Add the rt linux 4.1.3-rt3 as base
[kvmfornfv.git] / kernel / Documentation / DocBook / uio-howto.tmpl
diff --git a/kernel/Documentation/DocBook/uio-howto.tmpl b/kernel/Documentation/DocBook/uio-howto.tmpl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cd0e452
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,1050 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<!DOCTYPE book PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook XML V4.2//EN"
+"http://www.oasis-open.org/docbook/xml/4.2/docbookx.dtd" []>
+
+<book id="index">
+<bookinfo>
+<title>The Userspace I/O HOWTO</title>
+
+<author>
+      <firstname>Hans-Jürgen</firstname>
+      <surname>Koch</surname>
+      <authorblurb><para>Linux developer, Linutronix</para></authorblurb>
+       <affiliation>
+       <orgname>
+               <ulink url="http://www.linutronix.de">Linutronix</ulink>
+       </orgname>
+
+       <address>
+          <email>hjk@hansjkoch.de</email>
+       </address>
+    </affiliation>
+</author>
+
+<copyright>
+       <year>2006-2008</year>
+       <holder>Hans-Jürgen Koch.</holder>
+</copyright>
+<copyright>
+       <year>2009</year>
+       <holder>Red Hat Inc, Michael S. Tsirkin (mst@redhat.com)</holder>
+</copyright>
+
+<legalnotice>
+<para>
+This documentation is Free Software licensed under the terms of the
+GPL version 2.
+</para>
+</legalnotice>
+
+<pubdate>2006-12-11</pubdate>
+
+<abstract>
+       <para>This HOWTO describes concept and usage of Linux kernel's
+               Userspace I/O system.</para>
+</abstract>
+
+<revhistory>
+       <revision>
+       <revnumber>0.9</revnumber>
+       <date>2009-07-16</date>
+       <authorinitials>mst</authorinitials>
+       <revremark>Added generic pci driver
+               </revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.8</revnumber>
+       <date>2008-12-24</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Added name attributes in mem and portio sysfs directories.
+               </revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.7</revnumber>
+       <date>2008-12-23</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Added generic platform drivers and offset attribute.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.6</revnumber>
+       <date>2008-12-05</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Added description of portio sysfs attributes.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.5</revnumber>
+       <date>2008-05-22</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Added description of write() function.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.4</revnumber>
+       <date>2007-11-26</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Removed section about uio_dummy.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.3</revnumber>
+       <date>2007-04-29</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Added section about userspace drivers.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.2</revnumber>
+       <date>2007-02-13</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>Update after multiple mappings were added.</revremark>
+       </revision>
+       <revision>
+       <revnumber>0.1</revnumber>
+       <date>2006-12-11</date>
+       <authorinitials>hjk</authorinitials>
+       <revremark>First draft.</revremark>
+       </revision>
+</revhistory>
+</bookinfo>
+
+<chapter id="aboutthisdoc">
+<?dbhtml filename="aboutthis.html"?>
+<title>About this document</title>
+
+<sect1 id="translations">
+<?dbhtml filename="translations.html"?>
+<title>Translations</title>
+
+<para>If you know of any translations for this document, or you are
+interested in translating it, please email me
+<email>hjk@hansjkoch.de</email>.
+</para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="preface">
+<title>Preface</title>
+       <para>
+       For many types of devices, creating a Linux kernel driver is
+       overkill.  All that is really needed is some way to handle an
+       interrupt and provide access to the memory space of the
+       device.  The logic of controlling the device does not
+       necessarily have to be within the kernel, as the device does
+       not need to take advantage of any of other resources that the
+       kernel provides.  One such common class of devices that are
+       like this are for industrial I/O cards.
+       </para>
+       <para>
+       To address this situation, the userspace I/O system (UIO) was
+       designed.  For typical industrial I/O cards, only a very small
+       kernel module is needed. The main part of the driver will run in
+       user space. This simplifies development and reduces the risk of
+       serious bugs within a kernel module.
+       </para>
+       <para>
+       Please note that UIO is not an universal driver interface. Devices
+       that are already handled well by other kernel subsystems (like
+       networking or serial or USB) are no candidates for an UIO driver.
