include/linux/usb/composite.h

   1 /*
   2  * composite.h -- framework for usb gadgets which are composite devices
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006-2008 David Brownell
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  */
  20
  21 #ifndef __LINUX_USB_COMPOSITE_H
  22 #define __LINUX_USB_COMPOSITE_H
  23
  24 /*
  25  * This framework is an optional layer on top of the USB Gadget interface,
  26  * making it easier to build (a) Composite devices, supporting multiple
  27  * functions within any single configuration, and (b) Multi-configuration
  28  * devices, also supporting multiple functions but without necessarily
  29  * having more than one function per configuration.
  30  *
  31  * Example:  a device with a single configuration supporting both network
  32  * link and mass storage functions is a composite device.  Those functions
  33  * might alternatively be packaged in individual configurations, but in
  34  * the composite model the host can use both functions at the same time.
  35  */
  36
  37 #include <linux/bcd.h>
  38 #include <linux/version.h>
  39 #include <linux/usb/ch9.h>
  40 #include <linux/usb/gadget.h>
  41 #include <linux/log2.h>
  42 #include <linux/configfs.h>
  43
  44 /*
  45  * USB function drivers should return USB_GADGET_DELAYED_STATUS if they
  46  * wish to delay the data/status stages of the control transfer till they
  47  * are ready. The control transfer will then be kept from completing till
  48  * all the function drivers that requested for USB_GADGET_DELAYED_STAUS
  49  * invoke usb_composite_setup_continue().
  50  */
  51 #define USB_GADGET_DELAYED_STATUS       0x7fff  /* Impossibly large value */
  52
  53 /* big enough to hold our biggest descriptor */
  54 #define USB_COMP_EP0_BUFSIZ     1024
  55
  56 #define USB_MS_TO_HS_INTERVAL(x)        (ilog2((x * 1000 / 125)) + 1)
  57 struct usb_configuration;
  58
  59 /**
  60  * struct usb_function - describes one function of a configuration
  61  * @name: For diagnostics, identifies the function.
  62  * @strings: tables of strings, keyed by identifiers assigned during bind()
  63  *      and by language IDs provided in control requests
  64  * @fs_descriptors: Table of full (or low) speed descriptors, using interface and
  65  *      string identifiers assigned during @bind().  If this pointer is null,
  66  *      the function will not be available at full speed (or at low speed).
  67  * @hs_descriptors: Table of high speed descriptors, using interface and
  68  *      string identifiers assigned during @bind().  If this pointer is null,
  69  *      the function will not be available at high speed.
  70  * @ss_descriptors: Table of super speed descriptors, using interface and
  71  *      string identifiers assigned during @bind(). If this
  72  *      pointer is null after initiation, the function will not
  73  *      be available at super speed.
  74  * @config: assigned when @usb_add_function() is called; this is the
  75  *      configuration with which this function is associated.
  76  * @bind: Before the gadget can register, all of its functions bind() to the
  77  *      available resources including string and interface identifiers used
  78  *      in interface or class descriptors; endpoints; I/O buffers; and so on.
  79  * @unbind: Reverses @bind; called as a side effect of unregistering the
  80  *      driver which added this function.
  81  * @free_func: free the struct usb_function.
  82  * @mod: (internal) points to the module that created this structure.
  83  * @set_alt: (REQUIRED) Reconfigures altsettings; function drivers may
  84  *      initialize usb_ep.driver data at this time (when it is used).
  85  *      Note that setting an interface to its current altsetting resets
  86  *      interface state, and that all interfaces have a disabled state.
  87  * @get_alt: Returns the active altsetting.  If this is not provided,
  88  *      then only altsetting zero is supported.
  89  * @disable: (REQUIRED) Indicates the function should be disabled.  Reasons
  90  *      include host resetting or reconfiguring the gadget, and disconnection.
  91  * @setup: Used for interface-specific control requests.
  92  * @suspend: Notifies functions when the host stops sending USB traffic.
  93  * @resume: Notifies functions when the host restarts USB traffic.
