arm64: dts: qcom: sm8550: add TRNG node
[linux-modified.git] / Documentation / driver-api / media / v4l2-subdev.rst
1 .. SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2
3 V4L2 sub-devices
4 ----------------
5
6 Many drivers need to communicate with sub-devices. These devices can do all
7 sort of tasks, but most commonly they handle audio and/or video muxing,
8 encoding or decoding. For webcams common sub-devices are sensors and camera
9 controllers.
10
11 Usually these are I2C devices, but not necessarily. In order to provide the
12 driver with a consistent interface to these sub-devices the
13 :c:type:`v4l2_subdev` struct (v4l2-subdev.h) was created.
14
15 Each sub-device driver must have a :c:type:`v4l2_subdev` struct. This struct
16 can be stand-alone for simple sub-devices or it might be embedded in a larger
17 struct if more state information needs to be stored. Usually there is a
18 low-level device struct (e.g. ``i2c_client``) that contains the device data as
19 setup by the kernel. It is recommended to store that pointer in the private
20 data of :c:type:`v4l2_subdev` using :c:func:`v4l2_set_subdevdata`. That makes
21 it easy to go from a :c:type:`v4l2_subdev` to the actual low-level bus-specific
22 device data.
23
24 You also need a way to go from the low-level struct to :c:type:`v4l2_subdev`.
25 For the common i2c_client struct the i2c_set_clientdata() call is used to store
26 a :c:type:`v4l2_subdev` pointer, for other buses you may have to use other
27 methods.
28
29 Bridges might also need to store per-subdev private data, such as a pointer to
30 bridge-specific per-subdev private data. The :c:type:`v4l2_subdev` structure
31 provides host private data for that purpose that can be accessed with
32 :c:func:`v4l2_get_subdev_hostdata` and :c:func:`v4l2_set_subdev_hostdata`.
33
34 From the bridge driver perspective, you load the sub-device module and somehow
35 obtain the :c:type:`v4l2_subdev` pointer. For i2c devices this is easy: you call
36 ``i2c_get_clientdata()``. For other buses something similar needs to be done.
37 Helper functions exist for sub-devices on an I2C bus that do most of this
38 tricky work for you.
39
40 Each :c:type:`v4l2_subdev` contains function pointers that sub-device drivers
41 can implement (or leave ``NULL`` if it is not applicable). Since sub-devices can
42 do so many different things and you do not want to end up with a huge ops struct
43 of which only a handful of ops are commonly implemented, the function pointers
44 are sorted according to category and each category has its own ops struct.
45
46 The top-level ops struct contains pointers to the category ops structs, which
47 may be NULL if the subdev driver does not support anything from that category.
48
49 It looks like this:
50
51 .. code-block:: c
52
53         struct v4l2_subdev_core_ops {
54                 int (*log_status)(struct v4l2_subdev *sd);
55                 int (*init)(struct v4l2_subdev *sd, u32 val);
56                 ...
57         };
58
59         struct v4l2_subdev_tuner_ops {
60                 ...
61         };
62
63         struct v4l2_subdev_audio_ops {
64                 ...
65         };
66
67         struct v4l2_subdev_video_ops {
68                 ...
69         };
70
71         struct v4l2_subdev_pad_ops {
72                 ...
73         };
74
75         struct v4l2_subdev_ops {
76                 const struct v4l2_subdev_core_ops  *core;
77                 const struct v4l2_subdev_tuner_ops *tuner;
78                 const struct v4l2_subdev_audio_ops *audio;
79                 const struct v4l2_subdev_video_ops *video;
80                 const struct v4l2_subdev_pad_ops *video;
81         };
82
83 The core ops are common to all subdevs, the other categories are implemented
84 depending on the sub-device. E.g. a video device is unlikely to support the
85 audio ops and vice versa.
86
87 This setup limits the number of function pointers while still making it easy
88 to add new ops and categories.
89
90 A sub-device driver initializes the :c:type:`v4l2_subdev` struct using:
91
92         :c:func:`v4l2_subdev_init <v4l2_subdev_init>`
93         (:c:type:`sd <v4l2_subdev>`, &\ :c:type:`ops <v4l2_subdev_ops>`).