+       Hardware that is ideally suited for an UIO driver fulfills all of
+       the following:
+       </para>
+<itemizedlist>
+<listitem>
+       <para>The device has memory that can be mapped. The device can be
+       controlled completely by writing to this memory.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>The device usually generates interrupts.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>The device does not fit into one of the standard kernel
+       subsystems.</para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+</sect1>
+
+<sect1 id="thanks">
+<title>Acknowledgments</title>
+       <para>I'd like to thank Thomas Gleixner and Benedikt Spranger of
+       Linutronix, who have not only written most of the UIO code, but also
+       helped greatly writing this HOWTO by giving me all kinds of background
+       information.</para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="feedback">
+<title>Feedback</title>
+       <para>Find something wrong with this document? (Or perhaps something
+       right?) I would love to hear from you. Please email me at
+       <email>hjk@hansjkoch.de</email>.</para>
+</sect1>
+</chapter>
+
+<chapter id="about">
+<?dbhtml filename="about.html"?>
+<title>About UIO</title>
+
+<para>If you use UIO for your card's driver, here's what you get:</para>
+
+<itemizedlist>
+<listitem>
+       <para>only one small kernel module to write and maintain.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>develop the main part of your driver in user space,
+       with all the tools and libraries you're used to.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>bugs in your driver won't crash the kernel.</para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>updates of your driver can take place without recompiling
+       the kernel.</para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+
+<sect1 id="how_uio_works">
+<title>How UIO works</title>
+       <para>
+       Each UIO device is accessed through a device file and several
+       sysfs attribute files. The device file will be called
+       <filename>/dev/uio0</filename> for the first device, and
+       <filename>/dev/uio1</filename>, <filename>/dev/uio2</filename>
+       and so on for subsequent devices.
+       </para>
+
+       <para><filename>/dev/uioX</filename> is used to access the
+       address space of the card. Just use
+       <function>mmap()</function> to access registers or RAM
+       locations of your card.
+       </para>
+
+       <para>
+       Interrupts are handled by reading from
+       <filename>/dev/uioX</filename>. A blocking
+       <function>read()</function> from
+       <filename>/dev/uioX</filename> will return as soon as an
+       interrupt occurs. You can also use
+       <function>select()</function> on
+       <filename>/dev/uioX</filename> to wait for an interrupt. The
+       integer value read from <filename>/dev/uioX</filename>
+       represents the total interrupt count. You can use this number
+       to figure out if you missed some interrupts.
+       </para>
+       <para>
+       For some hardware that has more than one interrupt source internally,
+       but not separate IRQ mask and status registers, there might be
+       situations where userspace cannot determine what the interrupt source
+       was if the kernel handler disables them by writing to the chip's IRQ
+       register. In such a case, the kernel has to disable the IRQ completely
+       to leave the chip's register untouched. Now the userspace part can
+       determine the cause of the interrupt, but it cannot re-enable
+       interrupts. Another cornercase is chips where re-enabling interrupts
+       is a read-modify-write operation to a combined IRQ status/acknowledge
+       register. This would be racy if a new interrupt occurred
+       simultaneously.
+       </para>
+       <para>
+       To address these problems, UIO also implements a write() function. It
+       is normally not used and can be ignored for hardware that has only a
+       single interrupt source or has separate IRQ mask and status registers.
+       If you need it, however, a write to <filename>/dev/uioX</filename>
+       will call the <function>irqcontrol()</function> function implemented
+       by the driver. You have to write a 32-bit value that is usually either
+       0 or 1 to disable or enable interrupts. If a driver does not implement
+       <function>irqcontrol()</function>, <function>write()</function> will
+       return with <varname>-ENOSYS</varname>.
+       </para>
+
+       <para>
+       To handle interrupts properly, your custom kernel module can
+       provide its own interrupt handler. It will automatically be
+       called by the built-in handler.
+       </para>
+
+       <para>
+       For cards that don't generate interrupts but need to be
+       polled, there is the possibility to set up a timer that
+       triggers the interrupt handler at configurable time intervals.
+       This interrupt simulation is done by calling
+       <function>uio_event_notify()</function>
+       from the timer's event handler.
+       </para>
+
+       <para>
+       Each driver provides attributes that are used to read or write
+       variables. These attributes are accessible through sysfs
+       files.  A custom kernel driver module can add its own
+       attributes to the device owned by the uio driver, but not added
+       to the UIO device itself at this time.  This might change in the
+       future if it would be found to be useful.