  94  * @get_status: Returns function status as a reply to
  95  *      GetStatus() request when the recipient is Interface.
  96  * @func_suspend: callback to be called when
  97  *      SetFeature(FUNCTION_SUSPEND) is reseived
  98  *
  99  * A single USB function uses one or more interfaces, and should in most
 100  * cases support operation at both full and high speeds.  Each function is
 101  * associated by @usb_add_function() with a one configuration; that function
 102  * causes @bind() to be called so resources can be allocated as part of
 103  * setting up a gadget driver.  Those resources include endpoints, which
 104  * should be allocated using @usb_ep_autoconfig().
 105  *
 106  * To support dual speed operation, a function driver provides descriptors
 107  * for both high and full speed operation.  Except in rare cases that don't
 108  * involve bulk endpoints, each speed needs different endpoint descriptors.
 109  *
 110  * Function drivers choose their own strategies for managing instance data.
 111  * The simplest strategy just declares it "static', which means the function
 112  * can only be activated once.  If the function needs to be exposed in more
 113  * than one configuration at a given speed, it needs to support multiple
 114  * usb_function structures (one for each configuration).
 115  *
 116  * A more complex strategy might encapsulate a @usb_function structure inside
 117  * a driver-specific instance structure to allows multiple activations.  An
 118  * example of multiple activations might be a CDC ACM function that supports
 119  * two or more distinct instances within the same configuration, providing
 120  * several independent logical data links to a USB host.
 121  */
 122
 123 struct usb_function {
 124         const char                      *name;
 125         struct usb_gadget_strings       **strings;
 126         struct usb_descriptor_header    **fs_descriptors;
 127         struct usb_descriptor_header    **hs_descriptors;
 128         struct usb_descriptor_header    **ss_descriptors;
 129
 130         struct usb_configuration        *config;
 131
 132         /* REVISIT:  bind() functions can be marked __init, which
 133          * makes trouble for section mismatch analysis.  See if
 134          * we can't restructure things to avoid mismatching.
 135          * Related:  unbind() may kfree() but bind() won't...
 136          */
 137
 138         /* configuration management:  bind/unbind */
 139         int                     (*bind)(struct usb_configuration *,
 140                                         struct usb_function *);
 141         void                    (*unbind)(struct usb_configuration *,
 142                                         struct usb_function *);
 143         void                    (*free_func)(struct usb_function *f);
 144         struct module           *mod;
 145
 146         /* runtime state management */
 147         int                     (*set_alt)(struct usb_function *,
 148                                         unsigned interface, unsigned alt);
 149         int                     (*get_alt)(struct usb_function *,
 150                                         unsigned interface);
 151         void                    (*disable)(struct usb_function *);
 152         int                     (*setup)(struct usb_function *,
 153                                         const struct usb_ctrlrequest *);
 154         void                    (*suspend)(struct usb_function *);
 155         void                    (*resume)(struct usb_function *);
 156
 157         /* USB 3.0 additions */
 158         int                     (*get_status)(struct usb_function *);
 159         int                     (*func_suspend)(struct usb_function *,
 160                                                 u8 suspend_opt);
 161         /* private: */
 162         /* internals */
 163         struct list_head                list;
 164         DECLARE_BITMAP(endpoints, 32);
 165         const struct usb_function_instance *fi;
 166 };
 167
 168 int usb_add_function(struct usb_configuration *, struct usb_function *);
 169
 170 int usb_function_deactivate(struct usb_function *);
 171 int usb_function_activate(struct usb_function *);
 172
 173 int usb_interface_id(struct usb_configuration *, struct usb_function *);
 174
 175 int config_ep_by_speed(struct usb_gadget *g, struct usb_function *f,
 176                         struct usb_ep *_ep);
 177
 178 #define MAX_CONFIG_INTERFACES           16      /* arbitrary; max 255 */
 179
 180 /**
 181  * struct usb_configuration - represents one gadget configuration
 182  * @label: For diagnostics, describes the configuration.
 183  * @strings: Tables of strings, keyed by identifiers assigned during @bind()
 184  *      and by language IDs provided in control requests.
