drivers/media/platform/sti/hva/hva-h264.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) STMicroelectronics SA 2015
   3  * Authors: Yannick Fertre <yannick.fertre@st.com>
   4  *          Hugues Fruchet <hugues.fruchet@st.com>
   5  * License terms:  GNU General Public License (GPL), version 2
   6  */
   7
   8 #include "hva.h"
   9 #include "hva-hw.h"
  10
  11 #define MAX_SPS_PPS_SIZE 128
  12
  13 #define BITSTREAM_OFFSET_MASK 0x7F
  14
  15 /* video max size*/
  16 #define H264_MAX_SIZE_W 1920
  17 #define H264_MAX_SIZE_H 1920
  18
  19 /* macroBlocs number (width & height) */
  20 #define MB_W(w) ((w + 0xF)  / 0x10)
  21 #define MB_H(h) ((h + 0xF)  / 0x10)
  22
  23 /* formula to get temporal or spatial data size */
  24 #define DATA_SIZE(w, h) (MB_W(w) * MB_H(h) * 16)
  25
  26 #define SEARCH_WINDOW_BUFFER_MAX_SIZE(w) ((4 * MB_W(w) + 42) * 256 * 3 / 2)
  27 #define CABAC_CONTEXT_BUFFER_MAX_SIZE(w) (MB_W(w) * 16)
  28 #define CTX_MB_BUFFER_MAX_SIZE(w) (MB_W(w) * 16 * 8)
  29 #define SLICE_HEADER_SIZE (4 * 16)
  30 #define BRC_DATA_SIZE (5 * 16)
  31
  32 /* source buffer copy in YUV 420 MB-tiled format with size=16*256*3/2 */
  33 #define CURRENT_WINDOW_BUFFER_MAX_SIZE (16 * 256 * 3 / 2)
  34
  35 /*
  36  * 4 lines of pixels (in Luma, Chroma blue and Chroma red) of top MB
  37  * for deblocking with size=4*16*MBx*2
  38  */
  39 #define LOCAL_RECONSTRUCTED_BUFFER_MAX_SIZE(w) (4 * 16 * MB_W(w) * 2)
  40
  41 /* factor for bitrate and cpb buffer size max values if profile >= high */
  42 #define H264_FACTOR_HIGH 1200
  43
  44 /* factor for bitrate and cpb buffer size max values if profile < high */
  45 #define H264_FACTOR_BASELINE 1000
  46
  47 /* number of bytes for NALU_TYPE_FILLER_DATA header and footer */
  48 #define H264_FILLER_DATA_SIZE 6
  49
  50 struct h264_profile {
  51         enum v4l2_mpeg_video_h264_level level;
  52         u32 max_mb_per_seconds;
  53         u32 max_frame_size;
  54         u32 max_bitrate;
  55         u32 max_cpb_size;
  56         u32 min_comp_ratio;
  57 };
  58
  59 static const struct h264_profile h264_infos_list[] = {
  60         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_1_0, 1485, 99, 64, 175, 2},
  61         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_1B, 1485, 99, 128, 350, 2},
  62         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_1_1, 3000, 396, 192, 500, 2},
  63         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_1_2, 6000, 396, 384, 1000, 2},
  64         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_1_3, 11880, 396, 768, 2000, 2},
  65         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_2_0, 11880, 396, 2000, 2000, 2},
  66         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_2_1, 19800, 792, 4000, 4000, 2},
  67         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_2_2, 20250, 1620, 4000, 4000, 2},
  68         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_3_0, 40500, 1620, 10000, 10000, 2},
  69         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_3_1, 108000, 3600, 14000, 14000, 4},
  70         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_3_2, 216000, 5120, 20000, 20000, 4},
  71         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_4_0, 245760, 8192, 20000, 25000, 4},
  72         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_4_1, 245760, 8192, 50000, 62500, 2},
  73         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_4_2, 522240, 8704, 50000, 62500, 2},
  74         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_5_0, 589824, 22080, 135000, 135000, 2},
  75         {V4L2_MPEG_VIDEO_H264_LEVEL_5_1, 983040, 36864, 240000, 240000, 2}
  76 };
  77
  78 enum hva_brc_type {
  79         BRC_TYPE_NONE = 0,
  80         BRC_TYPE_CBR = 1,
  81         BRC_TYPE_VBR = 2,
  82         BRC_TYPE_VBR_LOW_DELAY = 3
  83 };
  84
  85 enum hva_entropy_coding_mode {
  86         CAVLC = 0,
  87         CABAC = 1
  88 };
  89
  90 enum hva_picture_coding_type {
  91         PICTURE_CODING_TYPE_I = 0,
  92         PICTURE_CODING_TYPE_P = 1,
  93         PICTURE_CODING_TYPE_B = 2
  94 };
  95
  96 enum hva_h264_sampling_mode {
  97         SAMPLING_MODE_NV12 = 0,
  98         SAMPLING_MODE_UYVY = 1,
  99         SAMPLING_MODE_RGB3 = 3,
 100         SAMPLING_MODE_XRGB4 = 4,
 101         SAMPLING_MODE_NV21 = 8,
 102         SAMPLING_MODE_VYUY = 9,
 103         SAMPLING_MODE_BGR3 = 11,
 104         SAMPLING_MODE_XBGR4 = 12,
 105         SAMPLING_MODE_RGBX4 = 20,
 106         SAMPLING_MODE_BGRX4 = 28
 107 };
 108
 109 enum hva_h264_nalu_type {
 110         NALU_TYPE_UNKNOWN = 0,
 111         NALU_TYPE_SLICE = 1,
 112         NALU_TYPE_SLICE_DPA = 2,
 113         NALU_TYPE_SLICE_DPB = 3,
 114         NALU_TYPE_SLICE_DPC = 4,
 115         NALU_TYPE_SLICE_IDR = 5,
 116         NALU_TYPE_SEI = 6,
 117         NALU_TYPE_SPS = 7,
 118         NALU_TYPE_PPS = 8,
 119         NALU_TYPE_AU_DELIMITER = 9,
 120         NALU_TYPE_SEQ_END = 10,
 121         NALU_TYPE_STREAM_END = 11,
 122         NALU_TYPE_FILLER_DATA = 12,
 123         NALU_TYPE_SPS_EXT = 13,
 124         NALU_TYPE_PREFIX_UNIT = 14,
 125         NALU_TYPE_SUBSET_SPS = 15,
 126         NALU_TYPE_SLICE_AUX = 19,
 127         NALU_TYPE_SLICE_EXT = 20
 128 };
 129
 130 enum hva_h264_sei_payload_type {