+       </para>
+
+       <para>
+       The following standard attributes are provided by the UIO
+       framework:
+       </para>
+<itemizedlist>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>name</filename>: The name of your device. It is
+       recommended to use the name of your kernel module for this.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>version</filename>: A version string defined by your
+       driver. This allows the user space part of your driver to deal
+       with different versions of the kernel module.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>event</filename>: The total number of interrupts
+       handled by the driver since the last time the device node was
+       read.
+       </para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+<para>
+       These attributes appear under the
+       <filename>/sys/class/uio/uioX</filename> directory.  Please
+       note that this directory might be a symlink, and not a real
+       directory.  Any userspace code that accesses it must be able
+       to handle this.
+</para>
+<para>
+       Each UIO device can make one or more memory regions available for
+       memory mapping. This is necessary because some industrial I/O cards
+       require access to more than one PCI memory region in a driver.
+</para>
+<para>
+       Each mapping has its own directory in sysfs, the first mapping
+       appears as <filename>/sys/class/uio/uioX/maps/map0/</filename>.
+       Subsequent mappings create directories <filename>map1/</filename>,
+       <filename>map2/</filename>, and so on. These directories will only
+       appear if the size of the mapping is not 0.
+</para>
+<para>
+       Each <filename>mapX/</filename> directory contains four read-only files
+       that show attributes of the memory:
+</para>
+<itemizedlist>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>name</filename>: A string identifier for this mapping. This
+       is optional, the string can be empty. Drivers can set this to make it
+       easier for userspace to find the correct mapping.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>addr</filename>: The address of memory that can be mapped.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>size</filename>: The size, in bytes, of the memory
+       pointed to by addr.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>offset</filename>: The offset, in bytes, that has to be
+       added to the pointer returned by <function>mmap()</function> to get
+       to the actual device memory. This is important if the device's memory
+       is not page aligned. Remember that pointers returned by
+       <function>mmap()</function> are always page aligned, so it is good
+       style to always add this offset.
+       </para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+
+<para>
+       From userspace, the different mappings are distinguished by adjusting
+       the <varname>offset</varname> parameter of the
+       <function>mmap()</function> call. To map the memory of mapping N, you
+       have to use N times the page size as your offset:
+</para>
+<programlisting format="linespecific">
+offset = N * getpagesize();
+</programlisting>
+
+<para>
+       Sometimes there is hardware with memory-like regions that can not be
+       mapped with the technique described here, but there are still ways to
+       access them from userspace. The most common example are x86 ioports.
+       On x86 systems, userspace can access these ioports using
+       <function>ioperm()</function>, <function>iopl()</function>,
+       <function>inb()</function>, <function>outb()</function>, and similar
+       functions.
+</para>
+<para>
+       Since these ioport regions can not be mapped, they will not appear under
+       <filename>/sys/class/uio/uioX/maps/</filename> like the normal memory
+       described above. Without information about the port regions a hardware
+       has to offer, it becomes difficult for the userspace part of the
+       driver to find out which ports belong to which UIO device.
+</para>
+<para>
+       To address this situation, the new directory
+       <filename>/sys/class/uio/uioX/portio/</filename> was added. It only
+       exists if the driver wants to pass information about one or more port
+       regions to userspace. If that is the case, subdirectories named
+       <filename>port0</filename>, <filename>port1</filename>, and so on,
+       will appear underneath
+       <filename>/sys/class/uio/uioX/portio/</filename>.
+</para>
+<para>
+       Each <filename>portX/</filename> directory contains four read-only
+       files that show name, start, size, and type of the port region:
+</para>
+<itemizedlist>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>name</filename>: A string identifier for this port region.
+       The string is optional and can be empty. Drivers can set it to make it
+       easier for userspace to find a certain port region.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>start</filename>: The first port of this region.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>size</filename>: The number of ports in this region.
+       </para>
+</listitem>
+<listitem>
+       <para>
+       <filename>porttype</filename>: A string describing the type of port.
+       </para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
+
+
+</sect1>
+</chapter>
+
+<chapter id="custom_kernel_module" xreflabel="Writing your own kernel module">
+<?dbhtml filename="custom_kernel_module.html"?>
+<title>Writing your own kernel module</title>
+       <para>
+       Please have a look at <filename>uio_cif.c</filename> as an
+       example. The following paragraphs explain the different
+       sections of this file.
+       </para>
+
+<sect1 id="uio_info">
+<title>struct uio_info</title>
+       <para>
+       This structure tells the framework the details of your driver,
+       Some of the members are required, others are optional.
