Endianness of control setup packets
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / io.c
1 /*
2  * I/O functions for libusb
3  * Copyright (C) 2007-2008 Daniel Drake <dsd@gentoo.org>
4  * Copyright (c) 2001 Johannes Erdfelt <johannes@erdfelt.com>
5  *
6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
8  * License as published by the Free Software Foundation; either
9  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
10  *
11  * This library 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 GNU
14  * Lesser General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
18  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
19  */
20
21 #include <config.h>
22 #include <errno.h>
23 #include <poll.h>
24 #include <pthread.h>
25 #include <signal.h>
26 #include <stdint.h>
27 #include <stdlib.h>
28 #include <string.h>
29 #include <sys/select.h>
30 #include <sys/time.h>
31 #include <time.h>
32 #include <unistd.h>
33
34 #include "libusbi.h"
35
36 /* this is a list of in-flight transfer handles, sorted by timeout expiration.
37  * URBs to timeout the soonest are placed at the beginning of the list, URBs
38  * that will time out later are placed after, and urbs with infinite timeout
39  * are always placed at the very end. */
40 static struct list_head flying_transfers;
41 static pthread_mutex_t flying_transfers_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
42
43 /* list of poll fd's */
44 static struct list_head pollfds;
45 static pthread_mutex_t pollfds_lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
46
47 /* user callbacks for pollfd changes */
48 static libusb_pollfd_added_cb fd_added_cb = NULL;
49 static libusb_pollfd_removed_cb fd_removed_cb = NULL;
50
51 /**
52  * \page io Synchronous and asynchronous device I/O
53  *
54  * \section intro Introduction
55  *
56  * If you're using libusb in your application, you're probably wanting to
57  * perform I/O with devices - you want to perform USB data transfers.
58  *
59  * libusb offers two separate interfaces for device I/O. This page aims to
60  * introduce the two in order to help you decide which one is more suitable
61  * for your application. You can also choose to use both interfaces in your
62  * application by considering each transfer on a case-by-case basis.
63  *
64  * Once you have read through the following discussion, you should consult the
65  * detailed API documentation pages for the details:
66  * - \ref syncio
67  * - \ref asyncio
68  *
69  * \section theory Transfers at a logical level
70  *
71  * At a logical level, USB transfers typically happen in two parts. For
72  * example, when reading data from a endpoint:
73  * -# A request for data is sent to the device
74  * -# Some time later, the incoming data is received by the host
75  *
76  * or when writing data to an endpoint:
77  *
78  * -# The data is sent to the device
79  * -# Some time later, the host receives acknowledgement from the device that
80  *    the data has been transferred.
81  *
82  * There may be an indefinite delay between the two steps. Consider a
83  * fictional USB input device with a button that the user can press. In order
84  * to determine when the button is pressed, you would likely submit a request
85  * to read data on a bulk or interrupt endpoint and wait for data to arrive.
86  * Data will arrive when the button is pressed by the user, which is
87  * potentially hours later.
88  *
89  * libusb offers both a synchronous and an asynchronous interface to performing
90  * USB transfers. The main difference is that the synchronous interface
91  * combines both steps indicated above into a single function call, whereas
92  * the asynchronous interface separates them.
93  *
94  * \section sync The synchronous interface
95  *
96  * The synchronous I/O interface allows you to perform a USB transfer with
97  * a single function call. When the function call returns, the transfer has
98  * completed and you can parse the results.
99  *
100  * If you have used the libusb-0.1 before, this I/O style will seem familar to
101  * you. libusb-0.1 only offered a synchronous interface.
102  *
103  * In our input device example, to read button presses you might write code
104  * in the following style:
105 \code
106 unsigned char data[4];
107 int actual_length,
108 int r = libusb_bulk_transfer(handle, EP_IN, data, sizeof(data), &actual_length, 0);
109 if (r == 0 && actual_length == sizeof(data)) {
110         // results of the transaction can now be found in the data buffer
111         // parse them here and report button press
112 } else {
113         error();
114 }
115 \endcode
116  *
117  * The main advantage of this model is simplicity: you did everything with
118  * a single simple function call.
119  *
120  * However, this interface has its limitations. Your application will sleep
121  * inside libusb_bulk_transfer() until the transaction has completed. If it
122  * takes the user 3 hours to press the button, your application will be
123  * sleeping for that long. Execution will be tied up inside the library -
124  * the entire thread will be useless for that duration.
125  *
126  * Another issue is that by tieing up the thread with that single transaction
127  * there is no possibility of performing I/O with multiple endpoints and/or
128  * multiple devices simultaneously, unless you resort to creating one thread
129  * per transaction.
130  *
131  * Additionally, there is no opportunity to cancel the transfer after the
132  * request has been submitted.
133  *
134  * For details on how to use the synchronous API, see the
135  * \ref syncio "synchronous I/O API documentation" pages.
136  * 
137  * \section async The asynchronous interface
138  *
139  * Asynchronous I/O is the most significant new feature in libusb-1.0.
140  * Although it is a more complex interface, it solves all the issues detailed
141  * above.
142  *
143  * Instead of providing which functions that block until the I/O has complete,
144  * libusb's asynchronous interface presents non-blocking functions which
145  * begin a transfer and then return immediately. Your application passes a
146  * callback function pointer to this non-blocking function, which libusb will
147  * call with the results of the transaction when it has completed.
148  *
149  * Transfers which have been submitted through the non-blocking functions
150  * can be cancelled with a separate function call.