 131         SEI_BUFFERING_PERIOD = 0,
 132         SEI_PICTURE_TIMING = 1,
 133         SEI_STEREO_VIDEO_INFO = 21,
 134         SEI_FRAME_PACKING_ARRANGEMENT = 45
 135 };
 136
 137 /**
 138  * stereo Video Info struct
 139  */
 140 struct hva_h264_stereo_video_sei {
 141         u8 field_views_flag;
 142         u8 top_field_is_left_view_flag;
 143         u8 current_frame_is_left_view_flag;
 144         u8 next_frame_is_second_view_flag;
 145         u8 left_view_self_contained_flag;
 146         u8 right_view_self_contained_flag;
 147 };
 148
 149 /**
 150  * @frame_width: width in pixels of the buffer containing the input frame
 151  * @frame_height: height in pixels of the buffer containing the input frame
 152  * @frame_num: the parameter to be written in the slice header
 153  * @picture_coding_type: type I, P or B
 154  * @pic_order_cnt_type: POC mode, as defined in H264 std : can be 0,1,2
 155  * @first_picture_in_sequence: flag telling to encoder that this is the
 156  *                             first picture in a video sequence.
 157  *                             Used for VBR
 158  * @slice_size_type: 0 = no constraint to close the slice
 159  *                   1= a slice is closed as soon as the slice_mb_size limit
 160  *                      is reached
 161  *                   2= a slice is closed as soon as the slice_byte_size limit
 162  *                      is reached
 163  *                   3= a slice is closed as soon as either the slice_byte_size
 164  *                      limit or the slice_mb_size limit is reached
 165  * @slice_mb_size: defines the slice size in number of macroblocks
 166  *                 (used when slice_size_type=1 or slice_size_type=3)
 167  * @ir_param_option: defines the number of macroblocks per frame to be
 168  *                   refreshed by AIR algorithm OR the refresh period
 169  *                   by CIR algorithm
 170  * @intra_refresh_type: enables the adaptive intra refresh algorithm.
 171  *                      Disable=0 / Adaptative=1 and Cycle=2 as intra refresh
 172  * @use_constrained_intra_flag: constrained_intra_pred_flag from PPS
 173  * @transform_mode: controls the use of 4x4/8x8 transform mode
 174  * @disable_deblocking_filter_idc:
 175  *                   0: specifies that all luma and chroma block edges of
 176  *                      the slice are filtered.
 177  *                   1: specifies that deblocking is disabled for all block
 178  *                      edges of the slice.
 179  *                   2: specifies that all luma and chroma block edges of
 180  *                      the slice are filtered with exception of the block edges
 181  *                      that coincide with slice boundaries
 182  * @slice_alpha_c0_offset_div2: to be written in slice header,
 183  *                              controls deblocking
 184  * @slice_beta_offset_div2: to be written in slice header,
 185  *                          controls deblocking
 186  * @encoder_complexity: encoder complexity control (IME).
 187  *                   0 = I_16x16, P_16x16, Full ME Complexity
 188  *                   1 = I_16x16, I_NxN, P_16x16, Full ME Complexity
 189  *                   2 = I_16x16, I_NXN, P_16x16, P_WxH, Full ME Complexity
 190  *                   4 = I_16x16, P_16x16, Reduced ME Complexity
 191  *                   5 = I_16x16, I_NxN, P_16x16, Reduced ME Complexity
 192  *                   6 = I_16x16, I_NXN, P_16x16, P_WxH, Reduced ME Complexity
 193  *  @chroma_qp_index_offset: coming from picture parameter set
 194  *                           (PPS see [H.264 STD] 7.4.2.2)
 195  *  @entropy_coding_mode: entropy coding mode.
 196  *                        0 = CAVLC
 197  *                        1 = CABAC
 198  * @brc_type: selects the bit-rate control algorithm
 199  *                   0 = constant Qp, (no BRC)
 200  *                   1 = CBR
 201  *                   2 = VBR
 202  * @quant: Quantization param used in case of fix QP encoding (no BRC)
 203  * @non_VCL_NALU_Size: size of non-VCL NALUs (SPS, PPS, filler),
 204  *                     used by BRC
 205  * @cpb_buffer_size: size of Coded Picture Buffer, used by BRC
 206  * @bit_rate: target bitrate, for BRC
 207  * @qp_min: min QP threshold
 208  * @qp_max: max QP threshold
 209  * @framerate_num: target framerate numerator , used by BRC
 210  * @framerate_den: target framerate denomurator , used by BRC
 211  * @delay: End-to-End Initial Delay
 212  * @strict_HRD_compliancy: flag for HDR compliancy (1)
 213  *                         May impact quality encoding
 214  * @addr_source_buffer: address of input frame buffer for current frame
 215  * @addr_fwd_Ref_Buffer: address of reference frame buffer
 216  * @addr_rec_buffer: address of reconstructed frame buffer
 217  * @addr_output_bitstream_start: output bitstream start address
 218  * @addr_output_bitstream_end: output bitstream end address
 219  * @addr_external_sw : address of external search window
 220  * @addr_lctx : address of context picture buffer
 221  * @addr_local_rec_buffer: address of local reconstructed buffer
 222  * @addr_spatial_context: address of spatial context buffer
 223  * @bitstream_offset: offset in bits between aligned bitstream start
 224  *                    address and first bit to be written by HVA.