+       </para>
+
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+<varname>const char *name</varname>: Required. The name of your driver as
+it will appear in sysfs. I recommend using the name of your module for this.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>const char *version</varname>: Required. This string appears in
+<filename>/sys/class/uio/uioX/version</filename>.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>struct uio_mem mem[ MAX_UIO_MAPS ]</varname>: Required if you
+have memory that can be mapped with <function>mmap()</function>. For each
+mapping you need to fill one of the <varname>uio_mem</varname> structures.
+See the description below for details.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>struct uio_port port[ MAX_UIO_PORTS_REGIONS ]</varname>: Required
+if you want to pass information about ioports to userspace. For each port
+region you need to fill one of the <varname>uio_port</varname> structures.
+See the description below for details.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>long irq</varname>: Required. If your hardware generates an
+interrupt, it's your modules task to determine the irq number during
+initialization. If you don't have a hardware generated interrupt but
+want to trigger the interrupt handler in some other way, set
+<varname>irq</varname> to <varname>UIO_IRQ_CUSTOM</varname>.
+If you had no interrupt at all, you could set
+<varname>irq</varname> to <varname>UIO_IRQ_NONE</varname>, though this
+rarely makes sense.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>unsigned long irq_flags</varname>: Required if you've set
+<varname>irq</varname> to a hardware interrupt number. The flags given
+here will be used in the call to <function>request_irq()</function>.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>int (*mmap)(struct uio_info *info, struct vm_area_struct
+*vma)</varname>: Optional. If you need a special
+<function>mmap()</function> function, you can set it here. If this
+pointer is not NULL, your <function>mmap()</function> will be called
+instead of the built-in one.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>int (*open)(struct uio_info *info, struct inode *inode)
+</varname>: Optional. You might want to have your own
+<function>open()</function>, e.g. to enable interrupts only when your
+device is actually used.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>int (*release)(struct uio_info *info, struct inode *inode)
+</varname>: Optional. If you define your own
+<function>open()</function>, you will probably also want a custom
+<function>release()</function> function.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>int (*irqcontrol)(struct uio_info *info, s32 irq_on)
+</varname>: Optional. If you need to be able to enable or disable
+interrupts from userspace by writing to <filename>/dev/uioX</filename>,
+you can implement this function. The parameter <varname>irq_on</varname>
+will be 0 to disable interrupts and 1 to enable them.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+
+<para>
+Usually, your device will have one or more memory regions that can be mapped
+to user space. For each region, you have to set up a
+<varname>struct uio_mem</varname> in the <varname>mem[]</varname> array.
+Here's a description of the fields of <varname>struct uio_mem</varname>:
+</para>
+
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+<varname>const char *name</varname>: Optional. Set this to help identify
+the memory region, it will show up in the corresponding sysfs node.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>int memtype</varname>: Required if the mapping is used. Set this to
+<varname>UIO_MEM_PHYS</varname> if you you have physical memory on your
+card to be mapped. Use <varname>UIO_MEM_LOGICAL</varname> for logical
+memory (e.g. allocated with <function>kmalloc()</function>). There's also
+<varname>UIO_MEM_VIRTUAL</varname> for virtual memory.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>phys_addr_t addr</varname>: Required if the mapping is used.
+Fill in the address of your memory block. This address is the one that
+appears in sysfs.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>resource_size_t size</varname>: Fill in the size of the
+memory block that <varname>addr</varname> points to. If <varname>size</varname>
+is zero, the mapping is considered unused. Note that you
+<emphasis>must</emphasis> initialize <varname>size</varname> with zero for
+all unused mappings.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>void *internal_addr</varname>: If you have to access this memory
+region from within your kernel module, you will want to map it internally by
+using something like <function>ioremap()</function>. Addresses
+returned by this function cannot be mapped to user space, so you must not
+store it in <varname>addr</varname>. Use <varname>internal_addr</varname>
+instead to remember such an address.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+
+<para>
+Please do not touch the <varname>map</varname> element of
+<varname>struct uio_mem</varname>! It is used by the UIO framework
+to set up sysfs files for this mapping. Simply leave it alone.
+</para>
+
+<para>
+Sometimes, your device can have one or more port regions which can not be
+mapped to userspace. But if there are other possibilities for userspace to
+access these ports, it makes sense to make information about the ports
+available in sysfs. For each region, you have to set up a
+<varname>struct uio_port</varname> in the <varname>port[]</varname> array.
