drivers/media/platform/mtk-vcodec/vdec/vdec_h264_if.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * Copyright (c) 2016 MediaTek Inc.
   4  * Author: PC Chen <pc.chen@mediatek.com>
   5  */
   6
   7 #include <linux/module.h>
   8 #include <linux/slab.h>
   9
  10 #include "../vdec_drv_if.h"
  11 #include "../mtk_vcodec_util.h"
  12 #include "../mtk_vcodec_dec.h"
  13 #include "../mtk_vcodec_intr.h"
  14 #include "../vdec_vpu_if.h"
  15 #include "../vdec_drv_base.h"
  16
  17 #define NAL_NON_IDR_SLICE                       0x01
  18 #define NAL_IDR_SLICE                           0x05
  19 #define NAL_H264_PPS                            0x08
  20 #define NAL_TYPE(value)                         ((value) & 0x1F)
  21
  22 #define BUF_PREDICTION_SZ                       (32 * 1024)
  23
  24 #define MB_UNIT_LEN                             16
  25
  26 /* motion vector size (bytes) for every macro block */
  27 #define HW_MB_STORE_SZ                          64
  28
  29 #define H264_MAX_FB_NUM                         17
  30 #define HDR_PARSING_BUF_SZ                      1024
  31
  32 /**
  33  * struct h264_fb - h264 decode frame buffer information
  34  * @vdec_fb_va  : virtual address of struct vdec_fb
  35  * @y_fb_dma    : dma address of Y frame buffer (luma)
  36  * @c_fb_dma    : dma address of C frame buffer (chroma)
  37  * @poc         : picture order count of frame buffer
  38  * @reserved    : for 8 bytes alignment
  39  */
  40 struct h264_fb {
  41         uint64_t vdec_fb_va;
  42         uint64_t y_fb_dma;
  43         uint64_t c_fb_dma;
  44         int32_t poc;
  45         uint32_t reserved;
  46 };
  47
  48 /**
  49  * struct h264_ring_fb_list - ring frame buffer list
  50  * @fb_list   : frame buffer array
  51  * @read_idx  : read index
  52  * @write_idx : write index
  53  * @count     : buffer count in list
  54  * @reserved  : for 8 bytes alignment
  55  */
  56 struct h264_ring_fb_list {
  57         struct h264_fb fb_list[H264_MAX_FB_NUM];
  58         unsigned int read_idx;
  59         unsigned int write_idx;
  60         unsigned int count;
  61         unsigned int reserved;
  62 };
  63
  64 /**
  65  * struct vdec_h264_dec_info - decode information
  66  * @dpb_sz              : decoding picture buffer size
  67  * @resolution_changed  : resolution change happen
  68  * @realloc_mv_buf      : flag to notify driver to re-allocate mv buffer
  69  * @reserved            : for 8 bytes alignment
  70  * @bs_dma              : Input bit-stream buffer dma address
  71  * @y_fb_dma            : Y frame buffer dma address
  72  * @c_fb_dma            : C frame buffer dma address
  73  * @vdec_fb_va          : VDEC frame buffer struct virtual address
  74  */
  75 struct vdec_h264_dec_info {
  76         uint32_t dpb_sz;
  77         uint32_t resolution_changed;
  78         uint32_t realloc_mv_buf;
  79         uint32_t reserved;
  80         uint64_t bs_dma;
  81         uint64_t y_fb_dma;
  82         uint64_t c_fb_dma;
  83         uint64_t vdec_fb_va;
  84 };
  85
  86 /**
  87  * struct vdec_h264_vsi - shared memory for decode information exchange
  88  *                        between VPU and Host.
  89  *                        The memory is allocated by VPU then mapping to Host
  90  *                        in vpu_dec_init() and freed in vpu_dec_deinit()
  91  *                        by VPU.