151  *
152  * The non-blocking nature of this interface allows you to be simultaneously
153  * performing I/O to multiple endpoints on multiple devices, without having
154  * to use threads.
155  *
156  * This added flexibility does come with some complications though:
157  * - In the interest of being a lightweight library, libusb does not create
158  * threads and can only operate when your application is calling into it. Your
159  * application must call into libusb from it's main loop when events are ready
160  * to be handled, or you must use some other scheme to allow libusb to
161  * undertake whatever work needs to be done.
162  * - libusb also needs to be called into at certain fixed points in time in
163  * order to accurately handle transfer timeouts.
164  * - Memory handling becomes more complex. You cannot use stack memory unless
165  * the function with that stack is guaranteed not to return until the transfer
166  * callback has finished executing.
167  * - You generally lose some linearity from your code flow because submitting
168  * the transfer request is done in a separate function from where the transfer
169  * results are handled. This becomes particularly obvious when you want to
170  * submit a second transfer based on the results of an earlier transfer.
171  *
172  * Internally, libusb's synchronous interface is expressed in terms of function
173  * calls to the asynchronous interface.
174  *
175  * For details on how to use the asynchronous API, see the
176  * \ref asyncio "asynchronous I/O API" documentation pages.
177  */
178
179 /**
180  * @defgroup asyncio Asynchronous device I/O
181  *
182  * This page details libusb's asynchronous (non-blocking) API for USB device
183  * I/O. This interface is very powerful but is also quite complex - you will
184  * need to read this page carefully to understand the necessary considerations
185  * and issues surrounding use of this interface. Simplistic applications
186  * may wish to consider the \ref syncio "synchronous I/O API" instead.
187  *
188  * The asynchronous interface is built around the idea of separating transfer
189  * submission and handling of transfer completion (the synchronous model
190  * combines both of these into one). There may be a long delay between
191  * submission and completion, however the asynchronous submission function
192  * is non-blocking so will return control to your application during that
193  * potentially long delay.
194  *
195  * \section asyncabstraction Transfer abstraction
196  *
197  * For the asynchronous I/O, libusb implements the concept of a generic
198  * transfer entity for all types of I/O (control, bulk, interrupt,
199  * isochronous). The generic transfer object must be treated slightly
200  * differently depending on which type of I/O you are performing with it.
201  *
202  * This is represented by the public libusb_transfer structure type.
203  *
204  * \section asynctrf Asynchronous transfers
205  *
206  * We can view asynchronous I/O as a 5 step process:
207  * -# Allocation
208  * -# Filling
209  * -# Submission
210  * -# Completion handling
211  * -# Deallocation
212  *
213  * \subsection asyncalloc Allocation
214  *
215  * This step involves allocating memory for a USB transfer. This is the
216  * generic transfer object mentioned above. At this stage, the transfer
217  * is "blank" with no details about what type of I/O it will be used for.
218  *
219  * Allocation is done with the libusb_alloc_transfer() function. You must use
220  * this function rather than allocating your own transfers.
221  *
222  * \subsection asyncfill Filling
223  *
224  * This step is where you take a previously allocated transfer and fill it
225  * with information to determine the message type and direction, data buffer,
226  * callback function, etc.
227  *
228  * You can either fill the required fields yourself or you can use the
229  * helper functions: libusb_fill_control_transfer(), libusb_fill_bulk_transfer()
230  * and libusb_fill_interrupt_transfer().
231  *
232  * \subsection asyncsubmit Submission
233  *
234  * When you have allocated a transfer and filled it, you can submit it using
235  * libusb_submit_transfer(). This function returns immediately but can be
236  * regarded as firing off the I/O request in the background.
237  *
238  * \subsection asynccomplete Completion handling
239  *
240  * After a transfer has been submitted, one of four things can happen to it:
241  *
242  * - The transfer completes (i.e. some data was transferred)
243  * - The transfer has a timeout and the timeout expires before all data is
244  * transferred
245  * - The transfer fails due to an error
246  * - The transfer is cancelled
247  *
248  * Each of these will cause the user-specified transfer callback function to
249  * be invoked. It is up to the callback function to determine which of the
250  * above actually happened and to act accordingly.
251  *
252  * \subsection Deallocation
253  *
254  * When a transfer has completed (i.e. the callback function has been invoked),
255  * you are advised to free the transfer (unless you wish to resubmit it, see
256  * below). Transfers are deallocated with libusb_free_transfer().
257  *
258  * It is undefined behaviour to free a transfer which has not completed.
259  *
260  * \section asyncresubmit Resubmission
261  *
262  * You may be wondering why allocation, filling, and submission are all
263  * separated above where they could reasonably be combined into a single
264  * operation.
265  *
266  * The reason for separation is to allow you to resubmit transfers without
267  * having to allocate new ones every time. This is especially useful for
268  * common situations dealing with interrupt endpoints - you allocate one
269  * transfer, fill and submit it, and when it returns with results you just
270  * resubmit it for the next interrupt.
271  *
272  * \section asynccancel Cancellation
273  *
274  * Another advantage of using the asynchronous interface is that you have
275  * the ability to cancel transfers which have not yet completed. This is
276  * done by calling the libusb_cancel_transfer() function.
277  *
278  * libusb_cancel_transfer() is asynchronous/non-blocking in itself. When the
279  * cancellation actually completes, the transfer's callback function will
280  * be invoked, and the callback function should check the transfer status to
281  * determine that it was cancelled.
282  *
283  * Freeing the transfer after it has been cancelled but before cancellation
284  * has completed will result in undefined behaviour.