+Here's a description of the fields of <varname>struct uio_port</varname>:
+</para>
+
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+<varname>char *porttype</varname>: Required. Set this to one of the predefined
+constants. Use <varname>UIO_PORT_X86</varname> for the ioports found in x86
+architectures.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>unsigned long start</varname>: Required if the port region is used.
+Fill in the number of the first port of this region.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+<varname>unsigned long size</varname>: Fill in the number of ports in this
+region. If <varname>size</varname> is zero, the region is considered unused.
+Note that you <emphasis>must</emphasis> initialize <varname>size</varname>
+with zero for all unused regions.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+
+<para>
+Please do not touch the <varname>portio</varname> element of
+<varname>struct uio_port</varname>! It is used internally by the UIO
+framework to set up sysfs files for this region. Simply leave it alone.
+</para>
+
+</sect1>
+
+<sect1 id="adding_irq_handler">
+<title>Adding an interrupt handler</title>
+       <para>
+       What you need to do in your interrupt handler depends on your
+       hardware and on how you want to handle it. You should try to
+       keep the amount of code in your kernel interrupt handler low.
+       If your hardware requires no action that you
+       <emphasis>have</emphasis> to perform after each interrupt,
+       then your handler can be empty.</para> <para>If, on the other
+       hand, your hardware <emphasis>needs</emphasis> some action to
+       be performed after each interrupt, then you
+       <emphasis>must</emphasis> do it in your kernel module. Note
+       that you cannot rely on the userspace part of your driver. Your
+       userspace program can terminate at any time, possibly leaving
+       your hardware in a state where proper interrupt handling is
+       still required.
+       </para>
+
+       <para>
+       There might also be applications where you want to read data
+       from your hardware at each interrupt and buffer it in a piece
+       of kernel memory you've allocated for that purpose.  With this
+       technique you could avoid loss of data if your userspace
+       program misses an interrupt.
+       </para>
+
+       <para>
+       A note on shared interrupts: Your driver should support
+       interrupt sharing whenever this is possible. It is possible if
+       and only if your driver can detect whether your hardware has
+       triggered the interrupt or not. This is usually done by looking
+       at an interrupt status register. If your driver sees that the
+       IRQ bit is actually set, it will perform its actions, and the
+       handler returns IRQ_HANDLED. If the driver detects that it was
+       not your hardware that caused the interrupt, it will do nothing
+       and return IRQ_NONE, allowing the kernel to call the next
+       possible interrupt handler.
+       </para>
+
+       <para>
+       If you decide not to support shared interrupts, your card
+       won't work in computers with no free interrupts. As this
+       frequently happens on the PC platform, you can save yourself a
+       lot of trouble by supporting interrupt sharing.
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="using_uio_pdrv">
+<title>Using uio_pdrv for platform devices</title>
+       <para>
+       In many cases, UIO drivers for platform devices can be handled in a
+       generic way. In the same place where you define your
+       <varname>struct platform_device</varname>, you simply also implement
+       your interrupt handler and fill your
+       <varname>struct uio_info</varname>. A pointer to this
+       <varname>struct uio_info</varname> is then used as
+       <varname>platform_data</varname> for your platform device.
+       </para>
+       <para>
+       You also need to set up an array of <varname>struct resource</varname>
+       containing addresses and sizes of your memory mappings. This
+       information is passed to the driver using the
+       <varname>.resource</varname> and <varname>.num_resources</varname>
+       elements of <varname>struct platform_device</varname>.
+       </para>
+       <para>
+       You now have to set the <varname>.name</varname> element of
+       <varname>struct platform_device</varname> to
+       <varname>"uio_pdrv"</varname> to use the generic UIO platform device
+       driver. This driver will fill the <varname>mem[]</varname> array
+       according to the resources given, and register the device.
+       </para>
+       <para>
+       The advantage of this approach is that you only have to edit a file
+       you need to edit anyway. You do not have to create an extra driver.
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="using_uio_pdrv_genirq">
+<title>Using uio_pdrv_genirq for platform devices</title>
+       <para>
+       Especially in embedded devices, you frequently find chips where the
+       irq pin is tied to its own dedicated interrupt line. In such cases,
+       where you can be really sure the interrupt is not shared, we can take
+       the concept of <varname>uio_pdrv</varname> one step further and use a
+       generic interrupt handler. That's what
+       <varname>uio_pdrv_genirq</varname> does.