  92  *                        AP-W/R : AP is writer/reader on this item
  93  *                        VPU-W/R: VPU is write/reader on this item
  94  * @hdr_buf      : Header parsing buffer (AP-W, VPU-R)
  95  * @pred_buf_dma : HW working predication buffer dma address (AP-W, VPU-R)
  96  * @mv_buf_dma   : HW working motion vector buffer dma address (AP-W, VPU-R)
  97  * @list_free    : free frame buffer ring list (AP-W/R, VPU-W)
  98  * @list_disp    : display frame buffer ring list (AP-R, VPU-W)
  99  * @dec          : decode information (AP-R, VPU-W)
 100  * @pic          : picture information (AP-R, VPU-W)
 101  * @crop         : crop information (AP-R, VPU-W)
 102  */
 103 struct vdec_h264_vsi {
 104         unsigned char hdr_buf[HDR_PARSING_BUF_SZ];
 105         uint64_t pred_buf_dma;
 106         uint64_t mv_buf_dma[H264_MAX_FB_NUM];
 107         struct h264_ring_fb_list list_free;
 108         struct h264_ring_fb_list list_disp;
 109         struct vdec_h264_dec_info dec;
 110         struct vdec_pic_info pic;
 111         struct v4l2_rect crop;
 112 };
 113
 114 /**
 115  * struct vdec_h264_inst - h264 decoder instance
 116  * @num_nalu : how many nalus be decoded
 117  * @ctx      : point to mtk_vcodec_ctx
 118  * @pred_buf : HW working predication buffer
 119  * @mv_buf   : HW working motion vector buffer
 120  * @vpu      : VPU instance
 121  * @vsi      : VPU shared information
 122  */
 123 struct vdec_h264_inst {
 124         unsigned int num_nalu;
 125         struct mtk_vcodec_ctx *ctx;
 126         struct mtk_vcodec_mem pred_buf;
 127         struct mtk_vcodec_mem mv_buf[H264_MAX_FB_NUM];
 128         struct vdec_vpu_inst vpu;
 129         struct vdec_h264_vsi *vsi;
 130 };
 131
 132 static unsigned int get_mv_buf_size(unsigned int width, unsigned int height)
 133 {
 134         return HW_MB_STORE_SZ * (width/MB_UNIT_LEN) * (height/MB_UNIT_LEN);
 135 }
 136
 137 static int allocate_predication_buf(struct vdec_h264_inst *inst)
 138 {
 139         int err = 0;
 140
 141         inst->pred_buf.size = BUF_PREDICTION_SZ;
 142         err = mtk_vcodec_mem_alloc(inst->ctx, &inst->pred_buf);
 143         if (err) {
 144                 mtk_vcodec_err(inst, "failed to allocate ppl buf");
 145                 return err;
 146         }
 147
 148         inst->vsi->pred_buf_dma = inst->pred_buf.dma_addr;
 149         return 0;
 150 }
 151
 152 static void free_predication_buf(struct vdec_h264_inst *inst)
 153 {
 154         struct mtk_vcodec_mem *mem = NULL;
 155
 156         mtk_vcodec_debug_enter(inst);
 157
 158         inst->vsi->pred_buf_dma = 0;
 159         mem = &inst->pred_buf;
 160         if (mem->va)
 161                 mtk_vcodec_mem_free(inst->ctx, mem);
 162 }
 163
 164 static int alloc_mv_buf(struct vdec_h264_inst *inst, struct vdec_pic_info *pic)
 165 {
 166         int i;
 167         int err;
 168         struct mtk_vcodec_mem *mem = NULL;
 169         unsigned int buf_sz = get_mv_buf_size(pic->buf_w, pic->buf_h);
 170
 171         for (i = 0; i < H264_MAX_FB_NUM; i++) {
 172                 mem = &inst->mv_buf[i];
 173                 if (mem->va)
 174                         mtk_vcodec_mem_free(inst->ctx, mem);
 175                 mem->size = buf_sz;
 176                 err = mtk_vcodec_mem_alloc(inst->ctx, mem);
 177                 if (err) {
 178                         mtk_vcodec_err(inst, "failed to allocate mv buf");
 179                         return err;
 180                 }
 181                 inst->vsi->mv_buf_dma[i] = mem->dma_addr;
 182         }
 183
 184         return 0;
 185 }
 186
 187 static void free_mv_buf(struct vdec_h264_inst *inst)
 188 {
 189         int i;
 190         struct mtk_vcodec_mem *mem = NULL;
