be1f511e4f547ce2f000cff7d0965865022ef513
[kvmfornfv.git] / endpoint.c
1 /*
2  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
3  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
4  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
5  *   (at your option) any later version.
6  *
7  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
8  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
9  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
10  *   GNU General Public License for more details.
11  *
12  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
13  *   along with this program; if not, write to the Free Software
14  *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
15  *
16  */
17
18 #include <linux/gfp.h>
19 #include <linux/init.h>
20 #include <linux/ratelimit.h>
21 #include <linux/usb.h>
22 #include <linux/usb/audio.h>
23 #include <linux/slab.h>
24
25 #include <sound/core.h>
26 #include <sound/pcm.h>
27 #include <sound/pcm_params.h>
28
29 #include "usbaudio.h"
30 #include "helper.h"
31 #include "card.h"
32 #include "endpoint.h"
33 #include "pcm.h"
34 #include "quirks.h"
35
36 #define EP_FLAG_RUNNING         1
37 #define EP_FLAG_STOPPING        2
38
39 /*
40  * snd_usb_endpoint is a model that abstracts everything related to an
41  * USB endpoint and its streaming.
42  *
43  * There are functions to activate and deactivate the streaming URBs and
44  * optional callbacks to let the pcm logic handle the actual content of the
45  * packets for playback and record. Thus, the bus streaming and the audio
46  * handlers are fully decoupled.
47  *
48  * There are two different types of endpoints in audio applications.
49  *
50  * SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA handles full audio data payload for both
51  * inbound and outbound traffic.
52  *
53  * SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC endpoints are for inbound traffic only and
54  * expect the payload to carry Q10.14 / Q16.16 formatted sync information
55  * (3 or 4 bytes).
56  *
57  * Each endpoint has to be configured prior to being used by calling
58  * snd_usb_endpoint_set_params().
59  *
60  * The model incorporates a reference counting, so that multiple users
61  * can call snd_usb_endpoint_start() and snd_usb_endpoint_stop(), and
62  * only the first user will effectively start the URBs, and only the last
63  * one to stop it will tear the URBs down again.
64  */
65
66 /*
67  * convert a sampling rate into our full speed format (fs/1000 in Q16.16)
68  * this will overflow at approx 524 kHz
69  */
70 static inline unsigned get_usb_full_speed_rate(unsigned int rate)
71 {
72         return ((rate << 13) + 62) / 125;
73 }
74
75 /*
76  * convert a sampling rate into USB high speed format (fs/8000 in Q16.16)
77  * this will overflow at approx 4 MHz
78  */
79 static inline unsigned get_usb_high_speed_rate(unsigned int rate)
80 {
81         return ((rate << 10) + 62) / 125;
82 }
83
84 /*
85  * release a urb data
86  */
87 static void release_urb_ctx(struct snd_urb_ctx *u)
88 {
89         if (u->buffer_size)
90                 usb_free_coherent(u->ep->chip->dev, u->buffer_size,
91                                   u->urb->transfer_buffer,
92                                   u->urb->transfer_dma);
93         usb_free_urb(u->urb);
94         u->urb = NULL;
95 }
96
97 static const char *usb_error_string(int err)
98 {
99         switch (err) {
100         case -ENODEV:
101                 return "no device";
102         case -ENOENT:
103                 return "endpoint not enabled";
104         case -EPIPE:
105                 return "endpoint stalled";
106         case -ENOSPC:
107                 return "not enough bandwidth";
108         case -ESHUTDOWN:
109                 return "device disabled";
110         case -EHOSTUNREACH:
111                 return "device suspended";
112         case -EINVAL:
113         case -EAGAIN:
114         case -EFBIG:
115         case -EMSGSIZE:
116                 return "internal error";
117         default:
118                 return "unknown error";
119         }
120 }
121
122 /**
123  * snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink: Report endpoint usage type
124  *
125  * @ep: The snd_usb_endpoint
126  *
127  * Determine whether an endpoint is driven by an implicit feedback
128  * data endpoint source.
129  */
130 int snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(struct snd_usb_endpoint *ep)
131 {
132         return  ep->sync_master &&
133                 ep->sync_master->type == SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA &&
134                 ep->type == SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA &&
135                 usb_pipeout(ep->pipe);
136 }
137
138 /*
139  * For streaming based on information derived from sync endpoints,
140  * prepare_outbound_urb_sizes() will call next_packet_size() to
141  * determine the number of samples to be sent in the next packet.
142  *
143  * For implicit feedback, next_packet_size() is unused.