+       </para>
+       <para>
+       The setup for this driver is the same as described above for
+       <varname>uio_pdrv</varname>, except that you do not implement an
+       interrupt handler. The <varname>.handler</varname> element of
+       <varname>struct uio_info</varname> must remain
+       <varname>NULL</varname>. The  <varname>.irq_flags</varname> element
+       must not contain <varname>IRQF_SHARED</varname>.
+       </para>
+       <para>
+       You will set the <varname>.name</varname> element of
+       <varname>struct platform_device</varname> to
+       <varname>"uio_pdrv_genirq"</varname> to use this driver.
+       </para>
+       <para>
+       The generic interrupt handler of <varname>uio_pdrv_genirq</varname>
+       will simply disable the interrupt line using
+       <function>disable_irq_nosync()</function>. After doing its work,
+       userspace can reenable the interrupt by writing 0x00000001 to the UIO
+       device file. The driver already implements an
+       <function>irq_control()</function> to make this possible, you must not
+       implement your own.
+       </para>
+       <para>
+       Using <varname>uio_pdrv_genirq</varname> not only saves a few lines of
+       interrupt handler code. You also do not need to know anything about
+       the chip's internal registers to create the kernel part of the driver.
+       All you need to know is the irq number of the pin the chip is
+       connected to.
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="using-uio_dmem_genirq">
+<title>Using uio_dmem_genirq for platform devices</title>
+       <para>
+       In addition to statically allocated memory ranges, they may also be
+       a desire to use dynamically allocated regions in a user space driver.
+       In particular, being able to access memory made available through the
+       dma-mapping API, may be particularly useful.  The
+       <varname>uio_dmem_genirq</varname> driver provides a way to accomplish
+       this.
+       </para>
+       <para>
+       This driver is used in a similar manner to the
+       <varname>"uio_pdrv_genirq"</varname> driver with respect to interrupt
+       configuration and handling.
+       </para>
+       <para>
+       Set the <varname>.name</varname> element of
+       <varname>struct platform_device</varname> to
+       <varname>"uio_dmem_genirq"</varname> to use this driver.
+       </para>
+       <para>
+       When using this driver, fill in the <varname>.platform_data</varname>
+       element of <varname>struct platform_device</varname>, which is of type
+       <varname>struct uio_dmem_genirq_pdata</varname> and which contains the
+       following elements:
+       </para>
+       <itemizedlist>
+       <listitem><para><varname>struct uio_info uioinfo</varname>: The same
+       structure used as the  <varname>uio_pdrv_genirq</varname> platform
+       data</para></listitem>
+       <listitem><para><varname>unsigned int *dynamic_region_sizes</varname>:
+       Pointer to list of sizes of dynamic memory regions to be mapped into
+       user space.
+       </para></listitem>
+       <listitem><para><varname>unsigned int num_dynamic_regions</varname>:
+       Number of elements in <varname>dynamic_region_sizes</varname> array.
+       </para></listitem>
+       </itemizedlist>
+       <para>
+       The dynamic regions defined in the platform data will be appended to
+       the <varname> mem[] </varname> array after the platform device
+       resources, which implies that the total number of static and dynamic
+       memory regions cannot exceed <varname>MAX_UIO_MAPS</varname>.
+       </para>
+       <para>
+       The dynamic memory regions will be allocated when the UIO device file,
+       <varname>/dev/uioX</varname> is opened.
+       Similar to static memory resources, the memory region information for
+       dynamic regions is then visible via sysfs at
+       <varname>/sys/class/uio/uioX/maps/mapY/*</varname>.
+       The dynamic memory regions will be freed when the UIO device file is
+       closed. When no processes are holding the device file open, the address
+       returned to userspace is ~0.
+       </para>
+</sect1>
+
+</chapter>
+
+<chapter id="userspace_driver" xreflabel="Writing a driver in user space">
+<?dbhtml filename="userspace_driver.html"?>
+<title>Writing a driver in userspace</title>
+       <para>
+       Once you have a working kernel module for your hardware, you can
+       write the userspace part of your driver. You don't need any special
+       libraries, your driver can be written in any reasonable language,
+       you can use floating point numbers and so on. In short, you can
+       use all the tools and libraries you'd normally use for writing a
+       userspace application.
+       </para>
+
+<sect1 id="getting_uio_information">
+<title>Getting information about your UIO device</title>
+       <para>
+       Information about all UIO devices is available in sysfs. The
+       first thing you should do in your driver is check
+       <varname>name</varname> and <varname>version</varname> to
+       make sure your talking to the right device and that its kernel
+       driver has the version you expect.