 191
 192         for (i = 0; i < H264_MAX_FB_NUM; i++) {
 193                 inst->vsi->mv_buf_dma[i] = 0;
 194                 mem = &inst->mv_buf[i];
 195                 if (mem->va)
 196                         mtk_vcodec_mem_free(inst->ctx, mem);
 197         }
 198 }
 199
 200 static int check_list_validity(struct vdec_h264_inst *inst, bool disp_list)
 201 {
 202         struct h264_ring_fb_list *list;
 203
 204         list = disp_list ? &inst->vsi->list_disp : &inst->vsi->list_free;
 205
 206         if (list->count > H264_MAX_FB_NUM ||
 207             list->read_idx >= H264_MAX_FB_NUM ||
 208             list->write_idx >= H264_MAX_FB_NUM) {
 209                 mtk_vcodec_err(inst, "%s list err: cnt=%d r_idx=%d w_idx=%d",
 210                                disp_list ? "disp" : "free", list->count,
 211                                list->read_idx, list->write_idx);
 212                 return -EINVAL;
 213         }
 214
 215         return 0;
 216 }
 217
 218 static void put_fb_to_free(struct vdec_h264_inst *inst, struct vdec_fb *fb)
 219 {
 220         struct h264_ring_fb_list *list;
 221
 222         if (fb) {
 223                 if (check_list_validity(inst, false))
 224                         return;
 225
 226                 list = &inst->vsi->list_free;
 227                 if (list->count == H264_MAX_FB_NUM) {
 228                         mtk_vcodec_err(inst, "[FB] put fb free_list full");
 229                         return;
 230                 }
 231
 232                 mtk_vcodec_debug(inst, "[FB] put fb into free_list @(%p, %llx)",
 233                                  fb->base_y.va, (u64)fb->base_y.dma_addr);
 234
 235                 list->fb_list[list->write_idx].vdec_fb_va = (u64)(uintptr_t)fb;
 236                 list->write_idx = (list->write_idx == H264_MAX_FB_NUM - 1) ?
 237                                   0 : list->write_idx + 1;
 238                 list->count++;
 239         }
 240 }
 241
 242 static void get_pic_info(struct vdec_h264_inst *inst,
 243                          struct vdec_pic_info *pic)
 244 {
 245         *pic = inst->vsi->pic;
 246         mtk_vcodec_debug(inst, "pic(%d, %d), buf(%d, %d)",
 247                          pic->pic_w, pic->pic_h, pic->buf_w, pic->buf_h);
 248         mtk_vcodec_debug(inst, "fb size: Y(%d), C(%d)",
 249                          pic->fb_sz[0], pic->fb_sz[1]);
 250 }
 251
 252 static void get_crop_info(struct vdec_h264_inst *inst, struct v4l2_rect *cr)
 253 {
 254         cr->left = inst->vsi->crop.left;
 255         cr->top = inst->vsi->crop.top;
 256         cr->width = inst->vsi->crop.width;
 257         cr->height = inst->vsi->crop.height;
 258
 259         mtk_vcodec_debug(inst, "l=%d, t=%d, w=%d, h=%d",
 260                          cr->left, cr->top, cr->width, cr->height);
 261 }
 262
 263 static void get_dpb_size(struct vdec_h264_inst *inst, unsigned int *dpb_sz)
 264 {
 265         *dpb_sz = inst->vsi->dec.dpb_sz;
 266         mtk_vcodec_debug(inst, "sz=%d", *dpb_sz);
 267 }
 268
 269 static int vdec_h264_init(struct mtk_vcodec_ctx *ctx)
 270 {
 271         struct vdec_h264_inst *inst = NULL;
 272         int err;
 273
 274         inst = kzalloc(sizeof(*inst), GFP_KERNEL);
 275         if (!inst)
 276                 return -ENOMEM;
 277
 278         inst->ctx = ctx;
 279
 280         inst->vpu.id = IPI_VDEC_H264;
 281         inst->vpu.dev = ctx->dev->vpu_plat_dev;
 282         inst->vpu.ctx = ctx;
 283         inst->vpu.handler = vpu_dec_ipi_handler;
 284
 285         err = vpu_dec_init(&inst->vpu);
 286         if (err) {
 287                 mtk_vcodec_err(inst, "vdec_h264 init err=%d", err);
 288                 goto error_free_inst;