144  */
145 int snd_usb_endpoint_next_packet_size(struct snd_usb_endpoint *ep)
146 {
147         unsigned long flags;
148         int ret;
149
150         if (ep->fill_max)
151                 return ep->maxframesize;
152
153         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
154         ep->phase = (ep->phase & 0xffff)
155                 + (ep->freqm << ep->datainterval);
156         ret = min(ep->phase >> 16, ep->maxframesize);
157         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
158
159         return ret;
160 }
161
162 static void retire_outbound_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
163                                 struct snd_urb_ctx *urb_ctx)
164 {
165         if (ep->retire_data_urb)
166                 ep->retire_data_urb(ep->data_subs, urb_ctx->urb);
167 }
168
169 static void retire_inbound_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
170                                struct snd_urb_ctx *urb_ctx)
171 {
172         struct urb *urb = urb_ctx->urb;
173
174         if (unlikely(ep->skip_packets > 0)) {
175                 ep->skip_packets--;
176                 return;
177         }
178
179         if (ep->sync_slave)
180                 snd_usb_handle_sync_urb(ep->sync_slave, ep, urb);
181
182         if (ep->retire_data_urb)
183                 ep->retire_data_urb(ep->data_subs, urb);
184 }
185
186 static void prepare_silent_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
187                                struct snd_urb_ctx *ctx)
188 {
189         struct urb *urb = ctx->urb;
190         unsigned int offs = 0;
191         unsigned int extra = 0;
192         __le32 packet_length;
193         int i;
194
195         /* For tx_length_quirk, put packet length at start of packet */
196         if (ep->chip->tx_length_quirk)
197                 extra = sizeof(packet_length);
198
199         for (i = 0; i < ctx->packets; ++i) {
200                 unsigned int offset;
201                 unsigned int length;
202                 int counts;
203
204                 if (ctx->packet_size[i])
205                         counts = ctx->packet_size[i];
206                 else
207                         counts = snd_usb_endpoint_next_packet_size(ep);
208
209                 length = counts * ep->stride; /* number of silent bytes */
210                 offset = offs * ep->stride + extra * i;
211                 urb->iso_frame_desc[i].offset = offset;
212                 urb->iso_frame_desc[i].length = length + extra;
213                 if (extra) {
214                         packet_length = cpu_to_le32(length);
215                         memcpy(urb->transfer_buffer + offset,
216                                &packet_length, sizeof(packet_length));
217                 }
218                 memset(urb->transfer_buffer + offset + extra,
219                        ep->silence_value, length);
220                 offs += counts;
221         }
222
223         urb->number_of_packets = ctx->packets;
224         urb->transfer_buffer_length = offs * ep->stride + ctx->packets * extra;
225 }
226
227 /*
228  * Prepare a PLAYBACK urb for submission to the bus.
229  */
230 static void prepare_outbound_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
231                                  struct snd_urb_ctx *ctx)
232 {
233         struct urb *urb = ctx->urb;
234         unsigned char *cp = urb->transfer_buffer;
235
236         urb->dev = ep->chip->dev; /* we need to set this at each time */
237
238         switch (ep->type) {
239         case SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA:
240                 if (ep->prepare_data_urb) {
241                         ep->prepare_data_urb(ep->data_subs, urb);
242                 } else {
243                         /* no data provider, so send silence */
244                         prepare_silent_urb(ep, ctx);
245                 }
246                 break;
247
248         case SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC:
249                 if (snd_usb_get_speed(ep->chip->dev) >= USB_SPEED_HIGH) {
250                         /*
251                          * fill the length and offset of each urb descriptor.
252                          * the fixed 12.13 frequency is passed as 16.16 through the pipe.
253                          */
254                         urb->iso_frame_desc[0].length = 4;
255                         urb->iso_frame_desc[0].offset = 0;
256                         cp[0] = ep->freqn;
257                         cp[1] = ep->freqn >> 8;
258                         cp[2] = ep->freqn >> 16;
259                         cp[3] = ep->freqn >> 24;
260                 } else {
261                         /*
262                          * fill the length and offset of each urb descriptor.
263                          * the fixed 10.14 frequency is passed through the pipe.
264                          */
265                         urb->iso_frame_desc[0].length = 3;
266                         urb->iso_frame_desc[0].offset = 0;
267                         cp[0] = ep->freqn >> 2;
268                         cp[1] = ep->freqn >> 10;
269                         cp[2] = ep->freqn >> 18;
270                 }
271
272                 break;
273         }
274 }
275
276 /*
277  * Prepare a CAPTURE or SYNC urb for submission to the bus.
278  */
279 static inline void prepare_inbound_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
280                                        struct snd_urb_ctx *urb_ctx)
281 {
282         int i, offs;
283         struct urb *urb = urb_ctx->urb;
284
285         urb->dev = ep->chip->dev; /* we need to set this at each time */
286
287         switch (ep->type) {
288         case SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA:
289                 offs = 0;
290                 for (i = 0; i < urb_ctx->packets; i++) {
291                         urb->iso_frame_desc[i].offset = offs;
292                         urb->iso_frame_desc[i].length = ep->curpacksize;
293                         offs += ep->curpacksize;
294                 }
295
296                 urb->transfer_buffer_length = offs;
297                 urb->number_of_packets = urb_ctx->packets;
298                 break;
299
300         case SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC:
301                 urb->iso_frame_desc[0].length = min(4u, ep->syncmaxsize);
302                 urb->iso_frame_desc[0].offset = 0;
303                 break;
304         }
305 }
306
307 /*
308  * Send output urbs that have been prepared previously. URBs are dequeued
309  * from ep->ready_playback_urbs and in case there there aren't any available
310  * or there are no packets that have been prepared, this function does
311  * nothing.
312  *
313  * The reason why the functionality of sending and preparing URBs is separated
314  * is that host controllers don't guarantee the order in which they return
315  * inbound and outbound packets to their submitters.
316  *
317  * This function is only used for implicit feedback endpoints. For endpoints
318  * driven by dedicated sync endpoints, URBs are immediately re-submitted
319  * from their completion handler.