285  *
286  * \section asyncctrl Considerations for control transfers
287  *
288  * The <tt>libusb_transfer</tt> structure is generic and hence does not
289  * include specific fields for the control-specific setup packet structure.
290  *
291  * In order to perform a control transfer, you must place the 8-byte setup
292  * packet at the start of the data buffer. To simplify this, you could
293  * cast the buffer pointer to type struct libusb_control_setup, or you can
294  * use the helper function libusb_fill_control_setup().
295  *
296  * The wLength field placed in the setup packet must be the length you would
297  * expect to be sent in the setup packet: the length of the payload that
298  * follows (or the expected maximum number of bytes to receive). However,
299  * the length field of the libusb_transfer object must be the length of
300  * the data buffer - i.e. it should be wLength <em>plus</em> the size of
301  * the setup packet (LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE).
302  *
303  * If you use the helper functions, this is simplified for you:
304  * -# Allocate a buffer of size LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE plus the size of the
305  * data you are sending/requesting.
306  * -# Call libusb_fill_control_setup() on the data buffer, using the transfer
307  * request size as the wLength value (i.e. do not include the extra space you
308  * allocated for the control setup).
309  * -# If this is a host-to-device transfer, place the data to be transferred
310  * in the data buffer, starting at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE.
311  * -# Call libusb_fill_control_transfer() to associate the data buffer with
312  * the transfer (and to set the remaining details such as callback and timeout).
313  *   - Note that there is no parameter to set the length field of the transfer.
314  *     The length is automatically inferred from the wLength field of the setup
315  *     packet.
316  * -# Submit the transfer.
317  *
318  * The multi-byte control setup fields (wValue, wIndex and wLength) must
319  * be given in little-endian byte order (the endianness of the USB bus).
320  * Endianness conversion is transparently handled by
321  * libusb_fill_control_setup() which is documented to accept host-endian
322  * values.
323  *
324  * Further considerations are needed when handling transfer completion in
325  * your callback function:
326  * - As you might expect, the setup packet will still be sitting at the start
327  * of the data buffer.
328  * - If this was a device-to-host transfer, the received data will be sitting
329  * at offset LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE into the buffer.
330  * - The actual_length field of the transfer structure is relative to the
331  * wLength of the setup packet, rather than the size of the data buffer. So,
332  * if your wLength was 4, your transfer's <tt>length</tt> was 12, then you
333  * should expect an <tt>actual_length</tt> of 4 to indicate that the data was
334  * transferred in entirity.
335  *
336  * To simplify parsing of setup packets and obtaining the data from the
337  * correct offset, you may wish to use the libusb_control_transfer_get_data()
338  * and libusb_control_transfer_get_setup() functions within your transfer
339  * callback.
340  *
341  * Even though control endpoints do not halt, a completed control transfer
342  * may have a LIBUSB_TRANSFER_STALL status code. This indicates the control
343  * request was not supported.
344  *
345  * \section asyncintr Considerations for interrupt transfers
346  * 
347  * All interrupt transfers are performed using the polling interval presented
348  * by the bInterval value of the endpoint descriptor.
349  *
350  * \section asynciso Considerations for isochronous transfers
351  *
352  * Isochronous transfers are more complicated than transfers to
353  * non-isochronous endpoints.
354  *
355  * To perform I/O to an isochronous endpoint, allocate the transfer by calling
356  * libusb_alloc_transfer() with an appropriate number of isochronous packets.
357  *
358  * During filling, set \ref libusb_transfer::type "type" to
359  * \ref libusb_transfer_type::LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS
360  * "LIBUSB_TRANSFER_TYPE_ISOCHRONOUS", and set
361  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" to a value less than
362  * or equal to the number of packets you requested during allocation.
363  * libusb_alloc_transfer() does not set either of these fields for you, given
364  * that you might not even use the transfer on an isochronous endpoint.
365  *
366  * Next, populate the length field for the first num_iso_packets entries in
367  * the \ref libusb_transfer::iso_packet_desc "iso_packet_desc" array. Section
368  * 5.6.3 of the USB2 specifications describe how the maximum isochronous
369  * packet length is determined by wMaxPacketSize field in the endpoint
370  * descriptor. Two functions can help you here:
371  *
372  * - libusb_get_max_packet_size() is an easy way to determine the max
373  *   packet size for an endpoint.
374  * - libusb_set_iso_packet_lengths() assigns the same length to all packets
375  *   within a transfer, which is usually what you want.
376  *
377  * For outgoing transfers, you'll obviously fill the buffer and populate the
378  * packet descriptors in hope that all the data gets transferred. For incoming
379  * transfers, you must ensure the buffer has sufficient capacity for
380  * the situation where all packets transfer the full amount of requested data.
381  *
382  * Completion handling requires some extra consideration. The
383  * \ref libusb_transfer::actual_length "actual_length" field of the transfer
384  * is meaningless and should not be examined; instead you must refer to the
385  * \ref libusb_iso_packet_descriptor::actual_length "actual_length" field of
386  * each individual packet.
387  *
388  * The \ref libusb_transfer::status "status" field of the transfer is also a
389  * little misleading:
390  *  - If the packets were submitted and the isochronous data microframes
391  *    completed normally, status will have value
392  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
393  *    "LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED". Note that bus errors and software-incurred
394  *    delays are not counted as transfer errors; the transfer.status field may
395  *    indicate COMPLETED even if some or all of the packets failed. Refer to
396  *    the \ref libusb_iso_packet_descriptor::status "status" field of each
397  *    individual packet to determine packet failures.