 185  * @descriptors: Table of descriptors preceding all function descriptors.
 186  *      Examples include OTG and vendor-specific descriptors.
 187  * @unbind: Reverses @bind; called as a side effect of unregistering the
 188  *      driver which added this configuration.
 189  * @setup: Used to delegate control requests that aren't handled by standard
 190  *      device infrastructure or directed at a specific interface.
 191  * @bConfigurationValue: Copied into configuration descriptor.
 192  * @iConfiguration: Copied into configuration descriptor.
 193  * @bmAttributes: Copied into configuration descriptor.
 194  * @MaxPower: Power consumtion in mA. Used to compute bMaxPower in the
 195  *      configuration descriptor after considering the bus speed.
 196  * @cdev: assigned by @usb_add_config() before calling @bind(); this is
 197  *      the device associated with this configuration.
 198  *
 199  * Configurations are building blocks for gadget drivers structured around
 200  * function drivers.  Simple USB gadgets require only one function and one
 201  * configuration, and handle dual-speed hardware by always providing the same
 202  * functionality.  Slightly more complex gadgets may have more than one
 203  * single-function configuration at a given speed; or have configurations
 204  * that only work at one speed.
 205  *
 206  * Composite devices are, by definition, ones with configurations which
 207  * include more than one function.
 208  *
 209  * The lifecycle of a usb_configuration includes allocation, initialization
 210  * of the fields described above, and calling @usb_add_config() to set up
 211  * internal data and bind it to a specific device.  The configuration's
 212  * @bind() method is then used to initialize all the functions and then
 213  * call @usb_add_function() for them.
 214  *
 215  * Those functions would normally be independent of each other, but that's
 216  * not mandatory.  CDC WMC devices are an example where functions often
 217  * depend on other functions, with some functions subsidiary to others.
 218  * Such interdependency may be managed in any way, so long as all of the
 219  * descriptors complete by the time the composite driver returns from
 220  * its bind() routine.
 221  */
 222 struct usb_configuration {
 223         const char                      *label;
 224         struct usb_gadget_strings       **strings;
 225         const struct usb_descriptor_header **descriptors;
 226
 227         /* REVISIT:  bind() functions can be marked __init, which
 228          * makes trouble for section mismatch analysis.  See if
 229          * we can't restructure things to avoid mismatching...
 230          */
 231
 232         /* configuration management: unbind/setup */
 233         void                    (*unbind)(struct usb_configuration *);
 234         int                     (*setup)(struct usb_configuration *,
 235                                         const struct usb_ctrlrequest *);
 236
 237         /* fields in the config descriptor */
 238         u8                      bConfigurationValue;
 239         u8                      iConfiguration;
 240         u8                      bmAttributes;
 241         u16                     MaxPower;
 242
 243         struct usb_composite_dev        *cdev;
 244
 245         /* private: */
 246         /* internals */
 247         struct list_head        list;
 248         struct list_head        functions;
 249         u8                      next_interface_id;
 250         unsigned                superspeed:1;
 251         unsigned                highspeed:1;
 252         unsigned                fullspeed:1;
 253         struct usb_function     *interface[MAX_CONFIG_INTERFACES];
 254 };
 255
 256 int usb_add_config(struct usb_composite_dev *,
 257                 struct usb_configuration *,
 258                 int (*)(struct usb_configuration *));
 259
 260 void usb_remove_config(struct usb_composite_dev *,
 261                 struct usb_configuration *);
 262
 263 /* predefined index for usb_composite_driver */
 264 enum {
 265         USB_GADGET_MANUFACTURER_IDX     = 0,
 266         USB_GADGET_PRODUCT_IDX,
 267         USB_GADGET_SERIAL_IDX,
 268         USB_GADGET_FIRST_AVAIL_IDX,
 269 };
 270
 271 /**
 272  * struct usb_composite_driver - groups configurations into a gadget
 273  * @name: For diagnostics, identifies the driver.
 274  * @dev: Template descriptor for the device, including default device
 275  *      identifiers.