 289         }
 290
 291         inst->vsi = (struct vdec_h264_vsi *)inst->vpu.vsi;
 292         err = allocate_predication_buf(inst);
 293         if (err)
 294                 goto error_deinit;
 295
 296         mtk_vcodec_debug(inst, "H264 Instance >> %p", inst);
 297
 298         ctx->drv_handle = inst;
 299         return 0;
 300
 301 error_deinit:
 302         vpu_dec_deinit(&inst->vpu);
 303
 304 error_free_inst:
 305         kfree(inst);
 306         return err;
 307 }
 308
 309 static void vdec_h264_deinit(void *h_vdec)
 310 {
 311         struct vdec_h264_inst *inst = (struct vdec_h264_inst *)h_vdec;
 312
 313         mtk_vcodec_debug_enter(inst);
 314
 315         vpu_dec_deinit(&inst->vpu);
 316         free_predication_buf(inst);
 317         free_mv_buf(inst);
 318
 319         kfree(inst);
 320 }
 321
 322 static int find_start_code(unsigned char *data, unsigned int data_sz)
 323 {
 324         if (data_sz > 3 && data[0] == 0 && data[1] == 0 && data[2] == 1)
 325                 return 3;
 326
 327         if (data_sz > 4 && data[0] == 0 && data[1] == 0 && data[2] == 0 &&
 328             data[3] == 1)
 329                 return 4;
 330
 331         return -1;
 332 }
 333
 334 static int vdec_h264_decode(void *h_vdec, struct mtk_vcodec_mem *bs,
 335                             struct vdec_fb *fb, bool *res_chg)
 336 {
 337         struct vdec_h264_inst *inst = (struct vdec_h264_inst *)h_vdec;
 338         struct vdec_vpu_inst *vpu = &inst->vpu;
 339         int nal_start_idx = 0;
 340         int err = 0;
 341         unsigned int nal_start;
 342         unsigned int nal_type;
 343         unsigned char *buf;
 344         unsigned int buf_sz;
 345         unsigned int data[2];
 346         uint64_t vdec_fb_va = (u64)(uintptr_t)fb;
 347         uint64_t y_fb_dma = fb ? (u64)fb->base_y.dma_addr : 0;
 348         uint64_t c_fb_dma = fb ? (u64)fb->base_c.dma_addr : 0;
 349
 350         mtk_vcodec_debug(inst, "+ [%d] FB y_dma=%llx c_dma=%llx va=%p",
 351                          ++inst->num_nalu, y_fb_dma, c_fb_dma, fb);
 352
 353         /* bs NULL means flush decoder */
 354         if (bs == NULL)
 355                 return vpu_dec_reset(vpu);
 356
 357         buf = (unsigned char *)bs->va;
 358         buf_sz = bs->size;
 359         nal_start_idx = find_start_code(buf, buf_sz);
 360         if (nal_start_idx < 0)
 361                 goto err_free_fb_out;
 362
 363         nal_start = buf[nal_start_idx];
 364         nal_type = NAL_TYPE(buf[nal_start_idx]);
 365         mtk_vcodec_debug(inst, "\n + NALU[%d] type %d +\n", inst->num_nalu,
 366                          nal_type);
 367
 368         if (nal_type == NAL_H264_PPS) {
 369                 buf_sz -= nal_start_idx;
 370                 if (buf_sz > HDR_PARSING_BUF_SZ) {
 371                         err = -EILSEQ;
 372                         goto err_free_fb_out;
 373                 }
 374                 memcpy(inst->vsi->hdr_buf, buf + nal_start_idx, buf_sz);
 375         }
 376
 377         inst->vsi->dec.bs_dma = (uint64_t)bs->dma_addr;
 378         inst->vsi->dec.y_fb_dma = y_fb_dma;
 379         inst->vsi->dec.c_fb_dma = c_fb_dma;
 380         inst->vsi->dec.vdec_fb_va = vdec_fb_va;
 381
 382         data[0] = buf_sz;
 383         data[1] = nal_start;
 384         err = vpu_dec_start(vpu, data, 2);
 385         if (err)
 386                 goto err_free_fb_out;
 387
 388         *res_chg = inst->vsi->dec.resolution_changed;
 389         if (*res_chg) {
 390                 struct vdec_pic_info pic;
 391
 392                 mtk_vcodec_debug(inst, "- resolution changed -");
 393                 get_pic_info(inst, &pic);
 394