 225  *                    Range value is [0..63]
 226  * @sampling_mode: Input picture format .
 227  *                   0: YUV420 semi_planar Interleaved
 228  *                   1: YUV422 raster Interleaved
 229  * @addr_param_out: address of output parameters structure
 230  * @addr_scaling_matrix: address to the coefficient of
 231  *                       the inverse scaling matrix
 232  * @addr_scaling_matrix_dir: address to the coefficient of
 233  *                           the direct scaling matrix
 234  * @addr_cabac_context_buffer: address of cabac context buffer
 235  * @GmvX: Input information about the horizontal global displacement of
 236  *        the encoded frame versus the previous one
 237  * @GmvY: Input information about the vertical global displacement of
 238  *        the encoded frame versus the previous one
 239  * @window_width: width in pixels of the window to be encoded inside
 240  *                the input frame
 241  * @window_height: width in pixels of the window to be encoded inside
 242  *                 the input frame
 243  * @window_horizontal_offset: horizontal offset in pels for input window
 244  *                            within input frame
 245  * @window_vertical_offset: vertical offset in pels for input window
 246  *                          within input frame
 247  * @addr_roi: Map of QP offset for the Region of Interest algorithm and
 248  *            also used for Error map.
 249  *            Bit 0-6 used for qp offset (value -64 to 63).
 250  *            Bit 7 used to force intra
 251  * @addr_slice_header: address to slice header
 252  * @slice_header_size_in_bits: size in bits of the Slice header
 253  * @slice_header_offset0: Slice header offset where to insert
 254  *                        first_Mb_in_slice
 255  * @slice_header_offset1: Slice header offset where to insert
 256  *                        slice_qp_delta
 257  * @slice_header_offset2: Slice header offset where to insert
 258  *                        num_MBs_in_slice
 259  * @slice_synchro_enable: enable "slice ready" interrupt after each slice
 260  * @max_slice_number: Maximum number of slice in a frame
 261  *                    (0 is strictly forbidden)
 262  * @rgb2_yuv_y_coeff: Four coefficients (C0C1C2C3) to convert from RGB to
 263  *                    YUV for the Y component.
 264  *                    Y = C0*R + C1*G + C2*B + C3 (C0 is on byte 0)
 265  * @rgb2_yuv_u_coeff: four coefficients (C0C1C2C3) to convert from RGB to
 266  *                    YUV for the Y component.
 267  *                    Y = C0*R + C1*G + C2*B + C3 (C0 is on byte 0)
 268  * @rgb2_yuv_v_coeff: Four coefficients (C0C1C2C3) to convert from RGB to
 269  *                    YUV for the U (Cb) component.
 270  *                    U = C0*R + C1*G + C2*B + C3 (C0 is on byte 0)
 271  * @slice_byte_size: maximum slice size in bytes
 272  *                   (used when slice_size_type=2 or slice_size_type=3)
 273  * @max_air_intra_mb_nb: Maximum number of intra macroblock in a frame
 274  *                       for the AIR algorithm
 275  * @brc_no_skip: Disable skipping in the Bitrate Controller
 276  * @addr_brc_in_out_parameter: address of static buffer for BRC parameters
 277  */
 278 struct hva_h264_td {
 279         u16 frame_width;
 280         u16 frame_height;
 281         u32 frame_num;
 282         u16 picture_coding_type;
 283         u16 reserved1;
 284         u16 pic_order_cnt_type;
 285         u16 first_picture_in_sequence;
 286         u16 slice_size_type;
 287         u16 reserved2;
 288         u32 slice_mb_size;
 289         u16 ir_param_option;
 290         u16 intra_refresh_type;
 291         u16 use_constrained_intra_flag;
 292         u16 transform_mode;
 293         u16 disable_deblocking_filter_idc;
 294         s16 slice_alpha_c0_offset_div2;
 295         s16 slice_beta_offset_div2;
 296         u16 encoder_complexity;
 297         s16 chroma_qp_index_offset;
 298         u16 entropy_coding_mode;
 299         u16 brc_type;
 300         u16 quant;
 301         u32 non_vcl_nalu_size;
 302         u32 cpb_buffer_size;
 303         u32 bit_rate;
 304         u16 qp_min;
 305         u16 qp_max;
 306         u16 framerate_num;
 307         u16 framerate_den;
 308         u16 delay;
 309         u16 strict_hrd_compliancy;
 310         u32 addr_source_buffer;
 311         u32 addr_fwd_ref_buffer;
 312         u32 addr_rec_buffer;
 313         u32 addr_output_bitstream_start;
 314         u32 addr_output_bitstream_end;
 315         u32 addr_external_sw;
 316         u32 addr_lctx;
 317         u32 addr_local_rec_buffer;
 318         u32 addr_spatial_context;
 319         u16 bitstream_offset;
 320         u16 sampling_mode;
 321         u32 addr_param_out;
 322         u32 addr_scaling_matrix;
 323         u32 addr_scaling_matrix_dir;
 324         u32 addr_cabac_context_buffer;
 325         u32 reserved3;
 326         u32 reserved4;
 327         s16 gmv_x;
 328         s16 gmv_y;
 329         u16 window_width;
 330         u16 window_height;
 331         u16 window_horizontal_offset;
 332         u16 window_vertical_offset;
 333         u32 addr_roi;
 334         u32 addr_slice_header;
 335         u16 slice_header_size_in_bits;
 336         u16 slice_header_offset0;
 337         u16 slice_header_offset1;
 338         u16 slice_header_offset2;
 339         u32 reserved5;
 340         u32 reserved6;
 341         u16 reserved7;
 342         u16 reserved8;
 343         u16 slice_synchro_enable;
 344         u16 max_slice_number;
 345         u32 rgb2_yuv_y_coeff;
 346         u32 rgb2_yuv_u_coeff;
 347         u32 rgb2_yuv_v_coeff;
