Backend documentation for porting efforts
[platform/upstream/libusb.git] / libusb / libusbi.h
1 /*
2  * Internal header 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 #ifndef __LIBUSBI_H__
22 #define __LIBUSBI_H__
23
24 #include <config.h>
25
26 #include <poll.h>
27 #include <pthread.h>
28 #include <stddef.h>
29 #include <time.h>
30
31 #include <libusb.h>
32
33 #define DEVICE_DESC_LENGTH              18
34
35 #define USB_MAXENDPOINTS        32
36 #define USB_MAXINTERFACES       32
37 #define USB_MAXCONFIG           8
38
39 struct list_head {
40         struct list_head *prev, *next;
41 };
42
43 /* Get an entry from the list 
44  *      ptr - the address of this list_head element in "type" 
45  *      type - the data type that contains "member"
46  *      member - the list_head element in "type" 
47  */
48 #define list_entry(ptr, type, member) \
49         ((type *)((char *)(ptr) - (unsigned long)(&((type *)0L)->member)))
50
51 /* Get each entry from a list
52  *      pos - A structure pointer has a "member" element
53  *      head - list head
54  *      member - the list_head element in "pos"
55  */
56 #define list_for_each_entry(pos, head, member)                          \
57         for (pos = list_entry((head)->next, typeof(*pos), member);      \
58              &pos->member != (head);                                    \
59              pos = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member))
60
61 #define list_for_each_entry_safe(pos, n, head, member)                  \
62         for (pos = list_entry((head)->next, typeof(*pos), member),      \
63                 n = list_entry(pos->member.next, typeof(*pos), member); \
64              &pos->member != (head);                                    \
65              pos = n, n = list_entry(n->member.next, typeof(*n), member))
66
67 #define list_empty(entry) ((entry)->next == (entry))
68
69 static inline void list_init(struct list_head *entry)
70 {
71         entry->prev = entry->next = entry;
72 }
73
74 static inline void list_add(struct list_head *entry, struct list_head *head)
75 {
76         entry->next = head->next;
77         entry->prev = head;
78
79         head->next->prev = entry;
80         head->next = entry;
81 }
82
83 static inline void list_add_tail(struct list_head *entry,
84         struct list_head *head)
85 {
86         entry->next = head;
87         entry->prev = head->prev;
88
89         head->prev->next = entry;
90         head->prev = entry;
91 }
92
93 static inline void list_del(struct list_head *entry)
94 {
95         entry->next->prev = entry->prev;
96         entry->prev->next = entry->next;
97 }
98
99 #define container_of(ptr, type, member) ({                      \
100         const typeof( ((type *)0)->member ) *__mptr = (ptr);    \
101         (type *)( (char *)__mptr - offsetof(type,member) );})
102
103 #define MIN(a, b)       ((a) < (b) ? (a) : (b))
104 #define MAX(a, b)       ((a) > (b) ? (a) : (b))
105
106 #define TIMESPEC_IS_SET(ts) ((ts)->tv_sec != 0 || (ts)->tv_nsec != 0)
107
108 enum usbi_log_level {
109         LOG_LEVEL_DEBUG,
110         LOG_LEVEL_INFO,
111         LOG_LEVEL_WARNING,
112         LOG_LEVEL_ERROR,
113 };
114
115 void usbi_log(enum usbi_log_level, const char *function, const char *format, ...);
116
117 #ifdef ENABLE_LOGGING
118 #define _usbi_log(level, fmt...) usbi_log(level, __FUNCTION__, fmt)
119 #else
120 #define _usbi_log(level, fmt...)
121 #endif
122
123 #ifdef ENABLE_DEBUG_LOGGING
124 #define usbi_dbg(fmt...) _usbi_log(LOG_LEVEL_DEBUG, fmt)
125 #else
126 #define usbi_dbg(fmt...)