 395                 if (inst->vsi->dec.realloc_mv_buf) {
 396                         err = alloc_mv_buf(inst, &pic);
 397                         if (err)
 398                                 goto err_free_fb_out;
 399                 }
 400         }
 401
 402         if (nal_type == NAL_NON_IDR_SLICE || nal_type == NAL_IDR_SLICE) {
 403                 /* wait decoder done interrupt */
 404                 err = mtk_vcodec_wait_for_done_ctx(inst->ctx,
 405                                                    MTK_INST_IRQ_RECEIVED,
 406                                                    WAIT_INTR_TIMEOUT_MS);
 407                 if (err)
 408                         goto err_free_fb_out;
 409
 410                 vpu_dec_end(vpu);
 411         }
 412
 413         mtk_vcodec_debug(inst, "\n - NALU[%d] type=%d -\n", inst->num_nalu,
 414                          nal_type);
 415         return 0;
 416
 417 err_free_fb_out:
 418         put_fb_to_free(inst, fb);
 419         mtk_vcodec_err(inst, "\n - NALU[%d] err=%d -\n", inst->num_nalu, err);
 420         return err;
 421 }
 422
 423 static void vdec_h264_get_fb(struct vdec_h264_inst *inst,
 424                              struct h264_ring_fb_list *list,
 425                              bool disp_list, struct vdec_fb **out_fb)
 426 {
 427         struct vdec_fb *fb;
 428
 429         if (check_list_validity(inst, disp_list))
 430                 return;
 431
 432         if (list->count == 0) {
 433                 mtk_vcodec_debug(inst, "[FB] there is no %s fb",
 434                                  disp_list ? "disp" : "free");
 435                 *out_fb = NULL;
 436                 return;
 437         }
 438
 439         fb = (struct vdec_fb *)
 440                 (uintptr_t)list->fb_list[list->read_idx].vdec_fb_va;
 441         fb->status |= (disp_list ? FB_ST_DISPLAY : FB_ST_FREE);
 442
 443         *out_fb = fb;
 444         mtk_vcodec_debug(inst, "[FB] get %s fb st=%d poc=%d %llx",
 445                          disp_list ? "disp" : "free",
 446                          fb->status, list->fb_list[list->read_idx].poc,
 447                          list->fb_list[list->read_idx].vdec_fb_va);
 448
 449         list->read_idx = (list->read_idx == H264_MAX_FB_NUM - 1) ?
 450                          0 : list->read_idx + 1;
 451         list->count--;
 452 }
 453
 454 static int vdec_h264_get_param(void *h_vdec, enum vdec_get_param_type type,
 455                                void *out)
 456 {
 457         struct vdec_h264_inst *inst = (struct vdec_h264_inst *)h_vdec;
 458
 459         switch (type) {
 460         case GET_PARAM_DISP_FRAME_BUFFER:
 461                 vdec_h264_get_fb(inst, &inst->vsi->list_disp, true, out);
 462                 break;
 463
 464         case GET_PARAM_FREE_FRAME_BUFFER:
 465                 vdec_h264_get_fb(inst, &inst->vsi->list_free, false, out);
 466                 break;
 467
 468         case GET_PARAM_PIC_INFO:
 469                 get_pic_info(inst, out);
 470                 break;
 471
 472         case GET_PARAM_DPB_SIZE:
 473                 get_dpb_size(inst, out);
 474                 break;
 475
 476         case GET_PARAM_CROP_INFO:
 477                 get_crop_info(inst, out);
 478                 break;
 479
 480         default:
 481                 mtk_vcodec_err(inst, "invalid get parameter type=%d", type);
 482                 return -EINVAL;
 483         }
 484
 485         return 0;
 486 }
 487
 488 const struct vdec_common_if vdec_h264_if = {
 489         .init           = vdec_h264_init,
 490         .decode         = vdec_h264_decode,
 491         .get_param      = vdec_h264_get_param,
 492         .deinit         = vdec_h264_deinit,
 493 };