;
 150                 fse->max_width = UDS_MAX_SIZE;
 151                 fse->min_height = UDS_MIN_SIZE;
 152                 fse->max_height = UDS_MAX_SIZE;
 153         } else {
 154                 uds_output_limits(format->width, &fse->min_width,
 155                                   &fse->max_width);
 156                 uds_output_limits(format->height, &fse->min_height,
 157                                   &fse->max_height);
 158         }
 159
 160 done:
 161         mutex_unlock(&uds->entity.lock);
 162         return ret;
 163 }
 164
 165 static void uds_try_format(struct vsp1_uds *uds,
 166                            struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 167                            unsigned int pad, struct v4l2_mbus_framefmt *fmt)
 168 {
 169         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 170         unsigned int minimum;
 171         unsigned int maximum;
 172
 173         switch (pad) {
 174         case UDS_PAD_SINK:
 175                 /* Default to YUV if the requested format is not supported. */
 176                 if (fmt->code != MEDIA_BUS_FMT_ARGB8888_1X32 &&
 177                     fmt->code != MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32)
 178                         fmt->code = MEDIA_BUS_FMT_AYUV8_1X32;
 179
 180                 fmt->width = clamp(fmt->width, UDS_MIN_SIZE, UDS_MAX_SIZE);
 181                 fmt->height = clamp(fmt->height, UDS_MIN_SIZE, UDS_MAX_SIZE);
 182                 break;
 183
 184         case UDS_PAD_SOURCE:
 185                 /* The UDS scales but can't perform format conversion. */
 186                 format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, sd_state,
 187                                                     UDS_PAD_SINK);
 188                 fmt->code = format->code;
 189
 190                 uds_output_limits(format->width, &minimum, &maximum);
 191                 fmt->width = clamp(fmt->width, minimum, maximum);
 192                 uds_output_limits(format->height, &minimum, &maximum);
 193                 fmt->height = clamp(fmt->height, minimum, maximum);
 194                 break;
 195         }
 196
 197         fmt->field = V4L2_FIELD_NONE;
 198         fmt->colorspace = V4L2_COLORSPACE_SRGB;
 199 }
 200
 201 static int uds_set_format(struct v4l2_subdev *subdev,
 202                           struct v4l2_subdev_state *sd_state,
 203                           struct v4l2_subdev_format *fmt)
 204 {
 205         struct vsp1_uds *uds = to_uds(subdev);
 206         struct v4l2_subdev_state *state;
 207         struct v4l2_mbus_framefmt *format;
 208         int ret = 0;
 209
 210         mutex_lock(&uds->entity.lock);
 211
 212         state = vsp1_entity_get_state(&uds->entity, sd_state, fmt->which);
 213         if (!state) {
 214                 ret = -EINVAL;
 215                 goto done;
 216         }
 217
 218         uds_try_format(uds, state, fmt->pad, &fmt->format);
 219
 220         format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, state, fmt->pad);
 221         *format = fmt->format;
 222
 223         if (fmt->pad == UDS_PAD_SINK) {
 224                 /* Propagate the format to the source pad. */
 225                 format = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, state,
 226                                                     UDS_PAD_SOURCE);
 227                 *format = fmt->format;
 228
 229                 uds_try_format(uds, state, UDS_PAD_SOURCE, format);
 230         }
 231
 232 done:
 233         mutex_unlock(&uds->entity.lock);
 234         return ret;
 235 }
 236
 237 /* -----------------------------------------------------------------------------
 238  * V4L2 Subdevice Operations
 239  */
 240
 241 static const struct v4l2_subdev_pad_ops uds_pad_ops = {
 242         .enum_mbus_code = uds_enum_mbus_code,
 243         .enum_frame_size = uds_enum_frame_size,
 244         .get_fmt = vsp1_subdev_get_pad_format,
 245         .set_fmt = uds_set_format,
 246 };
 247
 248 static const struct v4l2_subdev_ops uds_ops = {
 249         .pad    = &uds_pad_ops,
 250 };
 251
 252 /* -----------------------------------------------------------------------------
 253  * VSP1 Entity Operations
 254  */
 255
 256 static void uds_configure_stream(struct vsp1_entity *entity,
 257                                  struct vsp1_pipeline *pipe,
 258                                  struct vsp1_dl_list *dl,
 259                                  struct vsp1_dl_body *dlb)
 260 {
 261         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 262         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 263         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 264         unsigned int hscale;
 265         unsigned int vscale;
 266         bool multitap;
 267
 268         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 269                                            UDS_PAD_SINK);
 270         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 271                                             UDS_PAD_SOURCE);
 272
 273         hscale = uds_compute_ratio(input->width, output->width);
 274         vscale = uds_compute_ratio(input->height, output->height);
 275
 276         dev_dbg(uds->entity.vsp1->dev, "hscale %u vscale %u\n", hscale, vscale);
 277
 278         /*
 279          * Multi-tap scaling can't be enabled along with alpha scaling when
 280          * scaling down with a factor lower than or equal to 1/2 in either
 281          * direction.