94
95
96 Afterwards you need to initialize :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->name with a
97 unique name and set the module owner. This is done for you if you use the
98 i2c helper functions.
99
100 If integration with the media framework is needed, you must initialize the
101 :c:type:`media_entity` struct embedded in the :c:type:`v4l2_subdev` struct
102 (entity field) by calling :c:func:`media_entity_pads_init`, if the entity has
103 pads:
104
105 .. code-block:: c
106
107         struct media_pad *pads = &my_sd->pads;
108         int err;
109
110         err = media_entity_pads_init(&sd->entity, npads, pads);
111
112 The pads array must have been previously initialized. There is no need to
113 manually set the struct media_entity function and name fields, but the
114 revision field must be initialized if needed.
115
116 A reference to the entity will be automatically acquired/released when the
117 subdev device node (if any) is opened/closed.
118
119 Don't forget to cleanup the media entity before the sub-device is destroyed:
120
121 .. code-block:: c
122
123         media_entity_cleanup(&sd->entity);
124
125 If a sub-device driver implements sink pads, the subdev driver may set the
126 link_validate field in :c:type:`v4l2_subdev_pad_ops` to provide its own link
127 validation function. For every link in the pipeline, the link_validate pad
128 operation of the sink end of the link is called. In both cases the driver is
129 still responsible for validating the correctness of the format configuration
130 between sub-devices and video nodes.
131
132 If link_validate op is not set, the default function
133 :c:func:`v4l2_subdev_link_validate_default` is used instead. This function
134 ensures that width, height and the media bus pixel code are equal on both source
135 and sink of the link. Subdev drivers are also free to use this function to
136 perform the checks mentioned above in addition to their own checks.
137
138 Subdev registration
139 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
140
141 There are currently two ways to register subdevices with the V4L2 core. The
142 first (traditional) possibility is to have subdevices registered by bridge
143 drivers. This can be done when the bridge driver has the complete information
144 about subdevices connected to it and knows exactly when to register them. This
145 is typically the case for internal subdevices, like video data processing units
146 within SoCs or complex PCI(e) boards, camera sensors in USB cameras or connected
147 to SoCs, which pass information about them to bridge drivers, usually in their
148 platform data.
149
150 There are however also situations where subdevices have to be registered
151 asynchronously to bridge devices. An example of such a configuration is a Device
152 Tree based system where information about subdevices is made available to the
153 system independently from the bridge devices, e.g. when subdevices are defined
154 in DT as I2C device nodes. The API used in this second case is described further
155 below.
156
157 Using one or the other registration method only affects the probing process, the
158 run-time bridge-subdevice interaction is in both cases the same.
159
160 Registering synchronous sub-devices
161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
162
163 In the **synchronous** case a device (bridge) driver needs to register the
164 :c:type:`v4l2_subdev` with the v4l2_device:
165
166         :c:func:`v4l2_device_register_subdev <v4l2_device_register_subdev>`
167         (:c:type:`v4l2_dev <v4l2_device>`, :c:type:`sd <v4l2_subdev>`).
168
169 This can fail if the subdev module disappeared before it could be registered.
170 After this function was called successfully the subdev->dev field points to
171 the :c:type:`v4l2_device`.
172
173 If the v4l2_device parent device has a non-NULL mdev field, the sub-device
174 entity will be automatically registered with the media device.
175
176 You can unregister a sub-device using:
177
178         :c:func:`v4l2_device_unregister_subdev <v4l2_device_unregister_subdev>`
179         (:c:type:`sd <v4l2_subdev>`).
180
181 Afterwards the subdev module can be unloaded and
182 :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->dev == ``NULL``.