 348         u32 slice_byte_size;
 349         u16 max_air_intra_mb_nb;
 350         u16 brc_no_skip;
 351         u32 addr_temporal_context;
 352         u32 addr_brc_in_out_parameter;
 353 };
 354
 355 /**
 356  * @ slice_size: slice size
 357  * @ slice_start_time: start time
 358  * @ slice_stop_time: stop time
 359  * @ slice_num: slice number
 360  */
 361 struct hva_h264_slice_po {
 362         u32 slice_size;
 363         u32 slice_start_time;
 364         u32 slice_end_time;
 365         u32 slice_num;
 366 };
 367
 368 /**
 369  * @ bitstream_size: bitstream size
 370  * @ dct_bitstream_size: dtc bitstream size
 371  * @ stuffing_bits: number of stuffing bits inserted by the encoder
 372  * @ removal_time: removal time of current frame (nb of ticks 1/framerate)
 373  * @ hvc_start_time: hvc start time
 374  * @ hvc_stop_time: hvc stop time
 375  * @ slice_count: slice count
 376  */
 377 struct hva_h264_po {
 378         u32 bitstream_size;
 379         u32 dct_bitstream_size;
 380         u32 stuffing_bits;
 381         u32 removal_time;
 382         u32 hvc_start_time;
 383         u32 hvc_stop_time;
 384         u32 slice_count;
 385         u32 reserved0;
 386         struct hva_h264_slice_po slice_params[16];
 387 };
 388
 389 struct hva_h264_task {
 390         struct hva_h264_td td;
 391         struct hva_h264_po po;
 392 };
 393
 394 /**
 395  * @seq_info:  sequence information buffer
 396  * @ref_frame: reference frame buffer
 397  * @rec_frame: reconstructed frame buffer
 398  * @task:      task descriptor
 399  */
 400 struct hva_h264_ctx {
 401         struct hva_buffer *seq_info;
 402         struct hva_buffer *ref_frame;
 403         struct hva_buffer *rec_frame;
 404         struct hva_buffer *task;
 405 };
 406
 407 static int hva_h264_fill_slice_header(struct hva_ctx *pctx,
 408                                       u8 *slice_header_addr,
 409                                       struct hva_controls *ctrls,
 410                                       int frame_num,
 411                                       u16 *header_size,
 412                                       u16 *header_offset0,
 413                                       u16 *header_offset1,
 414                                       u16 *header_offset2)
 415 {
 416         /*
 417          * with this HVA hardware version, part of the slice header is computed
 418          * on host and part by hardware.
 419          * The part of host is precomputed and available through this array.
 420          */
 421         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 422         int  cabac = V4L2_MPEG_VIDEO_H264_ENTROPY_MODE_CABAC;
 423         const unsigned char slice_header[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01,
 424                                                0x41, 0x34, 0x07, 0x00};
 425         int idr_pic_id = frame_num % 2;
 426         enum hva_picture_coding_type type;
 427         u32 frame_order = frame_num % ctrls->gop_size;
 428
 429         if (!(frame_num % ctrls->gop_size))
 430                 type = PICTURE_CODING_TYPE_I;
 431         else
 432                 type = PICTURE_CODING_TYPE_P;
 433
 434         memcpy(slice_header_addr, slice_header, sizeof(slice_header));
 435
 436         *header_size = 56;
 437         *header_offset0 = 40;
 438         *header_offset1 = 13;
 439         *header_offset2 = 0;
 440
 441         if (type == PICTURE_CODING_TYPE_I) {
 442                 slice_header_addr[4] = 0x65;
 443                 slice_header_addr[5] = 0x11;
 444
 445                 /* toggle the I frame */
 446                 if ((frame_num / ctrls->gop_size) % 2) {
 447                         *header_size += 4;
 448                         *header_offset1 += 4;
 449                         slice_header_addr[6] = 0x04;
 450                         slice_header_addr[7] = 0x70;
 451
 452                 } else {
 453                         *header_size += 2;
 454                         *header_offset1 += 2;
 455                         slice_header_addr[6] = 0x09;
 456                         slice_header_addr[7] = 0xC0;
 457                 }
 458         } else {
 459                 if (ctrls->entropy_mode == cabac) {
 460                         *header_size += 1;
 461                         *header_offset1 += 1;
 462                         slice_header_addr[7] = 0x80;
 463                 }
 464                 /*
 465                  * update slice header with P frame order
 466                  * frame order is limited to 16 (coded on 4bits only)
 467                  */
 468                 slice_header_addr[5] += ((frame_order & 0x0C) >> 2);
 469                 slice_header_addr[6] += ((frame_order & 0x03) << 6);
 470         }
 471
 472         dev_dbg(dev,
 473                 "%s   %s slice header order %d idrPicId %d header size %d\n",
 474                 pctx->name, __func__, frame_order, idr_pic_id, *header_size);
 475         return 0;
 476 }
 477
 478 static int hva_h264_fill_data_nal(struct hva_ctx *pctx,
 479                                   unsigned int stuffing_bytes, u8 *addr,
 480                                   unsigned int stream_size, unsigned int *size)
 481 {
 482         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 483         const u8 start[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
 484
 485         dev_dbg(dev, "%s   %s stuffing bytes %d\n", pctx->name, __func__,
 486                 stuffing_bytes);
 487
 488         if ((*size + stuffing_bytes + H264_FILLER_DATA_SIZE) > stream_size) {
 489                 dev_dbg(dev, "%s   %s too many stuffing bytes %d\n",
 490                         pctx->name, __func__, stuffing_bytes);