398  *  - The status field will have value
399  *    \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR
400  *    "LIBUSB_TRANSFER_ERROR" only when serious errors were encountered.
401  *  - Other transfer status codes occur with normal behaviour.
402  *
403  * The data for each packet will be found at an offset into the buffer that
404  * can be calculated as if each prior packet completed in full. The
405  * libusb_get_iso_packet_buffer() and libusb_get_iso_packet_buffer_simple()
406  * functions may help you here.
407  *
408  * \section asyncmem Memory caveats
409  *
410  * In most circumstances, it is not safe to use stack memory for transfer
411  * buffers. This is because the function that fired off the asynchronous
412  * transfer may return before libusb has finished using the buffer, and when
413  * the function returns it's stack gets destroyed. This is true for both
414  * host-to-device and device-to-host transfers.
415  *
416  * The only case in which it is safe to use stack memory is where you can
417  * guarantee that the function owning the stack space for the buffer does not
418  * return until after the transfer's callback function has completed. In every
419  * other case, you need to use heap memory instead.
420  *
421  * \section asyncflags Fine control
422  *
423  * Through using this asynchronous interface, you may find yourself repeating
424  * a few simple operations many times. You can apply a bitwise OR of certain
425  * flags to a transfer to simplify certain things:
426  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK
427  *   "LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK" results in transfers which transferred
428  *   less than the requested amount of data being marked with status
429  *   \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_ERROR "LIBUSB_TRANSFER_ERROR"
430  *   (they would normally be regarded as COMPLETED)
431  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
432  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" allows you to ask libusb to free the transfer
433  *   buffer when freeing the transfer.
434  * - \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER
435  *   "LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER" causes libusb to automatically free the
436  *   transfer after the transfer callback returns.
437  *
438  * \section asyncevent Event handling
439  *
440  * In accordance of the aim of being a lightweight library, libusb does not
441  * create threads internally. This means that libusb code does not execute
442  * at any time other than when your application is calling a libusb function.
443  * However, an asynchronous model requires that libusb perform work at various
444  * points in time - namely processing the results of previously-submitted
445  * transfers and invoking the user-supplied callback function.
446  *
447  * This gives rise to the libusb_handle_events() function which your
448  * application must call into when libusb has work do to. This gives libusb
449  * the opportunity to reap pending transfers, invoke callbacks, etc.
450  *
451  * The first issue to discuss here is how your application can figure out
452  * when libusb has work to do. In fact, there are two naive options which
453  * do not actually require your application to know this:
454  * -# Periodically call libusb_handle_events() in non-blocking mode at fixed
455  *    short intervals from your main loop
456  * -# Repeatedly call libusb_handle_events() in blocking mode from a dedicated
457  *    thread.
458  *
459  * The first option is plainly not very nice, and will cause unnecessary 
460  * CPU wakeups leading to increased power usage and decreased battery life.
461  * The second option is not very nice either, but may be the nicest option
462  * available to you if the "proper" approach can not be applied to your
463  * application (read on...).
464  * 
465  * The recommended option is to integrate libusb with your application main
466  * event loop. libusb exposes a set of file descriptors which allow you to do
467  * this. Your main loop is probably already calling poll() or select() or a
468  * variant on a set of file descriptors for other event sources (e.g. keyboard
469  * button presses, mouse movements, network sockets, etc). You then add
470  * libusb's file descriptors to your poll()/select() calls, and when activity
471  * is detected on such descriptors you know it is time to call
472  * libusb_handle_events().
473  *
474  * There is one final event handling complication. libusb supports
475  * asynchronous transfers which time out after a specified time period, and
476  * this requires that libusb is called into at or after the timeout so that
477  * the timeout can be handled. So, in addition to considering libusb's file
478  * descriptors in your main event loop, you must also consider that libusb
479  * sometimes needs to be called into at fixed points in time even when there
480  * is no file descriptor activity.
481  *
482  * For the details on retrieving the set of file descriptors and determining
483  * the next timeout, see the \ref poll "polling and timing" API documentation.
484  */
485
486 /**
487  * @defgroup poll Polling and timing
488  *
489  * This page documents libusb's functions for polling events and timing.
490  * These functions are only necessary for users of the
491  * \ref asyncio "asynchronous API". If you are only using the simpler
492  * \ref syncio "synchronous API" then you do not need to ever call these
493  * functions.
494  *
495  * The justification for the functionality described here has already been
496  * discussed in the \ref asyncevent "event handling" section of the
497  * asynchronous API documentation. In summary, libusb does not create internal
498  * threads for event processing and hence relies on your application calling
499  * into libusb at certain points in time so that pending events can be handled.
500  * In order to know precisely when libusb needs to be called into, libusb
501  * offers you a set of pollable file descriptors and information about when
502  * the next timeout expires.
503  *
504  * If you are using the asynchronous I/O API, you must take one of the two
505  * following options, otherwise your I/O will not complete.
506  *
507  * \section pollsimple The simple option
508  *
509  * If your application revolves solely around libusb and does not need to
510  * handle other event sources, you can have a program structure as follows:
511 \code
512 // initialize libusb
513 // find and open device
514 // maybe fire off some initial async I/O
515
516 while (user_has_not_requested_exit)
517         libusb_handle_events();
518
519 // clean up and exit
520 \endcode
521  *
522  * With such a simple main loop, you do not have to worry about managing
523  * sets of file descriptors or handling timeouts. libusb_handle_events() will
524  * handle those details internally.