320  */
321 static void queue_pending_output_urbs(struct snd_usb_endpoint *ep)
322 {
323         while (test_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags)) {
324
325                 unsigned long flags;
326                 struct snd_usb_packet_info *uninitialized_var(packet);
327                 struct snd_urb_ctx *ctx = NULL;
328                 struct urb *urb;
329                 int err, i;
330
331                 spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
332                 if (ep->next_packet_read_pos != ep->next_packet_write_pos) {
333                         packet = ep->next_packet + ep->next_packet_read_pos;
334                         ep->next_packet_read_pos++;
335                         ep->next_packet_read_pos %= MAX_URBS;
336
337                         /* take URB out of FIFO */
338                         if (!list_empty(&ep->ready_playback_urbs))
339                                 ctx = list_first_entry(&ep->ready_playback_urbs,
340                                                struct snd_urb_ctx, ready_list);
341                 }
342                 spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
343
344                 if (ctx == NULL)
345                         return;
346
347                 list_del_init(&ctx->ready_list);
348                 urb = ctx->urb;
349
350                 /* copy over the length information */
351                 for (i = 0; i < packet->packets; i++)
352                         ctx->packet_size[i] = packet->packet_size[i];
353
354                 /* call the data handler to fill in playback data */
355                 prepare_outbound_urb(ep, ctx);
356
357                 err = usb_submit_urb(ctx->urb, GFP_ATOMIC);
358                 if (err < 0)
359                         usb_audio_err(ep->chip,
360                                 "Unable to submit urb #%d: %d (urb %p)\n",
361                                 ctx->index, err, ctx->urb);
362                 else
363                         set_bit(ctx->index, &ep->active_mask);
364         }
365 }
366
367 /*
368  * complete callback for urbs
369  */
370 static void snd_complete_urb(struct urb *urb)
371 {
372         struct snd_urb_ctx *ctx = urb->context;
373         struct snd_usb_endpoint *ep = ctx->ep;
374         struct snd_pcm_substream *substream;
375         unsigned long flags;
376         int err;
377
378         if (unlikely(urb->status == -ENOENT ||          /* unlinked */
379                      urb->status == -ENODEV ||          /* device removed */
380                      urb->status == -ECONNRESET ||      /* unlinked */
381                      urb->status == -ESHUTDOWN))        /* device disabled */
382                 goto exit_clear;
383         /* device disconnected */
384         if (unlikely(atomic_read(&ep->chip->shutdown)))
385                 goto exit_clear;
386
387         if (usb_pipeout(ep->pipe)) {
388                 retire_outbound_urb(ep, ctx);
389                 /* can be stopped during retire callback */
390                 if (unlikely(!test_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags)))
391                         goto exit_clear;
392
393                 if (snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(ep)) {
394                         spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
395                         list_add_tail(&ctx->ready_list, &ep->ready_playback_urbs);
396                         spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
397                         queue_pending_output_urbs(ep);
398
399                         goto exit_clear;
400                 }
401
402                 prepare_outbound_urb(ep, ctx);
403         } else {
404                 retire_inbound_urb(ep, ctx);
405                 /* can be stopped during retire callback */
406                 if (unlikely(!test_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags)))
407                         goto exit_clear;
408
409                 prepare_inbound_urb(ep, ctx);
410         }
411
412         err = usb_submit_urb(urb, GFP_ATOMIC);
413         if (err == 0)
414                 return;
415
416         usb_audio_err(ep->chip, "cannot submit urb (err = %d)\n", err);
417         if (ep->data_subs && ep->data_subs->pcm_substream) {
418                 substream = ep->data_subs->pcm_substream;
419                 snd_pcm_stop_xrun(substream);
420         }
421
422 exit_clear:
423         clear_bit(ctx->index, &ep->active_mask);
424 }
425
426 /**
427  * snd_usb_add_endpoint: Add an endpoint to an USB audio chip
428  *
429  * @chip: The chip
430  * @alts: The USB host interface
431  * @ep_num: The number of the endpoint to use
432  * @direction: SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK or SNDRV_PCM_STREAM_CAPTURE
433  * @type: SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA or SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC
434  *
435  * If the requested endpoint has not been added to the given chip before,
436  * a new instance is created. Otherwise, a pointer to the previoulsy
437  * created instance is returned. In case of any error, NULL is returned.
438  *
439  * New endpoints will be added to chip->ep_list and must be freed by
440  * calling snd_usb_endpoint_free().
441  *
442  * For SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC, the caller needs to guarantee that
443  * bNumEndpoints > 1 beforehand.
444  */
445 struct snd_usb_endpoint *snd_usb_add_endpoint(struct snd_usb_audio *chip,
446                                               struct usb_host_interface *alts,
447                                               int ep_num, int direction, int type)
448 {
449         struct snd_usb_endpoint *ep;
450         int is_playback = direction == SNDRV_PCM_STREAM_PLAYBACK;
451
452         if (WARN_ON(!alts))
453                 return NULL;
454
455         mutex_lock(&chip->mutex);
456
457         list_for_each_entry(ep, &chip->ep_list, list) {
458                 if (ep->ep_num == ep_num &&
459                     ep->iface == alts->desc.bInterfaceNumber &&
460                     ep->altsetting == alts->desc.bAlternateSetting) {
461                         usb_audio_dbg(ep->chip,
462                                       "Re-using EP %x in iface %d,%d @%p\n",
463                                         ep_num, ep->iface, ep->altsetting, ep);
464                         goto __exit_unlock;
465                 }
466         }
467
468         usb_audio_dbg(chip, "Creating new %s %s endpoint #%x\n",
469                     is_playback ? "playback" : "capture",
470                     type == SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA ? "data" : "sync",
471                     ep_num);
472
473         ep = kzalloc(sizeof(*ep), GFP_KERNEL);
474         if (!ep)
475                 goto __exit_unlock;
476
477         ep->chip = chip;
478         spin_lock_init(&ep->lock);
479         ep->type = type;
480         ep->ep_num = ep_num;
481         ep->iface = alts->desc.bInterfaceNumber;
482         ep->altsetting = alts->desc.bAlternateSetting;
483         INIT_LIST_HEAD(&ep->ready_playback_urbs);
484         ep_num &= USB_ENDPOINT_NUMBER_MASK;
485
486         if (is_playback)
487                 ep->pipe = usb_sndisocpipe(chip->dev, ep_num);
488         else
489                 ep->pipe = usb_rcvisocpipe(chip->dev, ep_num);
490
491         if (type == SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC) {
492                 if (get_endpoint(alts, 1)->bLength >= USB_DT_ENDPOINT_AUDIO_SIZE &&
493                     get_endpoint(alts, 1)->bRefresh >= 1 &&
494                     get_endpoint(alts, 1)->bRefresh <= 9)
495                         ep->syncinterval = get_endpoint(alts, 1)->bRefresh;
496                 else if (snd_usb_get_speed(chip->dev) == USB_SPEED_FULL)
497                         ep->syncinterval = 1;
498                 else if (get_endpoint(alts, 1)->bInterval >= 1 &&
499                          get_endpoint(alts, 1)->bInterval <= 16)
500                         ep->syncinterval = get_endpoint(alts, 1)->bInterval - 1;
501                 else
502                         ep->syncinterval = 3;
503
504                 ep->syncmaxsize = le16_to_cpu(get_endpoint(alts, 1)->wMaxPacketSize);
505
506                 if (chip->usb_id == USB_ID(0x0644, 0x8038) /* TEAC UD-H01 */ &&
507                     ep->syncmaxsize == 4)
508                         ep->udh01_fb_quirk = 1;
509         }
510
511         list_add_tail(&ep->list, &chip->ep_list);
512
513 __exit_unlock:
514         mutex_unlock(&chip->mutex);
515
516         return ep;
517 }
518
519 /*
520  *  wait until all urbs are processed.