 491                 return 0;
 492         }
 493
 494         /* start code */
 495         memcpy(addr + *size, start, sizeof(start));
 496         *size += sizeof(start);
 497
 498         /* nal_unit_type */
 499         addr[*size] = NALU_TYPE_FILLER_DATA;
 500         *size += 1;
 501
 502         memset(addr + *size, 0xff, stuffing_bytes);
 503         *size += stuffing_bytes;
 504
 505         addr[*size] = 0x80;
 506         *size += 1;
 507
 508         return 0;
 509 }
 510
 511 static int hva_h264_fill_sei_nal(struct hva_ctx *pctx,
 512                                  enum hva_h264_sei_payload_type type,
 513                                  u8 *addr, u32 *size)
 514 {
 515         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 516         const u8 start[] = { 0x00, 0x00, 0x00, 0x01 };
 517         struct hva_h264_stereo_video_sei info;
 518         u8 offset = 7;
 519         u8 msg = 0;
 520
 521         /* start code */
 522         memcpy(addr + *size, start, sizeof(start));
 523         *size += sizeof(start);
 524
 525         /* nal_unit_type */
 526         addr[*size] = NALU_TYPE_SEI;
 527         *size += 1;
 528
 529         /* payload type */
 530         addr[*size] = type;
 531         *size += 1;
 532
 533         switch (type) {
 534         case SEI_STEREO_VIDEO_INFO:
 535                 memset(&info, 0, sizeof(info));
 536
 537                 /* set to top/bottom frame packing arrangement */
 538                 info.field_views_flag = 1;
 539                 info.top_field_is_left_view_flag = 1;
 540
 541                 /* payload size */
 542                 addr[*size] = 1;
 543                 *size += 1;
 544
 545                 /* payload */
 546                 msg = info.field_views_flag << offset--;
 547
 548                 if (info.field_views_flag) {
 549                         msg |= info.top_field_is_left_view_flag <<
 550                                offset--;
 551                 } else {
 552                         msg |= info.current_frame_is_left_view_flag <<
 553                                offset--;
 554                         msg |= info.next_frame_is_second_view_flag <<
 555                                offset--;
 556                 }
 557                 msg |= info.left_view_self_contained_flag << offset--;
 558                 msg |= info.right_view_self_contained_flag << offset--;
 559
 560                 addr[*size] = msg;
 561                 *size += 1;
 562
 563                 addr[*size] = 0x80;
 564                 *size += 1;
 565
 566                 return 0;
 567         case SEI_BUFFERING_PERIOD:
 568         case SEI_PICTURE_TIMING:
 569         case SEI_FRAME_PACKING_ARRANGEMENT:
 570         default:
 571                 dev_err(dev, "%s   sei nal type not supported %d\n",
 572                         pctx->name, type);
 573                 return -EINVAL;
 574         }
 575 }
 576
 577 static int hva_h264_prepare_task(struct hva_ctx *pctx,
 578                                  struct hva_h264_task *task,
 579                                  struct hva_frame *frame,
 580                                  struct hva_stream *stream)
 581 {
 582         struct hva_dev *hva = ctx_to_hdev(pctx);
 583         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 584         struct hva_h264_ctx *ctx = (struct hva_h264_ctx *)pctx->priv;
 585         struct hva_buffer *seq_info = ctx->seq_info;
 586         struct hva_buffer *fwd_ref_frame = ctx->ref_frame;
 587         struct hva_buffer *loc_rec_frame = ctx->rec_frame;
 588         struct hva_h264_td *td = &task->td;
 589         struct hva_controls *ctrls = &pctx->ctrls;
 590         struct v4l2_fract *time_per_frame = &pctx->ctrls.time_per_frame;
 591         int cavlc =  V4L2_MPEG_VIDEO_H264_ENTROPY_MODE_CAVLC;
 592         u32 frame_num = pctx->stream_num;
 593         u32 addr_esram = hva->esram_addr;
 594         enum v4l2_mpeg_video_h264_level level;
 595         dma_addr_t paddr = 0;
 596         u8 *slice_header_vaddr;
 597         u32 frame_width = frame->info.aligned_width;
 598         u32 frame_height = frame->info.aligned_height;
 599         u32 max_cpb_buffer_size;
 600         unsigned int payload = stream->bytesused;
 601         u32 max_bitrate;
 602
 603         /* check width and height parameters */
 604         if ((frame_width > max(H264_MAX_SIZE_W, H264_MAX_SIZE_H)) ||
 605             (frame_height > max(H264_MAX_SIZE_W, H264_MAX_SIZE_H))) {
 606                 dev_err(dev,
 607                         "%s   width(%d) or height(%d) exceeds limits (%dx%d)\n",
 608                         pctx->name, frame_width, frame_height,
 609                         H264_MAX_SIZE_W, H264_MAX_SIZE_H);
 610                 return -EINVAL;
 611         }
 612
 613         level = ctrls->level;
 614
 615         memset(td, 0, sizeof(struct hva_h264_td));
 616
 617         td->frame_width = frame_width;
 618         td->frame_height = frame_height;
 619
 620         /* set frame alignement */
 621         td->window_width =  frame_width;
 622         td->window_height = frame_height;
 623         td->window_horizontal_offset = 0;
 624         td->window_vertical_offset = 0;
 625
 626         td->first_picture_in_sequence = (!frame_num) ? 1 : 0;
 627
 628         /* pic_order_cnt_type hard coded to '2' as only I & P frames */
 629         td->pic_order_cnt_type = 2;
 630
 631         /* useConstrainedIntraFlag set to false for better coding efficiency */
 632         td->use_constrained_intra_flag = false;
 633         td->brc_type = (ctrls->bitrate_mode == V4L2_MPEG_VIDEO_BITRATE_MODE_CBR)