525  *
526  * \section pollmain The more advanced option
527  *
528  * In more advanced applications, you will already have a main loop which
529  * is monitoring other event sources: network sockets, X11 events, mouse
530  * movements, etc. Through exposing a set of file descriptors, libusb is
531  * designed to cleanly integrate into such main loops.
532  *
533  * In addition to polling file descriptors for the other event sources, you
534  * take a set of file descriptors from libusb and monitor those too. When you
535  * detect activity on libusb's file descriptors, you call
536  * libusb_handle_events_timeout() in non-blocking mode.
537  *
538  * You must also consider the fact that libusb sometimes has to handle events
539  * at certain known times which do not generate activity on file descriptors.
540  * Your main loop must also consider these times, modify it's poll()/select()
541  * timeout accordingly, and track time so that libusb_handle_events_timeout()
542  * is called in non-blocking mode when timeouts expire.
543  *
544  * In pseudo-code, you want something that looks like:
545 \code
546 // initialise libusb
547
548 libusb_get_pollfds()
549 while (user has not requested application exit) {
550         libusb_get_next_timeout();
551         select(on libusb file descriptors plus any other event sources of interest,
552                 using a timeout no larger than the value libusb just suggested)
553         if (select() indicated activity on libusb file descriptors)
554                 libusb_handle_events_timeout(0);
555         if (time has elapsed to or beyond the libusb timeout)
556                 libusb_handle_events_timeout(0);
557 }
558
559 // clean up and exit
560 \endcode
561  *
562  * The set of file descriptors that libusb uses as event sources may change
563  * during the life of your application. Rather than having to repeatedly
564  * call libusb_get_pollfds(), you can set up notification functions for when
565  * the file descriptor set changes using libusb_set_pollfd_notifiers().
566  *
567  */
568
569 void usbi_io_init()
570 {
571         list_init(&flying_transfers);
572         list_init(&pollfds);
573         fd_added_cb = NULL;
574         fd_removed_cb = NULL;
575 }
576
577 static int calculate_timeout(struct usbi_transfer *transfer)
578 {
579         int r;
580         struct timespec current_time;
581         unsigned int timeout =
582                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer)->timeout;
583
584         if (!timeout)
585                 return 0;
586
587         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &current_time);
588         if (r < 0) {
589                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
590                 return r;
591         }
592
593         current_time.tv_sec += timeout / 1000;
594         current_time.tv_nsec += (timeout % 1000) * 1000000;
595
596         if (current_time.tv_nsec > 1000000000) {
597                 current_time.tv_nsec -= 1000000000;
598                 current_time.tv_sec++;
599         }
600
601         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&transfer->timeout, &current_time);
602         return 0;
603 }
604
605 static void add_to_flying_list(struct usbi_transfer *transfer)
606 {
607         struct usbi_transfer *cur;
608         struct timeval *timeout = &transfer->timeout;
609         
610         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
611
612         /* if we have no other flying transfers, start the list with this one */
613         if (list_empty(&flying_transfers)) {
614                 list_add(&transfer->list, &flying_transfers);
615                 goto out;
616         }
617
618         /* if we have infinite timeout, append to end of list */
619         if (!timerisset(timeout)) {
620                 list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
621                 goto out;
622         }
623
624         /* otherwise, find appropriate place in list */
625         list_for_each_entry(cur, &flying_transfers, list) {
626                 /* find first timeout that occurs after the transfer in question */
627                 struct timeval *cur_tv = &cur->timeout;
628
629                 if (!timerisset(cur_tv) || (cur_tv->tv_sec > timeout->tv_sec) ||
630                                 (cur_tv->tv_sec == timeout->tv_sec &&
631                                         cur_tv->tv_usec > timeout->tv_usec)) {
632                         list_add_tail(&transfer->list, &cur->list);
633                         goto out;
634                 }
635         }
636
637         /* otherwise we need to be inserted at the end */
638         list_add_tail(&transfer->list, &flying_transfers);
639 out:
640         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
641 }
642
643 /** \ingroup asyncio
644  * Allocate a libusb transfer with a specified number of isochronous packet
645  * descriptors. The returned transfer is pre-initialized for you. When the new
646  * transfer is no longer needed, it should be freed with
647  * libusb_free_transfer().
648  *
649  * Transfers intended for non-isochronous endpoints (e.g. control, bulk,
650  * interrupt) should specify an iso_packets count of zero.
651  *
652  * For transfers intended for isochronous endpoints, specify an appropriate
653  * number of packet descriptors to be allocated as part of the transfer.
654  * The returned transfer is not specially initialized for isochronous I/O;
655  * you are still required to set the
656  * \ref libusb_transfer::num_iso_packets "num_iso_packets" and
657  * \ref libusb_transfer::type "type" fields accordingly.
658  *
659  * It is safe to allocate a transfer with some isochronous packets and then
660  * use it on a non-isochronous endpoint. If you do this, ensure that at time
661  * of submission, num_iso_packets is 0 and that type is set appropriately.
662  *
663  * \param iso_packets number of isochronous packet descriptors to allocate
664  * \returns a newly allocated transfer, or NULL on error
665  */
666 API_EXPORTED struct libusb_transfer *libusb_alloc_transfer(int iso_packets)
667 {
668         size_t os_alloc_size = usbi_backend->transfer_priv_size
669                 + (usbi_backend->add_iso_packet_size * iso_packets);
670         int alloc_size = sizeof(struct usbi_transfer)
671                 + sizeof(struct libusb_transfer)
672                 + (sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor) * iso_packets)
673                 + os_alloc_size;
674         struct usbi_transfer *itransfer = malloc(alloc_size);
675         if (!itransfer)
676                 return NULL;
677
678         memset(itransfer, 0, alloc_size);
679         itransfer->num_iso_packets = iso_packets;
680         return __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
681 }
682
683 /** \ingroup asyncio
684  * Free a transfer structure. This should be called for all transfers
685  * allocated with libusb_alloc_transfer().