521  */
522 static int wait_clear_urbs(struct snd_usb_endpoint *ep)
523 {
524         unsigned long end_time = jiffies + msecs_to_jiffies(1000);
525         int alive;
526
527         do {
528                 alive = bitmap_weight(&ep->active_mask, ep->nurbs);
529                 if (!alive)
530                         break;
531
532                 schedule_timeout_uninterruptible(1);
533         } while (time_before(jiffies, end_time));
534
535         if (alive)
536                 usb_audio_err(ep->chip,
537                         "timeout: still %d active urbs on EP #%x\n",
538                         alive, ep->ep_num);
539         clear_bit(EP_FLAG_STOPPING, &ep->flags);
540
541         ep->data_subs = NULL;
542         ep->sync_slave = NULL;
543         ep->retire_data_urb = NULL;
544         ep->prepare_data_urb = NULL;
545
546         return 0;
547 }
548
549 /* sync the pending stop operation;
550  * this function itself doesn't trigger the stop operation
551  */
552 void snd_usb_endpoint_sync_pending_stop(struct snd_usb_endpoint *ep)
553 {
554         if (ep && test_bit(EP_FLAG_STOPPING, &ep->flags))
555                 wait_clear_urbs(ep);
556 }
557
558 /*
559  * unlink active urbs.
560  */
561 static int deactivate_urbs(struct snd_usb_endpoint *ep, bool force)
562 {
563         unsigned int i;
564
565         if (!force && atomic_read(&ep->chip->shutdown)) /* to be sure... */
566                 return -EBADFD;
567
568         clear_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags);
569
570         INIT_LIST_HEAD(&ep->ready_playback_urbs);
571         ep->next_packet_read_pos = 0;
572         ep->next_packet_write_pos = 0;
573
574         for (i = 0; i < ep->nurbs; i++) {
575                 if (test_bit(i, &ep->active_mask)) {
576                         if (!test_and_set_bit(i, &ep->unlink_mask)) {
577                                 struct urb *u = ep->urb[i].urb;
578                                 usb_unlink_urb(u);
579                         }
580                 }
581         }
582
583         return 0;
584 }
585
586 /*
587  * release an endpoint's urbs
588  */
589 static void release_urbs(struct snd_usb_endpoint *ep, int force)
590 {
591         int i;
592
593         /* route incoming urbs to nirvana */
594         ep->retire_data_urb = NULL;
595         ep->prepare_data_urb = NULL;
596
597         /* stop urbs */
598         deactivate_urbs(ep, force);
599         wait_clear_urbs(ep);
600
601         for (i = 0; i < ep->nurbs; i++)
602                 release_urb_ctx(&ep->urb[i]);
603
604         if (ep->syncbuf)
605                 usb_free_coherent(ep->chip->dev, SYNC_URBS * 4,
606                                   ep->syncbuf, ep->sync_dma);
607
608         ep->syncbuf = NULL;
609         ep->nurbs = 0;
610 }
611
612 /*
613  * configure a data endpoint
614  */
615 static int data_ep_set_params(struct snd_usb_endpoint *ep,
616                               snd_pcm_format_t pcm_format,
617                               unsigned int channels,
618                               unsigned int period_bytes,
619                               unsigned int frames_per_period,
620                               unsigned int periods_per_buffer,
621                               struct audioformat *fmt,
622                               struct snd_usb_endpoint *sync_ep)
623 {
624         unsigned int maxsize, minsize, packs_per_ms, max_packs_per_urb;
625         unsigned int max_packs_per_period, urbs_per_period, urb_packs;
626         unsigned int max_urbs, i;
627         int frame_bits = snd_pcm_format_physical_width(pcm_format) * channels;
628         int tx_length_quirk = (ep->chip->tx_length_quirk &&
629                                usb_pipeout(ep->pipe));
630
631         if (pcm_format == SNDRV_PCM_FORMAT_DSD_U16_LE && fmt->dsd_dop) {
632                 /*
633                  * When operating in DSD DOP mode, the size of a sample frame
634                  * in hardware differs from the actual physical format width
635                  * because we need to make room for the DOP markers.