 634                         ? BRC_TYPE_CBR : BRC_TYPE_VBR;
 635
 636         td->entropy_coding_mode = (ctrls->entropy_mode == cavlc) ? CAVLC :
 637                                   CABAC;
 638
 639         td->bit_rate = ctrls->bitrate;
 640
 641         /* set framerate, framerate = 1 n/ time per frame */
 642         if (time_per_frame->numerator >= 536) {
 643                 /*
 644                  * due to a hardware bug, framerate denominator can't exceed
 645                  * 536 (BRC overflow). Compute nearest framerate
 646                  */
 647                 td->framerate_den = 1;
 648                 td->framerate_num = (time_per_frame->denominator +
 649                                     (time_per_frame->numerator >> 1) - 1) /
 650                                     time_per_frame->numerator;
 651
 652                 /*
 653                  * update bitrate to introduce a correction due to
 654                  * the new framerate
 655                  * new bitrate = (old bitrate * new framerate) / old framerate
 656                  */
 657                 td->bit_rate /= time_per_frame->numerator;
 658                 td->bit_rate *= time_per_frame->denominator;
 659                 td->bit_rate /= td->framerate_num;
 660         } else {
 661                 td->framerate_den = time_per_frame->numerator;
 662                 td->framerate_num = time_per_frame->denominator;
 663         }
 664
 665         /* compute maximum bitrate depending on profile */
 666         if (ctrls->profile >= V4L2_MPEG_VIDEO_H264_PROFILE_HIGH)
 667                 max_bitrate = h264_infos_list[level].max_bitrate *
 668                               H264_FACTOR_HIGH;
 669         else
 670                 max_bitrate = h264_infos_list[level].max_bitrate *
 671                               H264_FACTOR_BASELINE;
 672
 673         /* check if bitrate doesn't exceed max size */
 674         if (td->bit_rate > max_bitrate) {
 675                 dev_dbg(dev,
 676                         "%s   bitrate (%d) larger than level and profile allow, clip to %d\n",
 677                         pctx->name, td->bit_rate, max_bitrate);
 678                 td->bit_rate = max_bitrate;
 679         }
 680
 681         /* convert cpb_buffer_size in bits */
 682         td->cpb_buffer_size = ctrls->cpb_size * 8000;
 683
 684         /* compute maximum cpb buffer size depending on profile */
 685         if (ctrls->profile >= V4L2_MPEG_VIDEO_H264_PROFILE_HIGH)
 686                 max_cpb_buffer_size =
 687                     h264_infos_list[level].max_cpb_size * H264_FACTOR_HIGH;
 688         else
 689                 max_cpb_buffer_size =
 690                     h264_infos_list[level].max_cpb_size * H264_FACTOR_BASELINE;
 691
 692         /* check if cpb buffer size doesn't exceed max size */
 693         if (td->cpb_buffer_size > max_cpb_buffer_size) {
 694                 dev_dbg(dev,
 695                         "%s   cpb size larger than level %d allows, clip to %d\n",
 696                         pctx->name, td->cpb_buffer_size, max_cpb_buffer_size);
 697                 td->cpb_buffer_size = max_cpb_buffer_size;
 698         }
 699
 700         /* enable skipping in the Bitrate Controller */
 701         td->brc_no_skip = 0;
 702
 703         /* initial delay */
 704         if ((ctrls->bitrate_mode == V4L2_MPEG_VIDEO_BITRATE_MODE_CBR) &&
 705             td->bit_rate)
 706                 td->delay = 1000 * (td->cpb_buffer_size / td->bit_rate);
 707         else
 708                 td->delay = 0;
 709
 710         switch (frame->info.pixelformat) {
 711         case V4L2_PIX_FMT_NV12:
 712                 td->sampling_mode = SAMPLING_MODE_NV12;
 713                 break;
 714         case V4L2_PIX_FMT_NV21:
 715                 td->sampling_mode = SAMPLING_MODE_NV21;
 716                 break;
 717         default:
 718                 dev_err(dev, "%s   invalid source pixel format\n",
 719                         pctx->name);
 720                 return -EINVAL;
 721         }
 722
 723         /*
 724          * fill matrix color converter (RGB to YUV)
 725          * Y = 0,299 R + 0,587 G + 0,114 B
 726          * Cb = -0,1687 R -0,3313 G + 0,5 B + 128
 727          * Cr = 0,5 R - 0,4187 G - 0,0813 B + 128
 728          */
 729         td->rgb2_yuv_y_coeff = 0x12031008;
 730         td->rgb2_yuv_u_coeff = 0x800EF7FB;
 731         td->rgb2_yuv_v_coeff = 0x80FEF40E;
 732
 733         /* enable/disable transform mode */
 734         td->transform_mode = ctrls->dct8x8;
 735
 736         /* encoder complexity fix to 2, ENCODE_I_16x16_I_NxN_P_16x16_P_WxH */
 737         td->encoder_complexity = 2;
 738
 739         /* quant fix to 28, default VBR value */
 740         td->quant = 28;
 741
 742         if (td->framerate_den == 0) {
 743                 dev_err(dev, "%s   invalid framerate\n", pctx->name);
 744                 return -EINVAL;
 745         }
 746
 747         /* if automatic framerate, deactivate bitrate controller */
 748         if (td->framerate_num == 0)
 749                 td->brc_type = 0;
 750
 751         /* compliancy fix to true */
 752         td->strict_hrd_compliancy = 1;
 753
 754         /* set minimum & maximum quantizers */
 755         td->qp_min = clamp_val(ctrls->qpmin, 0, 51);
 756         td->qp_max = clamp_val(ctrls->qpmax, 0, 51);
 757
 758         td->addr_source_buffer = frame->paddr;
 759         td->addr_fwd_ref_buffer = fwd_ref_frame->paddr;
 760         td->addr_rec_buffer = loc_rec_frame->paddr;
 761
 762         td->addr_output_bitstream_end = (u32)stream->paddr + stream->size;
 763
 764         td->addr_output_bitstream_start = (u32)stream->paddr;