127 #endif
128
129 #define usbi_info(fmt...) _usbi_log(LOG_LEVEL_INFO, fmt)
130 #define usbi_warn(fmt...) _usbi_log(LOG_LEVEL_WARNING, fmt)
131 #define usbi_err(fmt...) _usbi_log(LOG_LEVEL_ERROR, fmt)
132
133 struct libusb_device {
134         /* lock protects refcnt, everything else is finalized at initialization
135          * time */
136         pthread_mutex_t lock;
137         int refcnt;
138
139         uint8_t bus_number;
140         uint8_t device_address;
141         uint8_t num_configurations;
142
143         struct list_head list;
144         unsigned long session_data;
145         unsigned char os_priv[0];
146 };
147
148 struct libusb_device_handle {
149         /* lock protects claimed_interfaces */
150         pthread_mutex_t lock;
151         unsigned long claimed_interfaces;
152
153         struct list_head list;
154         struct libusb_device *dev;
155         unsigned char os_priv[0];
156 };
157
158 #define USBI_TRANSFER_TIMED_OUT                         (1<<0)
159
160 /* in-memory transfer layout:
161  *
162  * 1. struct usbi_transfer
163  * 2. struct libusb_transfer (which includes iso packets) [variable size]
164  * 3. os private data [variable size]
165  *
166  * from a libusb_transfer, you can get the usbi_transfer by rewinding the
167  * appropriate number of bytes.
168  * the usbi_transfer includes the number of allocated packets, so you can
169  * determine the size of the transfer and hence the start and length of the
170  * OS-private data.
171  */
172
173 struct usbi_transfer {
174         int num_iso_packets;
175         struct list_head list;
176         struct timeval timeout;
177         int transferred;
178         uint8_t flags;
179 };
180
181 #define __USBI_TRANSFER_TO_LIBUSB_TRANSFER(transfer) \
182         ((struct libusb_transfer *)(((void *)(transfer)) \
183                 + sizeof(struct usbi_transfer)))
184 #define __LIBUSB_TRANSFER_TO_USBI_TRANSFER(transfer) \
185         ((struct usbi_transfer *)(((void *)(transfer)) \
186                 - sizeof(struct usbi_transfer)))
187
188 static inline void *usbi_transfer_get_os_priv(struct usbi_transfer *transfer)
189 {
190         return ((void *)transfer) + sizeof(struct usbi_transfer)
191                 + sizeof(struct libusb_transfer)
192                 + (transfer->num_iso_packets
193                         * sizeof(struct libusb_iso_packet_descriptor));
194 }
195
196 /* bus structures */
197
198 /* All standard descriptors have these 2 fields in common */
199 struct usb_descriptor_header {
200         uint8_t  bLength;
201         uint8_t  bDescriptorType;
202 };
203
204 /* shared data and functions */
205
206 extern struct list_head usbi_open_devs;
207 extern pthread_mutex_t usbi_open_devs_lock;
208
209 void usbi_io_init(void);
210
211 struct libusb_device *usbi_alloc_device(unsigned long session_id);
212 struct libusb_device *usbi_get_device_by_session_id(unsigned long session_id);
213 int usbi_sanitize_device(struct libusb_device *dev);
214 void usbi_handle_disconnect(struct libusb_device_handle *handle);
215
216 void usbi_handle_transfer_completion(struct usbi_transfer *itransfer,
217         enum libusb_transfer_status status);
218 void usbi_handle_transfer_cancellation(struct usbi_transfer *transfer);
219
220 int usbi_parse_descriptor(unsigned char *source, char *descriptor, void *dest);
221 int usbi_get_config_index_by_value(struct libusb_device *dev,
222         uint8_t bConfigurationValue, int *idx);
223
224 /* polling */
225
226 struct usbi_pollfd {
227         /* must come first */
228         struct libusb_pollfd pollfd;
229
230         struct list_head list;
231 };
232
233 int usbi_add_pollfd(int fd, short events);
234 void usbi_remove_pollfd(int fd);
235
236 /* device discovery */
237
238 /* we traverse usbfs without knowing how many devices we are going to find.
239  * so we create this discovered_devs model which is similar to a linked-list
240  * which grows when required. it can be freed once discovery has completed,
241  * eliminating the need for a list node in the libusb_device structure
242  * itself. */
243 struct discovered_devs {
244         size_t len;
245         size_t capacity;
246         struct libusb_device *devices[0];
247 };
248
249 struct discovered_devs *discovered_devs_append(
250         struct discovered_devs *discdevs, struct libusb_device *dev);
251
252 /* OS abstraction */
253
254 /* This is the interface that OS backends need to implement.