636                  */
637                 frame_bits += channels << 3;
638         }
639
640         ep->datainterval = fmt->datainterval;
641         ep->stride = frame_bits >> 3;
642         ep->silence_value = pcm_format == SNDRV_PCM_FORMAT_U8 ? 0x80 : 0;
643
644         /* assume max. frequency is 25% higher than nominal */
645         ep->freqmax = ep->freqn + (ep->freqn >> 2);
646         /* Round up freqmax to nearest integer in order to calculate maximum
647          * packet size, which must represent a whole number of frames.
648          * This is accomplished by adding 0x0.ffff before converting the
649          * Q16.16 format into integer.
650          * In order to accurately calculate the maximum packet size when
651          * the data interval is more than 1 (i.e. ep->datainterval > 0),
652          * multiply by the data interval prior to rounding. For instance,
653          * a freqmax of 41 kHz will result in a max packet size of 6 (5.125)
654          * frames with a data interval of 1, but 11 (10.25) frames with a
655          * data interval of 2.
656          * (ep->freqmax << ep->datainterval overflows at 8.192 MHz for the
657          * maximum datainterval value of 3, at USB full speed, higher for
658          * USB high speed, noting that ep->freqmax is in units of
659          * frames per packet in Q16.16 format.)
660          */
661         maxsize = (((ep->freqmax << ep->datainterval) + 0xffff) >> 16) *
662                          (frame_bits >> 3);
663         if (tx_length_quirk)
664                 maxsize += sizeof(__le32); /* Space for length descriptor */
665         /* but wMaxPacketSize might reduce this */
666         if (ep->maxpacksize && ep->maxpacksize < maxsize) {
667                 /* whatever fits into a max. size packet */
668                 unsigned int data_maxsize = maxsize = ep->maxpacksize;
669
670                 if (tx_length_quirk)
671                         /* Need to remove the length descriptor to calc freq */
672                         data_maxsize -= sizeof(__le32);
673                 ep->freqmax = (data_maxsize / (frame_bits >> 3))
674                                 << (16 - ep->datainterval);
675         }
676
677         if (ep->fill_max)
678                 ep->curpacksize = ep->maxpacksize;
679         else
680                 ep->curpacksize = maxsize;
681
682         if (snd_usb_get_speed(ep->chip->dev) != USB_SPEED_FULL) {
683                 packs_per_ms = 8 >> ep->datainterval;
684                 max_packs_per_urb = MAX_PACKS_HS;
685         } else {
686                 packs_per_ms = 1;
687                 max_packs_per_urb = MAX_PACKS;
688         }
689         if (sync_ep && !snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(ep))
690                 max_packs_per_urb = min(max_packs_per_urb,
691                                         1U << sync_ep->syncinterval);
692         max_packs_per_urb = max(1u, max_packs_per_urb >> ep->datainterval);
693
694         /*
695          * Capture endpoints need to use small URBs because there's no way
696          * to tell in advance where the next period will end, and we don't
697          * want the next URB to complete much after the period ends.
698          *
699          * Playback endpoints with implicit sync much use the same parameters
700          * as their corresponding capture endpoint.
701          */
702         if (usb_pipein(ep->pipe) ||
703                         snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(ep)) {
704
705                 urb_packs = packs_per_ms;
706                 /*
707                  * Wireless devices can poll at a max rate of once per 4ms.
708                  * For dataintervals less than 5, increase the packet count to
709                  * allow the host controller to use bursting to fill in the
710                  * gaps.
711                  */
712                 if (snd_usb_get_speed(ep->chip->dev) == USB_SPEED_WIRELESS) {
713                         int interval = ep->datainterval;
714                         while (interval < 5) {
715                                 urb_packs <<= 1;
716                                 ++interval;
717                         }
718                 }
719                 /* make capture URBs <= 1 ms and smaller than a period */
720                 urb_packs = min(max_packs_per_urb, urb_packs);
721                 while (urb_packs > 1 && urb_packs * maxsize >= period_bytes)
722                         urb_packs >>= 1;
723                 ep->nurbs = MAX_URBS;
724
725         /*
726          * Playback endpoints without implicit sync are adjusted so that
727          * a period fits as evenly as possible in the smallest number of
728          * URBs.  The total number of URBs is adjusted to the size of the
729          * ALSA buffer, subject to the MAX_URBS and MAX_QUEUE limits.