 765         td->bitstream_offset = (((u32)stream->paddr & 0xF) << 3) &
 766                                BITSTREAM_OFFSET_MASK;
 767
 768         td->addr_param_out = (u32)ctx->task->paddr +
 769                              offsetof(struct hva_h264_task, po);
 770
 771         /* swap spatial and temporal context */
 772         if (frame_num % 2) {
 773                 paddr = seq_info->paddr;
 774                 td->addr_spatial_context =  ALIGN(paddr, 0x100);
 775                 paddr = seq_info->paddr + DATA_SIZE(frame_width,
 776                                                         frame_height);
 777                 td->addr_temporal_context = ALIGN(paddr, 0x100);
 778         } else {
 779                 paddr = seq_info->paddr;
 780                 td->addr_temporal_context = ALIGN(paddr, 0x100);
 781                 paddr = seq_info->paddr + DATA_SIZE(frame_width,
 782                                                         frame_height);
 783                 td->addr_spatial_context =  ALIGN(paddr, 0x100);
 784         }
 785
 786         paddr = seq_info->paddr + 2 * DATA_SIZE(frame_width, frame_height);
 787
 788         td->addr_brc_in_out_parameter =  ALIGN(paddr, 0x100);
 789
 790         paddr = td->addr_brc_in_out_parameter + BRC_DATA_SIZE;
 791         td->addr_slice_header =  ALIGN(paddr, 0x100);
 792         td->addr_external_sw =  ALIGN(addr_esram, 0x100);
 793
 794         addr_esram += SEARCH_WINDOW_BUFFER_MAX_SIZE(frame_width);
 795         td->addr_local_rec_buffer = ALIGN(addr_esram, 0x100);
 796
 797         addr_esram += LOCAL_RECONSTRUCTED_BUFFER_MAX_SIZE(frame_width);
 798         td->addr_lctx = ALIGN(addr_esram, 0x100);
 799
 800         addr_esram += CTX_MB_BUFFER_MAX_SIZE(max(frame_width, frame_height));
 801         td->addr_cabac_context_buffer = ALIGN(addr_esram, 0x100);
 802
 803         if (!(frame_num % ctrls->gop_size)) {
 804                 td->picture_coding_type = PICTURE_CODING_TYPE_I;
 805                 stream->vbuf.flags |= V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME;
 806         } else {
 807                 td->picture_coding_type = PICTURE_CODING_TYPE_P;
 808                 stream->vbuf.flags &= ~V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME;
 809         }
 810
 811         /* fill the slice header part */
 812         slice_header_vaddr = seq_info->vaddr + (td->addr_slice_header -
 813                              seq_info->paddr);
 814
 815         hva_h264_fill_slice_header(pctx, slice_header_vaddr, ctrls, frame_num,
 816                                    &td->slice_header_size_in_bits,
 817                                    &td->slice_header_offset0,
 818                                    &td->slice_header_offset1,
 819                                    &td->slice_header_offset2);
 820
 821         td->chroma_qp_index_offset = 2;
 822         td->slice_synchro_enable = 0;
 823         td->max_slice_number = 1;
 824
 825         /*
 826          * check the sps/pps header size for key frame only
 827          * sps/pps header was previously fill by libv4l
 828          * during qbuf of stream buffer
 829          */
 830         if ((stream->vbuf.flags == V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME) &&
 831             (payload > MAX_SPS_PPS_SIZE)) {
 832                 dev_err(dev, "%s   invalid sps/pps size %d\n", pctx->name,
 833                         payload);
 834                 return -EINVAL;
 835         }
 836
 837         if (stream->vbuf.flags != V4L2_BUF_FLAG_KEYFRAME)
 838                 payload = 0;
 839
 840         /* add SEI nal (video stereo info) */
 841         if (ctrls->sei_fp && hva_h264_fill_sei_nal(pctx, SEI_STEREO_VIDEO_INFO,
 842                                                    (u8 *)stream->vaddr,
 843                                                    &payload)) {
 844                 dev_err(dev, "%s   fail to get SEI nal\n", pctx->name);
 845                 return -EINVAL;
 846         }
 847
 848         /* fill size of non-VCL NAL units (SPS, PPS, filler and SEI) */
 849         td->non_vcl_nalu_size = payload * 8;
 850
 851         /* compute bitstream offset & new start address of bitstream */
 852         td->addr_output_bitstream_start += ((payload >> 4) << 4);
 853         td->bitstream_offset += (payload - ((payload >> 4) << 4)) * 8;
 854
 855         stream->bytesused = payload;
 856
 857         return 0;
 858 }
 859
 860 static unsigned int hva_h264_get_stream_size(struct hva_h264_task *task)
 861 {
 862         struct hva_h264_po *po = &task->po;
 863
 864         return po->bitstream_size;
 865 }
 866
 867 static u32 hva_h264_get_stuffing_bytes(struct hva_h264_task *task)
 868 {
 869         struct hva_h264_po *po = &task->po;
 870
 871         return po->stuffing_bits >> 3;
 872 }
 873
 874 static int hva_h264_open(struct hva_ctx *pctx)
 875 {
 876         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 877         struct hva_h264_ctx *ctx;
 878         struct hva_dev *hva = ctx_to_hdev(pctx);
 879         u32 frame_width = pctx->frameinfo.aligned_width;
 880         u32 frame_height = pctx->frameinfo.aligned_height;
 881         u32 size;
 882         int ret;
 883
 884         /* check esram size necessary to encode a frame */
 885         size = SEARCH_WINDOW_BUFFER_MAX_SIZE(frame_width) +
 886                LOCAL_RECONSTRUCTED_BUFFER_MAX_SIZE(frame_width) +
 887                CTX_MB_BUFFER_MAX_SIZE(max(frame_width, frame_height)) +
 888                CABAC_CONTEXT_BUFFER_MAX_SIZE(frame_width);
 889
 890         if (hva->esram_size < size) {
 891                 dev_err(dev, "%s   not enough esram (max:%d request:%d)\n",