686  *
687  * If the \ref libusb_transfer_flags::LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER
688  * "LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER" flag is set and the transfer buffer is
689  * non-NULL, this function will also free the transfer buffer using the
690  * standard system memory allocator (e.g. free()).
691  *
692  * It is legal to call this function with a NULL transfer. In this case,
693  * the function will simply return safely.
694  *
695  * \param transfer the transfer to free
696  */
697 API_EXPORTED void libusb_free_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
698 {
699         struct usbi_transfer *itransfer;
700         if (!transfer)
701                 return;
702
703         if (transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_BUFFER && transfer->buffer)
704                 free(transfer->buffer);
705
706         itransfer = __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
707         free(itransfer);
708 }
709
710 /** \ingroup asyncio
711  * Submit a transfer. This function will fire off the USB transfer and then
712  * return immediately.
713  *
714  * It is undefined behaviour to submit a transfer that has already been
715  * submitted but has not yet completed.
716  *
717  * \param transfer the transfer to submit
718  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
719  */
720 API_EXPORTED int libusb_submit_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
721 {
722         struct usbi_transfer *itransfer =
723                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
724         int r;
725
726         itransfer->transferred = 0;
727         r = calculate_timeout(itransfer);
728         if (r < 0)
729                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
730
731         add_to_flying_list(itransfer);
732         r = usbi_backend->submit_transfer(itransfer);
733         if (r) {
734                 pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
735                 list_del(&itransfer->list);
736                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
737         }
738
739         return r;
740 }
741
742 /** \ingroup asyncio
743  * Asynchronously cancel a previously submitted transfer.
744  * It is undefined behaviour to call this function on a transfer that is
745  * already being cancelled or has already completed.
746  * This function returns immediately, but this does not indicate cancellation
747  * is complete. Your callback function will be invoked at some later time
748  * with a transfer status of
749  * \ref libusb_transfer_status::LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED
750  * "LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED."
751  *
752  * \param transfer the transfer to cancel
753  * \returns 0 on success
754  * \returns non-zero on error
755  */
756 API_EXPORTED int libusb_cancel_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
757 {
758         struct usbi_transfer *itransfer =
759                 __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer);
760         int r;
761
762         usbi_dbg("");
763         r = usbi_backend->cancel_transfer(itransfer);
764         if (r < 0)
765                 usbi_err("cancel transfer failed error %d", r);
766         return r;
767 }
768
769 void usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
770         enum libusb_transfer_status status)
771 {
772         struct libusb_transfer *transfer =
773                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
774         uint8_t flags;
775
776         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
777         list_del(&itransfer->list);
778         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
779
780         if (status == LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED
781                         && transfer->flags & LIBUSB_TRANSFER_SHORT_NOT_OK) {
782                 int rqlen = transfer->length;
783                 if (transfer->type == LIBUSB_TRANSFER_TYPE_CONTROL)
784                         rqlen -= LIBUSB_CONTROL_SETUP_SIZE;
785                 if (rqlen != itransfer->transferred) {
786                         usbi_dbg("interpreting short transfer as error");
787                         status = LIBUSB_TRANSFER_ERROR;
788                 }
789         }
790
791         flags = transfer->flags;
792         transfer->status = status;
793         transfer->actual_length = itransfer->transferred;
794         if (transfer->callback)
795                 transfer->callback(transfer);
796         /* transfer might have been freed by the above call, do not use from
797          * this point. */
798         if (flags & LIBUSB_TRANSFER_FREE_TRANSFER)
799                 libusb_free_transfer(transfer);
800 }
801
802 void usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer)
803 {
804         /* if the URB was cancelled due to timeout, report timeout to the user */
805         if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT) {
806                 usbi_dbg("detected timeout cancellation");
807                 usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT);
808                 return;
809         }
810
811         /* otherwise its a normal async cancel */
812         usbi_handle_transfer_completion(transfer, LIBUSB_TRANSFER_CANCELLED);
813 }
814
815 static void handle_timeout(struct usbi_transfer *itransfer)
816 {
817         struct libusb_transfer *transfer =
818                 __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(itransfer);
819         int r;
820
821         itransfer->flags |= USBI_TRANSFER_TIMED_OUT;
822         r = libusb_cancel_transfer(transfer);
823         if (r < 0)
824                 usbi_warn("async cancel failed %d errno=%d", r, errno);
825 }
826
827 static int handle_timeouts(void)
828 {
829         struct timespec systime_ts;
830         struct timeval systime;
831         struct usbi_transfer *transfer;
832         int r = 0;
833
834         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
835         if (list_empty(&flying_transfers))
836                 goto out;
837
838         /* get current time */
839         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &systime_ts);
840         if (r < 0)
841                 goto out;
842
843         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&systime, &systime_ts);
844
845         /* iterate through flying transfers list, finding all transfers that
846          * have expired timeouts */
847         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