730          */
731         } else {
732                 /* determine how small a packet can be */
733                 minsize = (ep->freqn >> (16 - ep->datainterval)) *
734                                 (frame_bits >> 3);
735                 /* with sync from device, assume it can be 12% lower */
736                 if (sync_ep)
737                         minsize -= minsize >> 3;
738                 minsize = max(minsize, 1u);
739
740                 /* how many packets will contain an entire ALSA period? */
741                 max_packs_per_period = DIV_ROUND_UP(period_bytes, minsize);
742
743                 /* how many URBs will contain a period? */
744                 urbs_per_period = DIV_ROUND_UP(max_packs_per_period,
745                                 max_packs_per_urb);
746                 /* how many packets are needed in each URB? */
747                 urb_packs = DIV_ROUND_UP(max_packs_per_period, urbs_per_period);
748
749                 /* limit the number of frames in a single URB */
750                 ep->max_urb_frames = DIV_ROUND_UP(frames_per_period,
751                                         urbs_per_period);
752
753                 /* try to use enough URBs to contain an entire ALSA buffer */
754                 max_urbs = min((unsigned) MAX_URBS,
755                                 MAX_QUEUE * packs_per_ms / urb_packs);
756                 ep->nurbs = min(max_urbs, urbs_per_period * periods_per_buffer);
757         }
758
759         /* allocate and initialize data urbs */
760         for (i = 0; i < ep->nurbs; i++) {
761                 struct snd_urb_ctx *u = &ep->urb[i];
762                 u->index = i;
763                 u->ep = ep;
764                 u->packets = urb_packs;
765                 u->buffer_size = maxsize * u->packets;
766
767                 if (fmt->fmt_type == UAC_FORMAT_TYPE_II)
768                         u->packets++; /* for transfer delimiter */
769                 u->urb = usb_alloc_urb(u->packets, GFP_KERNEL);
770                 if (!u->urb)
771                         goto out_of_memory;
772
773                 u->urb->transfer_buffer =
774                         usb_alloc_coherent(ep->chip->dev, u->buffer_size,
775                                            GFP_KERNEL, &u->urb->transfer_dma);
776                 if (!u->urb->transfer_buffer)
777                         goto out_of_memory;
778                 u->urb->pipe = ep->pipe;
779                 u->urb->transfer_flags = URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
780                 u->urb->interval = 1 << ep->datainterval;
781                 u->urb->context = u;
782                 u->urb->complete = snd_complete_urb;
783                 INIT_LIST_HEAD(&u->ready_list);
784         }
785
786         return 0;
787
788 out_of_memory:
789         release_urbs(ep, 0);
790         return -ENOMEM;
791 }
792
793 /*
794  * configure a sync endpoint
795  */
796 static int sync_ep_set_params(struct snd_usb_endpoint *ep)
797 {
798         int i;
799
800         ep->syncbuf = usb_alloc_coherent(ep->chip->dev, SYNC_URBS * 4,
801                                          GFP_KERNEL, &ep->sync_dma);
802         if (!ep->syncbuf)
803                 return -ENOMEM;
804
805         for (i = 0; i < SYNC_URBS; i++) {
806                 struct snd_urb_ctx *u = &ep->urb[i];
807                 u->index = i;
808                 u->ep = ep;
809                 u->packets = 1;
810                 u->urb = usb_alloc_urb(1, GFP_KERNEL);
811                 if (!u->urb)
812                         goto out_of_memory;
813                 u->urb->transfer_buffer = ep->syncbuf + i * 4;
814                 u->urb->transfer_dma = ep->sync_dma + i * 4;
815                 u->urb->transfer_buffer_length = 4;
816                 u->urb->pipe = ep->pipe;
817                 u->urb->transfer_flags = URB_NO_TRANSFER_DMA_MAP;
818                 u->urb->number_of_packets = 1;
819                 u->urb->interval = 1 << ep->syncinterval;
820                 u->urb->context = u;
821                 u->urb->complete = snd_complete_urb;
822         }
823
824         ep->nurbs = SYNC_URBS;
825
826         return 0;
827
828 out_of_memory:
829         release_urbs(ep, 0);
830         return -ENOMEM;
831 }
832
833 /**
834  * snd_usb_endpoint_set_params: configure an snd_usb_endpoint
835  *
836  * @ep: the snd_usb_endpoint to configure
837  * @pcm_format: the audio fomat.
838  * @channels: the number of audio channels.
839  * @period_bytes: the number of bytes in one alsa period.
840  * @period_frames: the number of frames in one alsa period.
841  * @buffer_periods: the number of periods in one alsa buffer.
842  * @rate: the frame rate.
843  * @fmt: the USB audio format information
844  * @sync_ep: the sync endpoint to use, if any
845  *
846  * Determine the number of URBs to be used on this endpoint.
847  * An endpoint must be configured before it can be started.
848  * An endpoint that is already running can not be reconfigured.
849  */
850 int snd_usb_endpoint_set_params(struct snd_usb_endpoint *ep,
851                                 snd_pcm_format_t pcm_format,
852                                 unsigned int channels,
853                                 unsigned int period_bytes,
854                                 unsigned int period_frames,
855                                 unsigned int buffer_periods,
856                                 unsigned int rate,
857                                 struct audioformat *fmt,
858                                 struct snd_usb_endpoint *sync_ep)
859 {
860         int err;
861
862         if (ep->use_count != 0) {
863                 usb_audio_warn(ep->chip,
864                          "Unable to change format on ep #%x: already in use\n",
865                          ep->ep_num);
866                 return -EBUSY;
867         }
868
869         /* release old buffers, if any */
870         release_urbs(ep, 0);
871
872         ep->datainterval = fmt->datainterval;
873         ep->maxpacksize = fmt->maxpacksize;
874         ep->fill_max = !!(fmt->attributes & UAC_EP_CS_ATTR_FILL_MAX);
875
876         if (snd_usb_get_speed(ep->chip->dev) == USB_SPEED_FULL)
877                 ep->freqn = get_usb_full_speed_rate(rate);
878         else
879                 ep->freqn = get_usb_high_speed_rate(rate);
880
881         /* calculate the frequency in 16.16 format */
882         ep->freqm = ep->freqn;
883         ep->freqshift = INT_MIN;
884
885         ep->phase = 0;
886
887         switch (ep->type) {
888         case  SND_USB_ENDPOINT_TYPE_DATA:
889                 err = data_ep_set_params(ep, pcm_format, channels,
890                                          period_bytes, period_frames,
891                                          buffer_periods, fmt, sync_ep);
892                 break;
893         case  SND_USB_ENDPOINT_TYPE_SYNC:
894                 err = sync_ep_set_params(ep);
895                 break;
896         default:
897                 err = -EINVAL;
898         }
899
900         usb_audio_dbg(ep->chip,
901                 "Setting params for ep #%x (type %d, %d urbs), ret=%d\n",
902                 ep->ep_num, ep->type, ep->nurbs, err);
903
904         return err;
905 }
906
907 /**
908  * snd_usb_endpoint_start: start an snd_usb_endpoint
909  *
910  * @ep: the endpoint to start
911  *
912  * A call to this function will increment the use count of the endpoint.