 276  * @strings: tables of strings, keyed by identifiers assigned during @bind
 277  *      and language IDs provided in control requests. Note: The first entries
 278  *      are predefined. The first entry that may be used is
 279  *      USB_GADGET_FIRST_AVAIL_IDX
 280  * @max_speed: Highest speed the driver supports.
 281  * @needs_serial: set to 1 if the gadget needs userspace to provide
 282  *      a serial number.  If one is not provided, warning will be printed.
 283  * @bind: (REQUIRED) Used to allocate resources that are shared across the
 284  *      whole device, such as string IDs, and add its configurations using
 285  *      @usb_add_config(). This may fail by returning a negative errno
 286  *      value; it should return zero on successful initialization.
 287  * @unbind: Reverses @bind; called as a side effect of unregistering
 288  *      this driver.
 289  * @disconnect: optional driver disconnect method
 290  * @suspend: Notifies when the host stops sending USB traffic,
 291  *      after function notifications
 292  * @resume: Notifies configuration when the host restarts USB traffic,
 293  *      before function notifications
 294  * @gadget_driver: Gadget driver controlling this driver
 295  *
 296  * Devices default to reporting self powered operation.  Devices which rely
 297  * on bus powered operation should report this in their @bind method.
 298  *
 299  * Before returning from @bind, various fields in the template descriptor
 300  * may be overridden.  These include the idVendor/idProduct/bcdDevice values
 301  * normally to bind the appropriate host side driver, and the three strings
 302  * (iManufacturer, iProduct, iSerialNumber) normally used to provide user
 303  * meaningful device identifiers.  (The strings will not be defined unless
 304  * they are defined in @dev and @strings.)  The correct ep0 maxpacket size
 305  * is also reported, as defined by the underlying controller driver.
 306  */
 307 struct usb_composite_driver {
 308         const char                              *name;
 309         const struct usb_device_descriptor      *dev;
 310         struct usb_gadget_strings               **strings;
 311         enum usb_device_speed                   max_speed;
 312         unsigned                needs_serial:1;
 313
 314         int                     (*bind)(struct usb_composite_dev *cdev);
 315         int                     (*unbind)(struct usb_composite_dev *);
 316
 317         void                    (*disconnect)(struct usb_composite_dev *);
 318
 319         /* global suspend hooks */
 320         void                    (*suspend)(struct usb_composite_dev *);
 321         void                    (*resume)(struct usb_composite_dev *);
 322         struct usb_gadget_driver                gadget_driver;
 323 };
 324
 325 extern int usb_composite_probe(struct usb_composite_driver *driver);
 326 extern void usb_composite_unregister(struct usb_composite_driver *driver);
 327 extern void usb_composite_setup_continue(struct usb_composite_dev *cdev);
 328 extern int composite_dev_prepare(struct usb_composite_driver *composite,
 329                 struct usb_composite_dev *cdev);
 330 void composite_dev_cleanup(struct usb_composite_dev *cdev);
 331
 332 static inline struct usb_composite_driver *to_cdriver(
 333                 struct usb_gadget_driver *gdrv)
 334 {
 335         return container_of(gdrv, struct usb_composite_driver, gadget_driver);
 336 }
 337
 338 /**
 339  * struct usb_composite_device - represents one composite usb gadget
 340  * @gadget: read-only, abstracts the gadget's usb peripheral controller
 341  * @req: used for control responses; buffer is pre-allocated
 342  * @config: the currently active configuration
 343  *
 344  * One of these devices is allocated and initialized before the
 345  * associated device driver's bind() is called.
 346  *
 347  * OPEN ISSUE:  it appears that some WUSB devices will need to be
 348  * built by combining a normal (wired) gadget with a wireless one.
 349  * This revision of the gadget framework should probably try to make
 350  * sure doing that won't hurt too much.