848                 struct timeval *cur_tv = &transfer->timeout;
849
850                 /* if we've reached transfers of infinite timeout, we're all done */
851                 if (!timerisset(cur_tv))
852                         goto out;
853
854                 /* ignore timeouts we've already handled */
855                 if (transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)
856                         continue;
857
858                 /* if transfer has non-expired timeout, nothing more to do */
859                 if ((cur_tv->tv_sec > systime.tv_sec) ||
860                                 (cur_tv->tv_sec == systime.tv_sec &&
861                                         cur_tv->tv_usec > systime.tv_usec))
862                         goto out;
863         
864                 /* otherwise, we've got an expired timeout to handle */
865                 handle_timeout(transfer);
866         }
867
868 out:
869         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
870         return r;
871 }
872
873 static int handle_events(struct timeval *tv)
874 {
875         int r;
876         int maxfd = 0;
877         fd_set readfds, writefds;
878         fd_set *_readfds = NULL;
879         fd_set *_writefds = NULL;
880         struct usbi_pollfd *ipollfd;
881         int have_readfds = 0;
882         int have_writefds = 0;
883         struct timeval select_timeout;
884         struct timeval timeout;
885
886         r = libusb_get_next_timeout(&timeout);
887         if (r) {
888                 /* timeout already expired? */
889                 if (!timerisset(&timeout))
890                         return handle_timeouts();
891
892                 /* choose the smallest of next URB timeout or user specified timeout */
893                 if (timercmp(&timeout, tv, <))
894                         select_timeout = timeout;
895                 else
896                         select_timeout = *tv;
897         } else {
898                 select_timeout = *tv;
899         }
900
901         FD_ZERO(&readfds);
902         FD_ZERO(&writefds);
903         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
904         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list) {
905                 struct libusb_pollfd *pollfd = &ipollfd->pollfd;
906                 int fd = pollfd->fd;
907                 if (pollfd->events & POLLIN) {
908                         have_readfds = 1;
909                         FD_SET(fd, &readfds);
910                 }
911                 if (pollfd->events & POLLOUT) {
912                         have_writefds = 1;
913                         FD_SET(fd, &writefds);
914                 }
915                 if (fd > maxfd)
916                         maxfd = fd;
917         }
918         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
919
920         if (have_readfds)
921                 _readfds = &readfds;
922         if (have_writefds)
923                 _writefds = &writefds;
924
925         usbi_dbg("select() with timeout in %d.%06ds", select_timeout.tv_sec,
926                 select_timeout.tv_usec);
927         r = select(maxfd + 1, _readfds, _writefds, NULL, &select_timeout);
928         usbi_dbg("select() returned %d with %d.%06ds remaining",
929                 r, select_timeout.tv_sec, select_timeout.tv_usec);
930         if (r == 0) {
931                 *tv = select_timeout;
932                 return handle_timeouts();
933         } else if (r == -1 && errno == EINTR) {
934                 return 0;
935         } else if (r < 0) {
936                 usbi_err("select failed %d err=%d\n", r, errno);
937                 return LIBUSB_ERROR_IO;
938         }
939
940         r = usbi_backend->handle_events(_readfds, _writefds);
941         if (r)
942                 usbi_err("backend handle_events failed with error %d", r);
943
944         return r;
945 }
946
947 /** \ingroup poll
948  * Handle any pending events.
949  *
950  * libusb determines "pending events" by checking if any timeouts have expired
951  * and by checking the set of file descriptors for activity.
952  *
953  * If a zero timeval is passed, this function will handle any already-pending
954  * events and then immediately return in non-blocking style.
955  *
956  * If a non-zero timeval is passed and no events are currently pending, this
957  * function will block waiting for events to handle up until the specified
958  * timeout. If an event arrives or a signal is raised, this function will
959  * return early.
960  *
961  * \param tv the maximum time to block waiting for events, or zero for
962  * non-blocking mode
963  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
964  */
965 API_EXPORTED int libusb_handle_events_timeout(struct timeval *tv)
966 {
967         return handle_events(tv);
968 }
969
970 /** \ingroup poll
971  * Handle any pending events in blocking mode with a sensible timeout. This
972  * timeout is currently hardcoded at 2 seconds but we may change this if we
973  * decide other values are more sensible. For finer control over whether this
974  * function is blocking or non-blocking, or the maximum timeout, use
975  * libusb_handle_events_timeout() instead.
976  *
977  * \returns 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure
978  */
979 API_EXPORTED int libusb_handle_events(void)
980 {
981         struct timeval tv;
982         tv.tv_sec = 2;
983         tv.tv_usec = 0;
984         return handle_events(&tv);
985 }
986
987 /** \ingroup poll
988  * Determine the next internal timeout that libusb needs to handle. You only
989  * need to use this function if you are calling poll() or select() or similar
990  * on libusb's file descriptors yourself - you do not need to use it if you
991  * are calling libusb_handle_events() or a variant directly.
992  * 
993  * You should call this function in your main loop in order to determine how
994  * long to wait for select() or poll() to return results. libusb needs to be
995  * called into at this timeout, so you should use it as an upper bound on
996  * your select() or poll() call.
997  *
998  * When the timeout has expired, call into libusb_handle_events_timeout()
999  * (perhaps in non-blocking mode) so that libusb can handle the timeout.
1000  *
1001  * This function may return 1 (success) and an all-zero timeval. If this is
1002  * the case, it indicates that libusb has a timeout that has already expired
1003  * so you should call libusb_handle_events_timeout() or similar immediately.
1004  * A return code of 0 indicates that there are no pending timeouts.