+       </para>
+       <para>
+       You should also make sure that the memory mapping you need
+       exists and has the size you expect.
+       </para>
+       <para>
+       There is a tool called <varname>lsuio</varname> that lists
+       UIO devices and their attributes. It is available here:
+       </para>
+       <para>
+       <ulink url="http://www.osadl.org/projects/downloads/UIO/user/">
+               http://www.osadl.org/projects/downloads/UIO/user/</ulink>
+       </para>
+       <para>
+       With <varname>lsuio</varname> you can quickly check if your
+       kernel module is loaded and which attributes it exports.
+       Have a look at the manpage for details.
+       </para>
+       <para>
+       The source code of <varname>lsuio</varname> can serve as an
+       example for getting information about an UIO device.
+       The file <filename>uio_helper.c</filename> contains a lot of
+       functions you could use in your userspace driver code.
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="mmap_device_memory">
+<title>mmap() device memory</title>
+       <para>
+       After you made sure you've got the right device with the
+       memory mappings you need, all you have to do is to call
+       <function>mmap()</function> to map the device's memory
+       to userspace.
+       </para>
+       <para>
+       The parameter <varname>offset</varname> of the
+       <function>mmap()</function> call has a special meaning
+       for UIO devices: It is used to select which mapping of
+       your device you want to map. To map the memory of
+       mapping N, you have to use N times the page size as
+       your offset:
+       </para>
+<programlisting format="linespecific">
+       offset = N * getpagesize();
+</programlisting>
+       <para>
+       N starts from zero, so if you've got only one memory
+       range to map, set <varname>offset = 0</varname>.
+       A drawback of this technique is that memory is always
+       mapped beginning with its start address.
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="wait_for_interrupts">
+<title>Waiting for interrupts</title>
+       <para>
+       After you successfully mapped your devices memory, you
+       can access it like an ordinary array. Usually, you will
+       perform some initialization. After that, your hardware
+       starts working and will generate an interrupt as soon
+       as it's finished, has some data available, or needs your
+       attention because an error occurred.
+       </para>
+       <para>
+       <filename>/dev/uioX</filename> is a read-only file. A
+       <function>read()</function> will always block until an
+       interrupt occurs. There is only one legal value for the
+       <varname>count</varname> parameter of
+       <function>read()</function>, and that is the size of a
+       signed 32 bit integer (4). Any other value for
+       <varname>count</varname> causes <function>read()</function>
+       to fail. The signed 32 bit integer read is the interrupt
+       count of your device. If the value is one more than the value
+       you read the last time, everything is OK. If the difference
+       is greater than one, you missed interrupts.
+       </para>
+       <para>
+       You can also use <function>select()</function> on
+       <filename>/dev/uioX</filename>.
+       </para>
+</sect1>
+
+</chapter>
+
+<chapter id="uio_pci_generic" xreflabel="Using Generic driver for PCI cards">
+<?dbhtml filename="uio_pci_generic.html"?>
+<title>Generic PCI UIO driver</title>
+       <para>
+       The generic driver is a kernel module named uio_pci_generic.
+       It can work with any device compliant to PCI 2.3 (circa 2002) and
+       any compliant PCI Express device. Using this, you only need to
+        write the userspace driver, removing the need to write
+        a hardware-specific kernel module.
+       </para>
+
+<sect1 id="uio_pci_generic_binding">
+<title>Making the driver recognize the device</title>
+       <para>
+Since the driver does not declare any device ids, it will not get loaded
+automatically and will not automatically bind to any devices, you must load it
+and allocate id to the driver yourself. For example:
+       <programlisting>
+ modprobe uio_pci_generic
+ echo &quot;8086 10f5&quot; &gt; /sys/bus/pci/drivers/uio_pci_generic/new_id
+       </programlisting>
+       </para>
+       <para>
+If there already is a hardware specific kernel driver for your device, the
+generic driver still won't bind to it, in this case if you want to use the
+generic driver (why would you?) you'll have to manually unbind the hardware
+specific driver and bind the generic driver, like this:
+       <programlisting>
+    echo -n 0000:00:19.0 &gt; /sys/bus/pci/drivers/e1000e/unbind
+    echo -n 0000:00:19.0 &gt; /sys/bus/pci/drivers/uio_pci_generic/bind
+       </programlisting>
+       </para>
+       <para>
+You can verify that the device has been bound to the driver
+by looking for it in sysfs, for example like the following:
+       <programlisting>
+    ls -l /sys/bus/pci/devices/0000:00:19.0/driver
+       </programlisting>
+Which if successful should print
+       <programlisting>
+  .../0000:00:19.0/driver -&gt; ../../../bus/pci/drivers/uio_pci_generic
+       </programlisting>
+Note that the generic driver will not bind to old PCI 2.2 devices.