183
184 Registering asynchronous sub-devices
185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
186
187 In the **asynchronous** case subdevice probing can be invoked independently of
188 the bridge driver availability. The subdevice driver then has to verify whether
189 all the requirements for a successful probing are satisfied. This can include a
190 check for a master clock availability. If any of the conditions aren't satisfied
191 the driver might decide to return ``-EPROBE_DEFER`` to request further reprobing
192 attempts. Once all conditions are met the subdevice shall be registered using
193 the :c:func:`v4l2_async_register_subdev` function. Unregistration is
194 performed using the :c:func:`v4l2_async_unregister_subdev` call. Subdevices
195 registered this way are stored in a global list of subdevices, ready to be
196 picked up by bridge drivers.
197
198 Asynchronous sub-device notifiers
199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
200
201 Bridge drivers in turn have to register a notifier object. This is performed
202 using the :c:func:`v4l2_async_nf_register` call. To unregister the notifier the
203 driver has to call :c:func:`v4l2_async_nf_unregister`. Before releasing memory
204 of an unregister notifier, it must be cleaned up by calling
205 :c:func:`v4l2_async_nf_cleanup`.
206
207 Before registering the notifier, bridge drivers must do two things: first, the
208 notifier must be initialized using the :c:func:`v4l2_async_nf_init`.  Second,
209 bridge drivers can then begin to form a list of async connection descriptors
210 that the bridge device needs for its
211 operation. :c:func:`v4l2_async_nf_add_fwnode`,
212 :c:func:`v4l2_async_nf_add_fwnode_remote` and :c:func:`v4l2_async_nf_add_i2c`
213
214 Async connection descriptors describe connections to external sub-devices the
215 drivers for which are not yet probed. Based on an async connection, a media data
216 or ancillary link may be created when the related sub-device becomes
217 available. There may be one or more async connections to a given sub-device but
218 this is not known at the time of adding the connections to the notifier. Async
219 connections are bound as matching async sub-devices are found, one by one.
220
221 Asynchronous sub-device notifier for sub-devices
222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
223
224 A driver that registers an asynchronous sub-device may also register an
225 asynchronous notifier. This is called an asynchronous sub-device notifier andthe
226 process is similar to that of a bridge driver apart from that the notifier is
227 initialised using :c:func:`v4l2_async_subdev_nf_init` instead. A sub-device
228 notifier may complete only after the V4L2 device becomes available, i.e. there's
229 a path via async sub-devices and notifiers to a notifier that is not an
230 asynchronous sub-device notifier.
231
232 Asynchronous sub-device registration helper for camera sensor drivers
233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
234
235 :c:func:`v4l2_async_register_subdev_sensor` is a helper function for sensor
236 drivers registering their own async connection, but it also registers a notifier
237 and further registers async connections for lens and flash devices found in
238 firmware. The notifier for the sub-device is unregistered and cleaned up with
239 the async sub-device, using :c:func:`v4l2_async_unregister_subdev`.
240
241 Asynchronous sub-device notifier example
242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
243
244 These functions allocate an async connection descriptor which is of type struct
245 :c:type:`v4l2_async_connection` embedded in a driver-specific struct. The &struct
246 :c:type:`v4l2_async_connection` shall be the first member of this struct:
247
248 .. code-block:: c
249
250         struct my_async_connection {
251                 struct v4l2_async_connection asc;
252                 ...
253         };
254
255         struct my_async_connection *my_asc;
256         struct fwnode_handle *ep;
257
258         ...
259
260         my_asc = v4l2_async_nf_add_fwnode_remote(&notifier, ep,
261                                                  struct my_async_connection);
262         fwnode_handle_put(ep);
263
264         if (IS_ERR(my_asc))
265                 return PTR_ERR(my_asc);
266
267 Asynchronous sub-device notifier callbacks
268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
269
270 The V4L2 core will then use these connection descriptors to match asynchronously
271 registered subdevices to them. If a match is detected the ``.bound()`` notifier
272 callback is called. After all connections have been bound the .complete()
273 callback is called. When a connection is removed from the system the
274 ``.unbind()`` method is called. All three callbacks are optional.
275
276 Drivers can store any type of custom data in their driver-specific
277 :c:type:`v4l2_async_connection` wrapper. If any of that data requires special
278 handling when the structure is freed, drivers must implement the ``.destroy()``
279 notifier callback. The framework will call it right before freeing the
280 :c:type:`v4l2_async_connection`.