913  * In case it is not already running, the URBs for this endpoint will be
914  * submitted. Otherwise, this function does nothing.
915  *
916  * Must be balanced to calls of snd_usb_endpoint_stop().
917  *
918  * Returns an error if the URB submission failed, 0 in all other cases.
919  */
920 int snd_usb_endpoint_start(struct snd_usb_endpoint *ep)
921 {
922         int err;
923         unsigned int i;
924
925         if (atomic_read(&ep->chip->shutdown))
926                 return -EBADFD;
927
928         /* already running? */
929         if (++ep->use_count != 1)
930                 return 0;
931
932         /* just to be sure */
933         deactivate_urbs(ep, false);
934
935         ep->active_mask = 0;
936         ep->unlink_mask = 0;
937         ep->phase = 0;
938
939         snd_usb_endpoint_start_quirk(ep);
940
941         /*
942          * If this endpoint has a data endpoint as implicit feedback source,
943          * don't start the urbs here. Instead, mark them all as available,
944          * wait for the record urbs to return and queue the playback urbs
945          * from that context.
946          */
947
948         set_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags);
949
950         if (snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(ep)) {
951                 for (i = 0; i < ep->nurbs; i++) {
952                         struct snd_urb_ctx *ctx = ep->urb + i;
953                         list_add_tail(&ctx->ready_list, &ep->ready_playback_urbs);
954                 }
955
956                 return 0;
957         }
958
959         for (i = 0; i < ep->nurbs; i++) {
960                 struct urb *urb = ep->urb[i].urb;
961
962                 if (snd_BUG_ON(!urb))
963                         goto __error;
964
965                 if (usb_pipeout(ep->pipe)) {
966                         prepare_outbound_urb(ep, urb->context);
967                 } else {
968                         prepare_inbound_urb(ep, urb->context);
969                 }
970
971                 err = usb_submit_urb(urb, GFP_ATOMIC);
972                 if (err < 0) {
973                         usb_audio_err(ep->chip,
974                                 "cannot submit urb %d, error %d: %s\n",
975                                 i, err, usb_error_string(err));
976                         goto __error;
977                 }
978                 set_bit(i, &ep->active_mask);
979         }
980
981         return 0;
982
983 __error:
984         clear_bit(EP_FLAG_RUNNING, &ep->flags);
985         ep->use_count--;
986         deactivate_urbs(ep, false);
987         return -EPIPE;
988 }
989
990 /**
991  * snd_usb_endpoint_stop: stop an snd_usb_endpoint
992  *
993  * @ep: the endpoint to stop (may be NULL)
994  *
995  * A call to this function will decrement the use count of the endpoint.
996  * In case the last user has requested the endpoint stop, the URBs will
997  * actually be deactivated.
998  *
999  * Must be balanced to calls of snd_usb_endpoint_start().
1000  *
1001  * The caller needs to synchronize the pending stop operation via
1002  * snd_usb_endpoint_sync_pending_stop().
1003  */
1004 void snd_usb_endpoint_stop(struct snd_usb_endpoint *ep)
1005 {
1006         if (!ep)
1007                 return;
1008
1009         if (snd_BUG_ON(ep->use_count == 0))
1010                 return;
1011
1012         if (--ep->use_count == 0) {
1013                 deactivate_urbs(ep, false);
1014                 set_bit(EP_FLAG_STOPPING, &ep->flags);
1015         }
1016 }
1017
1018 /**
1019  * snd_usb_endpoint_deactivate: deactivate an snd_usb_endpoint
1020  *
1021  * @ep: the endpoint to deactivate
1022  *
1023  * If the endpoint is not currently in use, this functions will
1024  * deactivate its associated URBs.
1025  *
1026  * In case of any active users, this functions does nothing.
1027  */
1028 void snd_usb_endpoint_deactivate(struct snd_usb_endpoint *ep)
1029 {
1030         if (!ep)
1031                 return;
1032
1033         if (ep->use_count != 0)
1034                 return;
1035
1036         deactivate_urbs(ep, true);
1037         wait_clear_urbs(ep);
1038 }
1039
1040 /**
1041  * snd_usb_endpoint_release: Tear down an snd_usb_endpoint
1042  *
1043  * @ep: the endpoint to release
1044  *
1045  * This function does not care for the endpoint's use count but will tear
1046  * down all the streaming URBs immediately.
1047  */
1048 void snd_usb_endpoint_release(struct snd_usb_endpoint *ep)
1049 {
1050         release_urbs(ep, 1);
1051 }
1052
1053 /**
1054  * snd_usb_endpoint_free: Free the resources of an snd_usb_endpoint
1055  *
1056  * @ep: the endpoint to free
1057  *
1058  * This free all resources of the given ep.
1059  */
1060 void snd_usb_endpoint_free(struct snd_usb_endpoint *ep)
1061 {
1062         kfree(ep);
1063 }
1064
1065 /**
1066  * snd_usb_handle_sync_urb: parse an USB sync packet
1067  *
1068  * @ep: the endpoint to handle the packet
1069  * @sender: the sending endpoint
1070  * @urb: the received packet
1071  *
1072  * This function is called from the context of an endpoint that received
1073  * the packet and is used to let another endpoint object handle the payload.