 892                         pctx->name, hva->esram_size, size);
 893                 ret = -EINVAL;
 894                 goto err;
 895         }
 896
 897         /* allocate context for codec */
 898         ctx = devm_kzalloc(dev, sizeof(*ctx), GFP_KERNEL);
 899         if (!ctx) {
 900                 ret = -ENOMEM;
 901                 goto err;
 902         }
 903
 904         /* allocate sequence info buffer */
 905         ret = hva_mem_alloc(pctx,
 906                             2 * DATA_SIZE(frame_width, frame_height) +
 907                             SLICE_HEADER_SIZE +
 908                             BRC_DATA_SIZE,
 909                             "hva sequence info",
 910                             &ctx->seq_info);
 911         if (ret) {
 912                 dev_err(dev,
 913                         "%s   failed to allocate sequence info buffer\n",
 914                         pctx->name);
 915                 goto err_ctx;
 916         }
 917
 918         /* allocate reference frame buffer */
 919         ret = hva_mem_alloc(pctx,
 920                             frame_width * frame_height * 3 / 2,
 921                             "hva reference frame",
 922                             &ctx->ref_frame);
 923         if (ret) {
 924                 dev_err(dev, "%s   failed to allocate reference frame buffer\n",
 925                         pctx->name);
 926                 goto err_seq_info;
 927         }
 928
 929         /* allocate reconstructed frame buffer */
 930         ret = hva_mem_alloc(pctx,
 931                             frame_width * frame_height * 3 / 2,
 932                             "hva reconstructed frame",
 933                             &ctx->rec_frame);
 934         if (ret) {
 935                 dev_err(dev,
 936                         "%s   failed to allocate reconstructed frame buffer\n",
 937                         pctx->name);
 938                 goto err_ref_frame;
 939         }
 940
 941         /* allocate task descriptor */
 942         ret = hva_mem_alloc(pctx,
 943                             sizeof(struct hva_h264_task),
 944                             "hva task descriptor",
 945                             &ctx->task);
 946         if (ret) {
 947                 dev_err(dev,
 948                         "%s   failed to allocate task descriptor\n",
 949                         pctx->name);
 950                 goto err_rec_frame;
 951         }
 952
 953         pctx->priv = (void *)ctx;
 954
 955         return 0;
 956
 957 err_rec_frame:
 958         hva_mem_free(pctx, ctx->rec_frame);
 959 err_ref_frame:
 960         hva_mem_free(pctx, ctx->ref_frame);
 961 err_seq_info:
 962         hva_mem_free(pctx, ctx->seq_info);
 963 err_ctx:
 964         devm_kfree(dev, ctx);
 965 err:
 966         return ret;
 967 }
 968
 969 static int hva_h264_close(struct hva_ctx *pctx)
 970 {
 971         struct hva_h264_ctx *ctx = (struct hva_h264_ctx *)pctx->priv;
 972         struct device *dev = ctx_to_dev(pctx);
 973
 974         if (ctx->seq_info)
 975                 hva_mem_free(pctx, ctx->seq_info);
 976
 977         if (ctx->ref_frame)
 978                 hva_mem_free(pctx, ctx->ref_frame);
 979
 980         if (ctx->rec_frame)
 981                 hva_mem_free(pctx, ctx->rec_frame);
 982
 983         if (ctx->task)
 984                 hva_mem_free(pctx, ctx->task);
 985
 986         devm_kfree(dev, ctx);
 987
 988         return 0;
 989 }
 990
 991 static int hva_h264_encode(struct hva_ctx *pctx, struct hva_frame *frame,
 992                            struct hva_stream *stream)
 993 {
 994         struct hva_h264_ctx *ctx = (struct hva_h264_ctx *)pctx->priv;
 995         struct hva_h264_task *task = (struct hva_h264_task *)ctx->task->vaddr;
 996         struct hva_buffer *tmp_frame;
 997         u32 stuffing_bytes = 0;
 998         int ret = 0;
 999
1000         ret = hva_h264_prepare_task(pctx, task, frame, stream);
1001         if (ret)
1002                 goto err;
1003
1004         ret = hva_hw_execute_task(pctx, H264_ENC, ctx->task);
1005         if (ret)
1006                 goto err;
1007
1008         pctx->stream_num++;
1009         stream->bytesused += hva_h264_get_stream_size(task);
1010
1011         stuffing_bytes = hva_h264_get_stuffing_bytes(task);
1012
1013         if (stuffing_bytes)
1014                 hva_h264_fill_data_nal(pctx, stuffing_bytes,
1015                                        (u8 *)stream->vaddr,
1016                                        stream->size,
1017                                        &stream->bytesused);
1018
1019         /* switch reference & reconstructed frame */
1020         tmp_frame = ctx->ref_frame;
1021         ctx->ref_frame = ctx->rec_frame;
1022         ctx->rec_frame = tmp_frame;
1023
1024         return 0;
1025 err:
1026         stream->bytesused = 0;
1027         return ret;
1028 }
1029
1030 const struct hva_enc nv12h264enc = {
1031         .name = "H264(NV12)",
1032         .pixelformat = V4L2_PIX_FMT_NV12,
1033         .streamformat = V4L2_PIX_FMT_H264,
1034         .max_width = H264_MAX_SIZE_W,
1035         .max_height = H264_MAX_SIZE_H,
1036         .open = hva_h264_open,
1037         .close = hva_h264_close,
1038         .encode = hva_h264_encode,
1039 };
1040
1041 const struct hva_enc nv21h264enc = {
1042         .name = "H264(NV21)",
1043         .pixelformat = V4L2_PIX_FMT_NV21,
1044         .streamformat = V4L2_PIX_FMT_H264,
1045         .max_width = H264_MAX_SIZE_W,
1046         .max_height = H264_MAX_SIZE_H,
1047         .open = hva_h264_open,
1048         .close = hva_h264_close,
1049         .encode = hva_h264_encode,
1050 };