281
282 Calling subdev operations
283 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
284
285 The advantage of using :c:type:`v4l2_subdev` is that it is a generic struct and
286 does not contain any knowledge about the underlying hardware. So a driver might
287 contain several subdevs that use an I2C bus, but also a subdev that is
288 controlled through GPIO pins. This distinction is only relevant when setting
289 up the device, but once the subdev is registered it is completely transparent.
290
291 Once the subdev has been registered you can call an ops function either
292 directly:
293
294 .. code-block:: c
295
296         err = sd->ops->core->g_std(sd, &norm);
297
298 but it is better and easier to use this macro:
299
300 .. code-block:: c
301
302         err = v4l2_subdev_call(sd, core, g_std, &norm);
303
304 The macro will do the right ``NULL`` pointer checks and returns ``-ENODEV``
305 if :c:type:`sd <v4l2_subdev>` is ``NULL``, ``-ENOIOCTLCMD`` if either
306 :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->core or :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->core->g_std is ``NULL``, or the actual result of the
307 :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->ops->core->g_std ops.
308
309 It is also possible to call all or a subset of the sub-devices:
310
311 .. code-block:: c
312
313         v4l2_device_call_all(v4l2_dev, 0, core, g_std, &norm);
314
315 Any subdev that does not support this ops is skipped and error results are
316 ignored. If you want to check for errors use this:
317
318 .. code-block:: c
319
320         err = v4l2_device_call_until_err(v4l2_dev, 0, core, g_std, &norm);
321
322 Any error except ``-ENOIOCTLCMD`` will exit the loop with that error. If no
323 errors (except ``-ENOIOCTLCMD``) occurred, then 0 is returned.
324
325 The second argument to both calls is a group ID. If 0, then all subdevs are
326 called. If non-zero, then only those whose group ID match that value will
327 be called. Before a bridge driver registers a subdev it can set
328 :c:type:`sd <v4l2_subdev>`->grp_id to whatever value it wants (it's 0 by
329 default). This value is owned by the bridge driver and the sub-device driver
330 will never modify or use it.
331
332 The group ID gives the bridge driver more control how callbacks are called.
333 For example, there may be multiple audio chips on a board, each capable of
334 changing the volume. But usually only one will actually be used when the
335 user want to change the volume. You can set the group ID for that subdev to
336 e.g. AUDIO_CONTROLLER and specify that as the group ID value when calling
337 ``v4l2_device_call_all()``. That ensures that it will only go to the subdev
338 that needs it.
339
340 If the sub-device needs to notify its v4l2_device parent of an event, then
341 it can call ``v4l2_subdev_notify(sd, notification, arg)``. This macro checks
342 whether there is a ``notify()`` callback defined and returns ``-ENODEV`` if not.
343 Otherwise the result of the ``notify()`` call is returned.
344
345 V4L2 sub-device userspace API
346 -----------------------------
347
348 Bridge drivers traditionally expose one or multiple video nodes to userspace,
349 and control subdevices through the :c:type:`v4l2_subdev_ops` operations in
350 response to video node operations. This hides the complexity of the underlying
351 hardware from applications. For complex devices, finer-grained control of the
352 device than what the video nodes offer may be required. In those cases, bridge
353 drivers that implement :ref:`the media controller API <media_controller>` may
354 opt for making the subdevice operations directly accessible from userspace.
355
356 Device nodes named ``v4l-subdev``\ *X* can be created in ``/dev`` to access
357 sub-devices directly. If a sub-device supports direct userspace configuration
358 it must set the ``V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE`` flag before being registered.
359
360 After registering sub-devices, the :c:type:`v4l2_device` driver can create
361 device nodes for all registered sub-devices marked with
362 ``V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE`` by calling
363 :c:func:`v4l2_device_register_subdev_nodes`. Those device nodes will be
364 automatically removed when sub-devices are unregistered.