1074  */
1075 void snd_usb_handle_sync_urb(struct snd_usb_endpoint *ep,
1076                              struct snd_usb_endpoint *sender,
1077                              const struct urb *urb)
1078 {
1079         int shift;
1080         unsigned int f;
1081         unsigned long flags;
1082
1083         snd_BUG_ON(ep == sender);
1084
1085         /*
1086          * In case the endpoint is operating in implicit feedback mode, prepare
1087          * a new outbound URB that has the same layout as the received packet
1088          * and add it to the list of pending urbs. queue_pending_output_urbs()
1089          * will take care of them later.
1090          */
1091         if (snd_usb_endpoint_implicit_feedback_sink(ep) &&
1092             ep->use_count != 0) {
1093
1094                 /* implicit feedback case */
1095                 int i, bytes = 0;
1096                 struct snd_urb_ctx *in_ctx;
1097                 struct snd_usb_packet_info *out_packet;
1098
1099                 in_ctx = urb->context;
1100
1101                 /* Count overall packet size */
1102                 for (i = 0; i < in_ctx->packets; i++)
1103                         if (urb->iso_frame_desc[i].status == 0)
1104                                 bytes += urb->iso_frame_desc[i].actual_length;
1105
1106                 /*
1107                  * skip empty packets. At least M-Audio's Fast Track Ultra stops
1108                  * streaming once it received a 0-byte OUT URB
1109                  */
1110                 if (bytes == 0)
1111                         return;
1112
1113                 spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
1114                 out_packet = ep->next_packet + ep->next_packet_write_pos;
1115
1116                 /*
1117                  * Iterate through the inbound packet and prepare the lengths
1118                  * for the output packet. The OUT packet we are about to send
1119                  * will have the same amount of payload bytes per stride as the
1120                  * IN packet we just received. Since the actual size is scaled
1121                  * by the stride, use the sender stride to calculate the length
1122                  * in case the number of channels differ between the implicitly
1123                  * fed-back endpoint and the synchronizing endpoint.
1124                  */
1125
1126                 out_packet->packets = in_ctx->packets;
1127                 for (i = 0; i < in_ctx->packets; i++) {
1128                         if (urb->iso_frame_desc[i].status == 0)
1129                                 out_packet->packet_size[i] =
1130                                         urb->iso_frame_desc[i].actual_length / sender->stride;
1131                         else
1132                                 out_packet->packet_size[i] = 0;
1133                 }
1134
1135                 ep->next_packet_write_pos++;
1136                 ep->next_packet_write_pos %= MAX_URBS;
1137                 spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
1138                 queue_pending_output_urbs(ep);
1139
1140                 return;
1141         }
1142
1143         /*
1144          * process after playback sync complete
1145          *
1146          * Full speed devices report feedback values in 10.14 format as samples
1147          * per frame, high speed devices in 16.16 format as samples per
1148          * microframe.
1149          *
1150          * Because the Audio Class 1 spec was written before USB 2.0, many high
1151          * speed devices use a wrong interpretation, some others use an
1152          * entirely different format.
1153          *
1154          * Therefore, we cannot predict what format any particular device uses
1155          * and must detect it automatically.
1156          */
1157
1158         if (urb->iso_frame_desc[0].status != 0 ||
1159             urb->iso_frame_desc[0].actual_length < 3)
1160                 return;
1161
1162         f = le32_to_cpup(urb->transfer_buffer);
1163         if (urb->iso_frame_desc[0].actual_length == 3)
1164                 f &= 0x00ffffff;
1165         else
1166                 f &= 0x0fffffff;
1167
1168         if (f == 0)
1169                 return;
1170
1171         if (unlikely(sender->udh01_fb_quirk)) {
1172                 /*
1173                  * The TEAC UD-H01 firmware sometimes changes the feedback value
1174                  * by +/- 0x1.0000.
1175                  */
1176                 if (f < ep->freqn - 0x8000)
1177                         f += 0x10000;
1178                 else if (f > ep->freqn + 0x8000)
1179                         f -= 0x10000;
1180         } else if (unlikely(ep->freqshift == INT_MIN)) {
1181                 /*
1182                  * The first time we see a feedback value, determine its format
1183                  * by shifting it left or right until it matches the nominal
1184                  * frequency value.  This assumes that the feedback does not
1185                  * differ from the nominal value more than +50% or -25%.
1186                  */
1187                 shift = 0;
1188                 while (f < ep->freqn - ep->freqn / 4) {
1189                         f <<= 1;
1190                         shift++;
1191                 }
1192                 while (f > ep->freqn + ep->freqn / 2) {
1193                         f >>= 1;
1194                         shift--;
1195                 }
1196                 ep->freqshift = shift;
1197         } else if (ep->freqshift >= 0)
1198                 f <<= ep->freqshift;
1199         else
1200                 f >>= -ep->freqshift;
1201
1202         if (likely(f >= ep->freqn - ep->freqn / 8 && f <= ep->freqmax)) {
1203                 /*
1204                  * If the frequency looks valid, set it.
1205                  * This value is referred to in prepare_playback_urb().
1206                  */
1207                 spin_lock_irqsave(&ep->lock, flags);
1208                 ep->freqm = f;
1209                 spin_unlock_irqrestore(&ep->lock, flags);
1210         } else {
1211                 /*
1212                  * Out of range; maybe the shift value is wrong.
1213                  * Reset it so that we autodetect again the next time.
1214                  */
1215                 ep->freqshift = INT_MIN;
1216         }
1217 }
1218