 351  *
 352  * One notion for how to handle Wireless USB devices involves:
 353  * (a) a second gadget here, discovery mechanism TBD, but likely
 354  *     needing separate "register/unregister WUSB gadget" calls;
 355  * (b) updates to usb_gadget to include flags "is it wireless",
 356  *     "is it wired", plus (presumably in a wrapper structure)
 357  *     bandgroup and PHY info;
 358  * (c) presumably a wireless_ep wrapping a usb_ep, and reporting
 359  *     wireless-specific parameters like maxburst and maxsequence;
 360  * (d) configurations that are specific to wireless links;
 361  * (e) function drivers that understand wireless configs and will
 362  *     support wireless for (additional) function instances;
 363  * (f) a function to support association setup (like CBAF), not
 364  *     necessarily requiring a wireless adapter;
 365  * (g) composite device setup that can create one or more wireless
 366  *     configs, including appropriate association setup support;
 367  * (h) more, TBD.
 368  */
 369 struct usb_composite_dev {
 370         struct usb_gadget               *gadget;
 371         struct usb_request              *req;
 372
 373         struct usb_configuration        *config;
 374
 375         /* private: */
 376         /* internals */
 377         unsigned int                    suspended:1;
 378         struct usb_device_descriptor    desc;
 379         struct list_head                configs;
 380         struct list_head                gstrings;
 381         struct usb_composite_driver     *driver;
 382         u8                              next_string_id;
 383         char                            *def_manufacturer;
 384
 385         /* the gadget driver won't enable the data pullup
 386          * while the deactivation count is nonzero.
 387          */
 388         unsigned                        deactivations;
 389
 390         /* the composite driver won't complete the control transfer's
 391          * data/status stages till delayed_status is zero.
 392          */
 393         int                             delayed_status;
 394
 395         /* protects deactivations and delayed_status counts*/
 396         spinlock_t                      lock;
 397 };
 398
 399 extern int usb_string_id(struct usb_composite_dev *c);
 400 extern int usb_string_ids_tab(struct usb_composite_dev *c,
 401                               struct usb_string *str);
 402 extern struct usb_string *usb_gstrings_attach(struct usb_composite_dev *cdev,
 403                 struct usb_gadget_strings **sp, unsigned n_strings);
 404
 405 extern int usb_string_ids_n(struct usb_composite_dev *c, unsigned n);
 406
 407 extern void composite_disconnect(struct usb_gadget *gadget);
 408 extern int composite_setup(struct usb_gadget *gadget,
 409                 const struct usb_ctrlrequest *ctrl);
 410
 411 /*
 412  * Some systems will need runtime overrides for the  product identifiers
 413  * published in the device descriptor, either numbers or strings or both.
 414  * String parameters are in UTF-8 (superset of ASCII's 7 bit characters).
 415  */
 416 struct usb_composite_overwrite {
 417         u16     idVendor;
 418         u16     idProduct;
 419         u16     bcdDevice;
 420         char    *serial_number;
 421         char    *manufacturer;
 422         char    *product;
 423 };
 424 #define USB_GADGET_COMPOSITE_OPTIONS()                                  \
 425         static struct usb_composite_overwrite coverwrite;               \
 426                                                                         \
 427         module_param_named(idVendor, coverwrite.idVendor, ushort, S_IRUGO); \
 428         MODULE_PARM_DESC(idVendor, "USB Vendor ID");                    \
 429                                                                         \
 430         module_param_named(idProduct, coverwrite.idProduct, ushort, S_IRUGO); \
 431         MODULE_PARM_DESC(idProduct, "USB Product ID");                  \
 432                                                                         \
 433         module_param_named(bcdDevice, coverwrite.bcdDevice, ushort, S_IRUGO); \
 434         MODULE_PARM_DESC(bcdDevice, "USB Device version (BCD)");        \
 435                                                                         \
 436         module_param_named(iSerialNumber, coverwrite.serial_number, charp, \
 437                         S_IRUGO); \