+If binding the device failed, run the following command:
+       <programlisting>
+  dmesg
+       </programlisting>
+and look in the output for failure reasons
+       </para>
+</sect1>
+
+<sect1 id="uio_pci_generic_internals">
+<title>Things to know about uio_pci_generic</title>
+       <para>
+Interrupts are handled using the Interrupt Disable bit in the PCI command
+register and Interrupt Status bit in the PCI status register.  All devices
+compliant to PCI 2.3 (circa 2002) and all compliant PCI Express devices should
+support these bits.  uio_pci_generic detects this support, and won't bind to
+devices which do not support the Interrupt Disable Bit in the command register.
+       </para>
+       <para>
+On each interrupt, uio_pci_generic sets the Interrupt Disable bit.
+This prevents the device from generating further interrupts
+until the bit is cleared. The userspace driver should clear this
+bit before blocking and waiting for more interrupts.
+       </para>
+</sect1>
+<sect1 id="uio_pci_generic_userspace">
+<title>Writing userspace driver using uio_pci_generic</title>
+       <para>
+Userspace driver can use pci sysfs interface, or the
+libpci libray that wraps it, to talk to the device and to
+re-enable interrupts by writing to the command register.
+       </para>
+</sect1>
+<sect1 id="uio_pci_generic_example">
+<title>Example code using uio_pci_generic</title>
+       <para>
+Here is some sample userspace driver code using uio_pci_generic:
+<programlisting>
+#include &lt;stdlib.h&gt;
+#include &lt;stdio.h&gt;
+#include &lt;unistd.h&gt;
+#include &lt;sys/types.h&gt;
+#include &lt;sys/stat.h&gt;
+#include &lt;fcntl.h&gt;
+#include &lt;errno.h&gt;
+
+int main()
+{
+       int uiofd;
+       int configfd;
+       int err;
+       int i;
+       unsigned icount;
+       unsigned char command_high;
+
+       uiofd = open(&quot;/dev/uio0&quot;, O_RDONLY);
+       if (uiofd &lt; 0) {
+               perror(&quot;uio open:&quot;);
+               return errno;
+       }
+       configfd = open(&quot;/sys/class/uio/uio0/device/config&quot;, O_RDWR);
+       if (configfd &lt; 0) {
+               perror(&quot;config open:&quot;);
+               return errno;
+       }
+
+       /* Read and cache command value */
+       err = pread(configfd, &amp;command_high, 1, 5);
+       if (err != 1) {
+               perror(&quot;command config read:&quot;);
+               return errno;
+       }
+       command_high &amp;= ~0x4;
+
+       for(i = 0;; ++i) {
+               /* Print out a message, for debugging. */
+               if (i == 0)
+                       fprintf(stderr, &quot;Started uio test driver.\n&quot;);
+               else
+                       fprintf(stderr, &quot;Interrupts: %d\n&quot;, icount);
+
+               /****************************************/
+               /* Here we got an interrupt from the
+                  device. Do something to it. */
+               /****************************************/
+
+               /* Re-enable interrupts. */
+               err = pwrite(configfd, &amp;command_high, 1, 5);
+               if (err != 1) {
+                       perror(&quot;config write:&quot;);
+                       break;
+               }
+
+               /* Wait for next interrupt. */
+               err = read(uiofd, &amp;icount, 4);
+               if (err != 4) {
+                       perror(&quot;uio read:&quot;);
+                       break;
+               }
+
+       }
+       return errno;
+}
+
+</programlisting>
+       </para>
+</sect1>
+
+</chapter>
+
+<appendix id="app1">
+<title>Further information</title>
+<itemizedlist>
+       <listitem><para>
+                       <ulink url="http://www.osadl.org">
+                               OSADL homepage.</ulink>
+               </para></listitem>
+       <listitem><para>
+               <ulink url="http://www.linutronix.de">
+                Linutronix homepage.</ulink>
+               </para></listitem>
+</itemizedlist>
+</appendix>
+
+</book>