1005  *
1006  * \param tv output location for a relative time against the current
1007  * clock in which libusb must be called into in order to process timeout events
1008  * \returns 0 if there are no pending timeouts, 1 if a timeout was returned,
1009  * or LIBUSB_ERROR_OTHER on failure
1010  */
1011 API_EXPORTED int libusb_get_next_timeout(struct timeval *tv)
1012 {
1013         struct usbi_transfer *transfer;
1014         struct timespec cur_ts;
1015         struct timeval cur_tv;
1016         struct timeval *next_timeout;
1017         int r;
1018         int found = 0;
1019
1020         pthread_mutex_lock(&flying_transfers_lock);
1021         if (list_empty(&flying_transfers)) {
1022                 pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1023                 usbi_dbg("no URBs, no timeout!");
1024                 return 0;
1025         }
1026
1027         /* find next transfer which hasn't already been processed as timed out */
1028         list_for_each_entry(transfer, &flying_transfers, list) {
1029                 if (!(transfer->flags & USBI_TRANSFER_TIMED_OUT)) {
1030                         found = 1;
1031                         break;
1032                 }
1033         }
1034         pthread_mutex_unlock(&flying_transfers_lock);
1035
1036         if (!found) {
1037                 usbi_dbg("all URBs have already been processed for timeouts");
1038                 return 0;
1039         }
1040
1041         next_timeout = &transfer->timeout;
1042
1043         /* no timeout for next transfer */
1044         if (!timerisset(next_timeout)) {
1045                 usbi_dbg("no URBs with timeouts, no timeout!");
1046                 return 0;
1047         }
1048
1049         r = clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &cur_ts);
1050         if (r < 0) {
1051                 usbi_err("failed to read monotonic clock, errno=%d", errno);
1052                 return LIBUSB_ERROR_OTHER;
1053         }
1054         TIMESPEC_TO_TIMEVAL(&cur_tv, &cur_ts);
1055
1056         if (timercmp(&cur_tv, next_timeout, >=)) {
1057                 usbi_dbg("first timeout already expired");
1058                 timerclear(tv);
1059         } else {
1060                 timersub(next_timeout, &cur_tv, tv);
1061                 usbi_dbg("next timeout in %d.%06ds", tv->tv_sec, tv->tv_usec);
1062         }
1063
1064         return 1;
1065 }
1066
1067 /** \ingroup poll
1068  * Register notification functions for file descriptor additions/removals.
1069  * These functions will be invoked for every new or removed file descriptor
1070  * that libusb uses as an event source.
1071  *
1072  * To remove notifiers, pass NULL values for the function pointers.
1073  *
1074  * \param added_cb pointer to function for addition notifications
1075  * \param removed_cb pointer to function for removal notifications
1076  */
1077 API_EXPORTED void libusb_set_pollfd_notifiers(libusb_pollfd_added_cb added_cb,
1078         libusb_pollfd_removed_cb removed_cb)
1079 {
1080         fd_added_cb = added_cb;
1081         fd_removed_cb = removed_cb;
1082 }
1083
1084 int usbi_add_pollfd(int fd, short events)
1085 {
1086         struct usbi_pollfd *ipollfd = malloc(sizeof(*ipollfd));
1087         if (!ipollfd)
1088                 return LIBUSB_ERROR_NO_MEM;
1089
1090         usbi_dbg("add fd %d events %d", fd, events);
1091         ipollfd->pollfd.fd = fd;
1092         ipollfd->pollfd.events = events;
1093         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1094         list_add(&ipollfd->list, &pollfds);
1095         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1096
1097         if (fd_added_cb)
1098                 fd_added_cb(fd, events);
1099         return 0;
1100 }
1101
1102 void usbi_remove_pollfd(int fd)
1103 {
1104         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1105         int found = 0;
1106
1107         usbi_dbg("remove fd %d", fd);
1108         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1109         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1110                 if (ipollfd->pollfd.fd == fd) {
1111                         found = 1;
1112                         break;
1113                 }
1114
1115         if (!found) {
1116                 usbi_err("couldn't find fd %d to remove", fd);
1117                 pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1118                 return;
1119         }
1120
1121         list_del(&ipollfd->list);
1122         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1123         free(ipollfd);
1124         if (fd_removed_cb)
1125                 fd_removed_cb(fd);
1126 }
1127
1128 /** \ingroup poll
1129  * Retrieve a list of file descriptors that should be polled by your main loop
1130  * as libusb event sources.
1131  *
1132  * The returned list is NULL-terminated and should be freed with free() when
1133  * done. The actual list contents must not be touched.
1134  *
1135  * \returns a NULL-terminated list of libusb_pollfd structures, or NULL on
1136  * error
1137  */
1138 API_EXPORTED const struct libusb_pollfd **libusb_get_pollfds(void)
1139 {
1140         struct libusb_pollfd **ret = NULL;
1141         struct usbi_pollfd *ipollfd;
1142         size_t i = 0;
1143         size_t cnt = 0;
1144
1145         pthread_mutex_lock(&pollfds_lock);
1146         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1147                 cnt++;
1148
1149         ret = calloc(cnt + 1, sizeof(struct libusb_pollfd *));
1150         if (!ret)
1151                 goto out;
1152
1153         list_for_each_entry(ipollfd, &pollfds, list)
1154                 ret[i++] = (struct libusb_pollfd *) ipollfd;
1155         ret[cnt] = NULL;
1156
1157 out:
1158         pthread_mutex_unlock(&pollfds_lock);
1159         return (const struct libusb_pollfd **) ret;
1160 }
1161