 438         MODULE_PARM_DESC(iSerialNumber, "SerialNumber string");         \
 439                                                                         \
 440         module_param_named(iManufacturer, coverwrite.manufacturer, charp, \
 441                         S_IRUGO); \
 442         MODULE_PARM_DESC(iManufacturer, "USB Manufacturer string");     \
 443                                                                         \
 444         module_param_named(iProduct, coverwrite.product, charp, S_IRUGO); \
 445         MODULE_PARM_DESC(iProduct, "USB Product string")
 446
 447 void usb_composite_overwrite_options(struct usb_composite_dev *cdev,
 448                 struct usb_composite_overwrite *covr);
 449
 450 static inline u16 get_default_bcdDevice(void)
 451 {
 452         u16 bcdDevice;
 453
 454         bcdDevice = bin2bcd((LINUX_VERSION_CODE >> 16 & 0xff)) << 8;
 455         bcdDevice |= bin2bcd((LINUX_VERSION_CODE >> 8 & 0xff));
 456         return bcdDevice;
 457 }
 458
 459 struct usb_function_driver {
 460         const char *name;
 461         struct module *mod;
 462         struct list_head list;
 463         struct usb_function_instance *(*alloc_inst)(void);
 464         struct usb_function *(*alloc_func)(struct usb_function_instance *inst);
 465 };
 466
 467 struct usb_function_instance {
 468         struct config_group group;
 469         struct list_head cfs_list;
 470         struct usb_function_driver *fd;
 471         int (*set_inst_name)(struct usb_function_instance *inst,
 472                               const char *name);
 473         void (*free_func_inst)(struct usb_function_instance *inst);
 474 };
 475
 476 void usb_function_unregister(struct usb_function_driver *f);
 477 int usb_function_register(struct usb_function_driver *newf);
 478 void usb_put_function_instance(struct usb_function_instance *fi);
 479 void usb_put_function(struct usb_function *f);
 480 struct usb_function_instance *usb_get_function_instance(const char *name);
 481 struct usb_function *usb_get_function(struct usb_function_instance *fi);
 482
 483 struct usb_configuration *usb_get_config(struct usb_composite_dev *cdev,
 484                 int val);
 485 int usb_add_config_only(struct usb_composite_dev *cdev,
 486                 struct usb_configuration *config);
 487 void usb_remove_function(struct usb_configuration *c, struct usb_function *f);
 488
 489 #define DECLARE_USB_FUNCTION(_name, _inst_alloc, _func_alloc)           \
 490         static struct usb_function_driver _name ## usb_func = {         \
 491                 .name = __stringify(_name),                             \
 492                 .mod  = THIS_MODULE,                                    \
 493                 .alloc_inst = _inst_alloc,                              \
 494                 .alloc_func = _func_alloc,                              \
 495         };                                                              \
 496         MODULE_ALIAS("usbfunc:"__stringify(_name));
 497
 498 #define DECLARE_USB_FUNCTION_INIT(_name, _inst_alloc, _func_alloc)      \
 499         DECLARE_USB_FUNCTION(_name, _inst_alloc, _func_alloc)           \
 500         static int __init _name ## mod_init(void)                       \
 501         {                                                               \
 502                 return usb_function_register(&_name ## usb_func);       \
 503         }                                                               \
 504         static void __exit _name ## mod_exit(void)                      \
 505         {                                                               \
 506                 usb_function_unregister(&_name ## usb_func);            \
 507         }                                                               \
 508         module_init(_name ## mod_init);                                 \
 509         module_exit(_name ## mod_exit)
 510
 511 /* messaging utils */
 512 #define DBG(d, fmt, args...) \
 513         dev_dbg(&(d)->gadget->dev , fmt , ## args)
 514 #define VDBG(d, fmt, args...) \
 515         dev_vdbg(&(d)->gadget->dev , fmt , ## args)
 516 #define ERROR(d, fmt, args...) \
 517         dev_err(&(d)->gadget->dev , fmt , ## args)
 518 #define WARNING(d, fmt, args...) \
 519         dev_warn(&(d)->gadget->dev , fmt , ## args)
 520 #define INFO(d, fmt, args...) \
 521         dev_info(&(d)->gadget->dev , fmt , ## args)
 522
 523 #endif  /* __LINUX_USB_COMPOSITE_H */