365
366 The device node handles a subset of the V4L2 API.
367
368 ``VIDIOC_QUERYCTRL``,
369 ``VIDIOC_QUERYMENU``,
370 ``VIDIOC_G_CTRL``,
371 ``VIDIOC_S_CTRL``,
372 ``VIDIOC_G_EXT_CTRLS``,
373 ``VIDIOC_S_EXT_CTRLS`` and
374 ``VIDIOC_TRY_EXT_CTRLS``:
375
376         The controls ioctls are identical to the ones defined in V4L2. They
377         behave identically, with the only exception that they deal only with
378         controls implemented in the sub-device. Depending on the driver, those
379         controls can be also be accessed through one (or several) V4L2 device
380         nodes.
381
382 ``VIDIOC_DQEVENT``,
383 ``VIDIOC_SUBSCRIBE_EVENT`` and
384 ``VIDIOC_UNSUBSCRIBE_EVENT``
385
386         The events ioctls are identical to the ones defined in V4L2. They
387         behave identically, with the only exception that they deal only with
388         events generated by the sub-device. Depending on the driver, those
389         events can also be reported by one (or several) V4L2 device nodes.
390
391         Sub-device drivers that want to use events need to set the
392         ``V4L2_SUBDEV_FL_HAS_EVENTS`` :c:type:`v4l2_subdev`.flags before registering
393         the sub-device. After registration events can be queued as usual on the
394         :c:type:`v4l2_subdev`.devnode device node.
395
396         To properly support events, the ``poll()`` file operation is also
397         implemented.
398
399 Private ioctls
400
401         All ioctls not in the above list are passed directly to the sub-device
402         driver through the core::ioctl operation.
403
404 Read-only sub-device userspace API
405 ----------------------------------
406
407 Bridge drivers that control their connected subdevices through direct calls to
408 the kernel API realized by :c:type:`v4l2_subdev_ops` structure do not usually
409 want userspace to be able to change the same parameters through the subdevice
410 device node and thus do not usually register any.
411
412 It is sometimes useful to report to userspace the current subdevice
413 configuration through a read-only API, that does not permit applications to
414 change to the device parameters but allows interfacing to the subdevice device
415 node to inspect them.
416
417 For instance, to implement cameras based on computational photography, userspace
418 needs to know the detailed camera sensor configuration (in terms of skipping,
419 binning, cropping and scaling) for each supported output resolution. To support
420 such use cases, bridge drivers may expose the subdevice operations to userspace
421 through a read-only API.
422
423 To create a read-only device node for all the subdevices registered with the
424 ``V4L2_SUBDEV_FL_HAS_DEVNODE`` set, the :c:type:`v4l2_device` driver should call
425 :c:func:`v4l2_device_register_ro_subdev_nodes`.
426
427 Access to the following ioctls for userspace applications is restricted on
428 sub-device device nodes registered with
429 :c:func:`v4l2_device_register_ro_subdev_nodes`.
430
431 ``VIDIOC_SUBDEV_S_FMT``,
432 ``VIDIOC_SUBDEV_S_CROP``,
433 ``VIDIOC_SUBDEV_S_SELECTION``:
434
435         These ioctls are only allowed on a read-only subdevice device node
436         for the :ref:`V4L2_SUBDEV_FORMAT_TRY <v4l2-subdev-format-whence>`
437         formats and selection rectangles.
438
439 ``VIDIOC_SUBDEV_S_FRAME_INTERVAL``,
440 ``VIDIOC_SUBDEV_S_DV_TIMINGS``,
441 ``VIDIOC_SUBDEV_S_STD``:
442
443         These ioctls are not allowed on a read-only subdevice node.
444
445 In case the ioctl is not allowed, or the format to modify is set to
446 ``V4L2_SUBDEV_FORMAT_ACTIVE``, the core returns a negative error code and
447 the errno variable is set to ``-EPERM``.
448
449 I2C sub-device drivers
450 ----------------------
451
452 Since these drivers are so common, special helper functions are available to
453 ease the use of these drivers (``v4l2-common.h``).
454
455 The recommended method of adding :c:type:`v4l2_subdev` support to an I2C driver
456 is to embed the :c:type:`v4l2_subdev` struct into the state struct that is
457 created for each I2C device instance. Very simple devices have no state
458 struct and in that case you can just create a :c:type:`v4l2_subdev` directly.