255  * All fields are mandatory, except ones explicitly noted as optional. */
256 struct usbi_os_backend {
257         /* A human-readable name for your backend, e.g. "Linux usbfs" */
258         const char *name;
259
260         /* Perform initialization of your backend. You might use this function
261          * to determine specific capabilities of the system, allocate required
262          * data structures for later, etc.
263          *
264          * This function is called when a libusb user initializes the library
265          * prior to use.
266          *
267          * Return 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure.
268          */
269         int (*init)(void);
270
271         /* Deinitialization. Optional. This function should destroy anything
272          * that was set up by init.
273          *
274          * This function is called when the user deinitializes the library.
275          */
276         void (*exit)(void);
277
278         /* Enumerate all the USB devices on the system, returning them in a list
279          * of discovered devices.
280          *
281          * Your implementation should enumerate all devices on the system,
282          * regardless of whether they have been seen before or not.
283          *
284          * When you have found a device, compute a session ID for it. The session
285          * ID should uniquely represent that particular device for that particular
286          * connection session since boot (i.e. if you disconnect and reconnect a
287          * device immediately after, it should be assigned a different session ID).
288          * If your OS cannot provide a unique session ID as described above,
289          * presenting a session ID of (bus_number << 8 | device_address) should
290          * be sufficient. Bus numbers and device addresses wrap and get reused,
291          * but that is an unlikely case.
292          *
293          * After computing a session ID for a device, call
294          * usbi_get_device_by_session_id(). This function checks if libusb already
295          * knows about the device, and if so, it provides you with a libusb_device
296          * structure for it.
297          *
298          * If usbi_get_device_by_session_id() returns NULL, it is time to allocate
299          * a new device structure for the device. Call usbi_alloc_device() to
300          * obtain a new libusb_device structure with reference count 1. Populate
301          * the bus_number and device_address attributes of the new device, and
302          * perform any other internal backend initialization you need to do. At
303          * this point, you should be ready to provide device descriptors and so
304          * on through the get_*_descriptor functions. Finally, call
305          * usbi_sanitize_device() to perform some final sanity checks on the
306          * device. Assuming all of the above succeeded, we can now continue.
307          * If any of the above failed, remember to unreference the device that
308          * was returned by usbi_alloc_device().
309          *
310          * At this stage we have a populated libusb_device structure (either one
311          * that was found earlier, or one that we have just allocated and
312          * populated). This can now be added to the discovered devices list
313          * using discovered_devs_append(). Note that discovered_devs_append()
314          * may reallocate the list, returning a new location for it, and also
315          * note that reallocation can fail. Your backend should handle these
316          * error conditions appropriately.
317          *
318          * This function should not generate any bus I/O and should not block.
319          * If I/O is required (e.g. reading the active configuration value), it is
320          * OK to ignore these suggestions :)
321          *
322          * This function is executed when the user wishes to retrieve a list
323          * of USB devices connected to the system.
324          *
325          * Return 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure.
326          */
327         int (*get_device_list)(struct discovered_devs **discdevs);
328
329         /* Open a device for I/O and other USB operations. The device handle
330          * is preallocated for you, you can retrieve the device in question
331          * through handle->dev.
332          *
333          * Your backend should allocate any internal resources required for I/O
334          * and other operations so that those operations can happen (hopefully)
335          * without hiccup. This is also a good place to inform libusb that it
336          * should monitor certain file descriptors related to this device -
337          * see the usbi_add_pollfd() function.
338          *
339          * This function should not generate any bus I/O and should not block.
340          *
341          * This function is called when the user attempts to obtain a device
342          * handle for a device.
343          *
344          * Return:
345          * - 0 on success
346          * - LIBUSB_ERROR_ACCESS if the user has insufficient permissions
347          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since
348          *   discovery
349          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
350          *
351          * Do not worry about freeing the handle on failed open, the upper layers
352          * do this for you.
353          */
354         int (*open)(struct libusb_device_handle *handle);
355
356         /* Close a device such that the handle cannot be used again. Your backend
357          * should destroy any resources that were allocated in the open path.