 282          */
 283         if (uds->scale_alpha && (hscale >= 8192 || vscale >= 8192))
 284                 multitap = false;
 285         else
 286                 multitap = true;
 287
 288         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_CTRL,
 289                        (uds->scale_alpha ? VI6_UDS_CTRL_AON : 0) |
 290                        (multitap ? VI6_UDS_CTRL_BC : 0));
 291
 292         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_PASS_BWIDTH,
 293                        (uds_passband_width(hscale)
 294                                 << VI6_UDS_PASS_BWIDTH_H_SHIFT) |
 295                        (uds_passband_width(vscale)
 296                                 << VI6_UDS_PASS_BWIDTH_V_SHIFT));
 297
 298         /* Set the scaling ratios. */
 299         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_SCALE,
 300                        (hscale << VI6_UDS_SCALE_HFRAC_SHIFT) |
 301                        (vscale << VI6_UDS_SCALE_VFRAC_SHIFT));
 302 }
 303
 304 static void uds_configure_partition(struct vsp1_entity *entity,
 305                                     struct vsp1_pipeline *pipe,
 306                                     struct vsp1_dl_list *dl,
 307                                     struct vsp1_dl_body *dlb)
 308 {
 309         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 310         struct vsp1_partition *partition = pipe->partition;
 311         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 312
 313         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 314                                             UDS_PAD_SOURCE);
 315
 316         /* Input size clipping. */
 317         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_HSZCLIP, VI6_UDS_HSZCLIP_HCEN |
 318                        (0 << VI6_UDS_HSZCLIP_HCL_OFST_SHIFT) |
 319                        (partition->uds_sink.width
 320                                 << VI6_UDS_HSZCLIP_HCL_SIZE_SHIFT));
 321
 322         /* Output size clipping. */
 323         vsp1_uds_write(uds, dlb, VI6_UDS_CLIP_SIZE,
 324                        (partition->uds_source.width
 325                                 << VI6_UDS_CLIP_SIZE_HSIZE_SHIFT) |
 326                        (output->height
 327                                 << VI6_UDS_CLIP_SIZE_VSIZE_SHIFT));
 328 }
 329
 330 static unsigned int uds_max_width(struct vsp1_entity *entity,
 331                                   struct vsp1_pipeline *pipe)
 332 {
 333         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 334         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 335         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 336         unsigned int hscale;
 337
 338         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 339                                            UDS_PAD_SINK);
 340         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 341                                             UDS_PAD_SOURCE);
 342         hscale = output->width / input->width;
 343
 344         /*
 345          * The maximum width of the UDS is 304 pixels. These are input pixels
 346          * in the event of up-scaling, and output pixels in the event of
 347          * downscaling.
 348          *
 349          * To support overlapping partition windows we clamp at units of 256 and
 350          * the remaining pixels are reserved.
 351          */
 352         if (hscale <= 2)
 353                 return 256;
 354         else if (hscale <= 4)
 355                 return 512;
 356         else if (hscale <= 8)
 357                 return 1024;
 358         else
 359                 return 2048;
 360 }
 361
 362 /* -----------------------------------------------------------------------------
 363  * Partition Algorithm Support
 364  */
 365
 366 static void uds_partition(struct vsp1_entity *entity,
 367                           struct vsp1_pipeline *pipe,
 368                           struct vsp1_partition *partition,
 369                           unsigned int partition_idx,
 370                           struct vsp1_partition_window *window)
 371 {
 372         struct vsp1_uds *uds = to_uds(&entity->subdev);
 373         const struct v4l2_mbus_framefmt *output;
 374         const struct v4l2_mbus_framefmt *input;
 375
 376         /* Initialise the partition state. */
 377         partition->uds_sink = *window;
 378         partition->uds_source = *window;
 379
 380         input = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 381                                            UDS_PAD_SINK);
 382         output = vsp1_entity_get_pad_format(&uds->entity, uds->entity.state,
 383                                             UDS_PAD_SOURCE);
 384
 385         partition->uds_sink.width = window->width * input->width
 386                                   / output->width;
 387         partition->uds_sink.left = window->left * input->width
 388                                  / output->width;
 389
 390         *window = partition->uds_sink;
 391 }
 392
 393 static const struct vsp1_entity_operations uds_entity_ops = {
 394         .configure_stream = uds_configure_stream,
 395         .configure_partition = uds_configure_partition,
 396         .max_width = uds_max_width,
 397         .partition = uds_partition,
 398 };
 399
 400 /* -----------------------------------------------------------------------------
 401  * Initialization and Cleanup
 402  */
 403
 404 struct vsp1_uds *vsp1_uds_create(struct vsp1_device *vsp1, unsigned int index)
 405 {
 406         struct vsp1_uds *uds;
 407         char name[6];
 408         int ret;
 409
 410         uds = devm_kzalloc(vsp1->dev, sizeof(*uds), GFP_KERNEL);
 411         if (uds == NULL)
 412                 return ERR_PTR(-ENOMEM);
 413
 414         uds->entity.ops = &uds_entity_ops;
 415         uds->entity.type = VSP1_ENTITY_UDS;
 416         uds->entity.index = index;
 417
 418         sprintf(name, "uds.%u", index);
 419         ret = vsp1_entity_init(vsp1, &uds->entity, name, 2, &uds_ops,
 420                                MEDIA_ENT_F_PROC_VIDEO_SCALER);
 421         if (ret < 0)
 422                 return ERR_PTR(ret);
 423
 424         return uds;
 425 }