459
460 A typical state struct would look like this (where 'chipname' is replaced by
461 the name of the chip):
462
463 .. code-block:: c
464
465         struct chipname_state {
466                 struct v4l2_subdev sd;
467                 ...  /* additional state fields */
468         };
469
470 Initialize the :c:type:`v4l2_subdev` struct as follows:
471
472 .. code-block:: c
473
474         v4l2_i2c_subdev_init(&state->sd, client, subdev_ops);
475
476 This function will fill in all the fields of :c:type:`v4l2_subdev` ensure that
477 the :c:type:`v4l2_subdev` and i2c_client both point to one another.
478
479 You should also add a helper inline function to go from a :c:type:`v4l2_subdev`
480 pointer to a chipname_state struct:
481
482 .. code-block:: c
483
484         static inline struct chipname_state *to_state(struct v4l2_subdev *sd)
485         {
486                 return container_of(sd, struct chipname_state, sd);
487         }
488
489 Use this to go from the :c:type:`v4l2_subdev` struct to the ``i2c_client``
490 struct:
491
492 .. code-block:: c
493
494         struct i2c_client *client = v4l2_get_subdevdata(sd);
495
496 And this to go from an ``i2c_client`` to a :c:type:`v4l2_subdev` struct:
497
498 .. code-block:: c
499
500         struct v4l2_subdev *sd = i2c_get_clientdata(client);
501
502 Make sure to call
503 :c:func:`v4l2_device_unregister_subdev`\ (:c:type:`sd <v4l2_subdev>`)
504 when the ``remove()`` callback is called. This will unregister the sub-device
505 from the bridge driver. It is safe to call this even if the sub-device was
506 never registered.
507
508 You need to do this because when the bridge driver destroys the i2c adapter
509 the ``remove()`` callbacks are called of the i2c devices on that adapter.
510 After that the corresponding v4l2_subdev structures are invalid, so they
511 have to be unregistered first. Calling
512 :c:func:`v4l2_device_unregister_subdev`\ (:c:type:`sd <v4l2_subdev>`)
513 from the ``remove()`` callback ensures that this is always done correctly.
514
515
516 The bridge driver also has some helper functions it can use:
517
518 .. code-block:: c
519
520         struct v4l2_subdev *sd = v4l2_i2c_new_subdev(v4l2_dev, adapter,
521                                         "module_foo", "chipid", 0x36, NULL);
522
523 This loads the given module (can be ``NULL`` if no module needs to be loaded)
524 and calls :c:func:`i2c_new_client_device` with the given ``i2c_adapter`` and
525 chip/address arguments. If all goes well, then it registers the subdev with
526 the v4l2_device.
527
528 You can also use the last argument of :c:func:`v4l2_i2c_new_subdev` to pass
529 an array of possible I2C addresses that it should probe. These probe addresses
530 are only used if the previous argument is 0. A non-zero argument means that you
531 know the exact i2c address so in that case no probing will take place.
532
533 Both functions return ``NULL`` if something went wrong.
534
535 Note that the chipid you pass to :c:func:`v4l2_i2c_new_subdev` is usually
536 the same as the module name. It allows you to specify a chip variant, e.g.
537 "saa7114" or "saa7115". In general though the i2c driver autodetects this.
538 The use of chipid is something that needs to be looked at more closely at a
539 later date. It differs between i2c drivers and as such can be confusing.
540 To see which chip variants are supported you can look in the i2c driver code
541 for the i2c_device_id table. This lists all the possibilities.
542
543 There are one more helper function:
544
545 :c:func:`v4l2_i2c_new_subdev_board` uses an :c:type:`i2c_board_info` struct
546 which is passed to the i2c driver and replaces the irq, platform_data and addr
547 arguments.
548
549 If the subdev supports the s_config core ops, then that op is called with
550 the irq and platform_data arguments after the subdev was setup.
551
552 The :c:func:`v4l2_i2c_new_subdev` function will call
553 :c:func:`v4l2_i2c_new_subdev_board`, internally filling a
554 :c:type:`i2c_board_info` structure using the ``client_type`` and the
555 ``addr`` to fill it.
556
557 Centrally managed subdev active state
558 -------------------------------------
559
560 Traditionally V4L2 subdev drivers maintained internal state for the active
561 device configuration. This is often implemented as e.g. an array of struct
562 v4l2_mbus_framefmt, one entry for each pad, and similarly for crop and compose
563 rectangles.
564
565 In addition to the active configuration, each subdev file handle has an array of
566 struct v4l2_subdev_pad_config, managed by the V4L2 core, which contains the try
567 configuration.
568
569 To simplify the subdev drivers the V4L2 subdev API now optionally supports a
570 centrally managed active configuration represented by
571 :c:type:`v4l2_subdev_state`. One instance of state, which contains the active
572 device configuration, is stored in the sub-device itself as part of
573 the :c:type:`v4l2_subdev` structure, while the core associates a try state to
574 each open file handle, to store the try configuration related to that file
575 handle.
576
577 Sub-device drivers can opt-in and use state to manage their active configuration
578 by initializing the subdevice state with a call to v4l2_subdev_init_finalize()
579 before registering the sub-device. They must also call v4l2_subdev_cleanup()
580 to release all the allocated resources before unregistering the sub-device.
581 The core automatically allocates and initializes a state for each open file
582 handle to store the try configurations and frees it when closing the file
583 handle.
584
585 V4L2 sub-device operations that use both the :ref:`ACTIVE and TRY formats
586 <v4l2-subdev-format-whence>` receive the correct state to operate on through
587 the 'state' parameter. The state must be locked and unlocked by the
588 caller by calling :c:func:`v4l2_subdev_lock_state()` and
589 :c:func:`v4l2_subdev_unlock_state()`. The caller can do so by calling the subdev
590 operation through the :c:func:`v4l2_subdev_call_state_active()` macro.
591
592 Operations that do not receive a state parameter implicitly operate on the
593 subdevice active state, which drivers can exclusively access by
594 calling :c:func:`v4l2_subdev_lock_and_get_active_state()`. The sub-device active
595 state must equally be released by calling :c:func:`v4l2_subdev_unlock_state()`.
596
597 Drivers must never manually access the state stored in the :c:type:`v4l2_subdev`
598 or in the file handle without going through the designated helpers.
599
600 While the V4L2 core passes the correct try or active state to the subdevice
601 operations, many existing device drivers pass a NULL state when calling
602 operations with :c:func:`v4l2_subdev_call()`. This legacy construct causes
603 issues with subdevice drivers that let the V4L2 core manage the active state,
604 as they expect to receive the appropriate state as a parameter. To help the
605 conversion of subdevice drivers to a managed active state without having to
606 convert all callers at the same time, an additional wrapper layer has been
607 added to v4l2_subdev_call(), which handles the NULL case by getting and locking
608 the callee's active state with :c:func:`v4l2_subdev_lock_and_get_active_state()`,
609 and unlocking the state after the call.
610
611 The whole subdev state is in reality split into three parts: the
612 v4l2_subdev_state, subdev controls and subdev driver's internal state. In the
613 future these parts should be combined into a single state. For the time being
614 we need a way to handle the locking for these parts. This can be accomplished
615 by sharing a lock. The v4l2_ctrl_handler already supports this via its 'lock'
616 pointer and the same model is used with states. The driver can do the following
617 before calling v4l2_subdev_init_finalize():
618
619 .. code-block:: c
620
621         sd->ctrl_handler->lock = &priv->mutex;
622         sd->state_lock = &priv->mutex;
623
624 This shares the driver's private mutex between the controls and the states.
625
626 Streams, multiplexed media pads and internal routing
627 ----------------------------------------------------
628
629 A subdevice driver can implement support for multiplexed streams by setting
630 the V4L2_SUBDEV_FL_STREAMS subdev flag and implementing support for
631 centrally managed subdev active state, routing and stream based
632 configuration.
633
634 V4L2 sub-device functions and data structures
635 ---------------------------------------------
636
637 .. kernel-doc:: include/media/v4l2-subdev.h