358          * This may also be a good place to call usbi_remove_pollfd() to inform
359          * libusb of any file descriptors associated with this device that should
360          * no longer be monitored.
361          *
362          * This function is called when the user closes a device handle.
363          */
364         void (*close)(struct libusb_device_handle *handle);
365
366         /* Retrieve the device descriptor from a device.
367          *
368          * The descriptor should be retrieved from memory, NOT via bus I/O to the
369          * device. This means that you may have to cache it in a private structure
370          * during get_device_list enumeration. Alternatively, you may be able
371          * to retrieve it from a kernel interface (some Linux setups can do this)
372          * still without generating bus I/O.
373          *
374          * This function is expected to write DEVICE_DESC_LENGTH (18) bytes into
375          * buffer, which is guaranteed to be big enough.
376          *
377          * This function is called when sanity-checking a device before adding
378          * it to the list of discovered devices, and also when the user requests
379          * to read the device descriptor.
380          *
381          * Return 0 on success or a LIBUSB_ERROR code on failure.
382          */
383         int (*get_device_descriptor)(struct libusb_device *device,
384                 unsigned char *buffer);
385
386         /* Get the ACTIVE configuration descriptor for a device.
387          *
388          * The descriptor should be retrieved from memory, NOT via bus I/O to the
389          * device. This means that you may have to cache it in a private structure
390          * during get_device_list enumeration. You may also have to keep track
391          * of which configuration is active when the user changes it.
392          *
393          * This function is expected to write len bytes of data into buffer, which
394          * is guaranteed to be big enough. If you can only do a partial write,
395          * return an error code.
396          *
397          * Return:
398          * - 0 on success
399          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the device is in unconfigured state
400          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
401          */
402         int (*get_active_config_descriptor)(struct libusb_device *device,
403                 unsigned char *buffer, size_t len);
404
405         /* Get a specific configuration descriptor for a device.
406          *
407          * The descriptor should be retrieved from memory, NOT via bus I/O to the
408          * device. This means that you may have to cache it in a private structure
409          * during get_device_list enumeration.
410          *
411          * The requested descriptor is expressed as a zero-based index (i.e. 0
412          * indicates that we are requesting the first descriptor). The index does
413          * not (necessarily) equal the bConfigurationValue of the configuration
414          * being requested.
415          *
416          * This function is expected to write len bytes of data into buffer, which
417          * is guaranteed to be big enough. If you can only do a partial write,
418          * return an error code.
419          *
420          * Return 0 on success or a LIBUSB_ERROR code on failure.
421          */
422         int (*get_config_descriptor)(struct libusb_device *device,
423                 uint8_t config_index, unsigned char *buffer, size_t len);
424
425         /* Set the active configuration for a device.
426          *
427          * A configuration value of -1 should put the device in unconfigured state.
428          *
429          * This function can block.
430          *
431          * Return:
432          * - 0 on success
433          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the configuration does not exist
434          * - LIBUSB_ERROR_BUSY if interfaces are currently claimed (and hence
435          *   configuration cannot be changed)
436          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
437          *   was opened
438          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure.
439          */
440         int (*set_configuration)(struct libusb_device_handle *handle, int config);
441
442         /* Claim an interface. When claimed, the application can then perform
443          * I/O to an interface's endpoints.
444          *
445          * This function should not generate any bus I/O and should not block.
446          * Interface claiming is a logical operation that simply ensures that
447          * no other drivers/applications are using the interface, and after
448          * claiming, no other drivers/applicatiosn can use the interface because
449          * we now "own" it.
450          *
451          * Return:
452          * - 0 on success
453          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the interface does not exist
454          * - LIBUSB_ERROR_BUSY if the interface is in use by another driver/app
455          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
456          *   was opened
457          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
458          */
459         int (*claim_interface)(struct libusb_device_handle *handle, int iface);
460
461         /* Release a previously claimed interface.
462          *
463          * This function should also generate a SET_INTERFACE control request,
464          * resetting the alternate setting of that interface to 0. It's OK for
465          * this function to block as a result.
466          *
467          * You will only ever be asked to release an interface which was
468          * successfully claimed earlier.
469          *
470          * Return:
471          * - 0 on success
472          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
473          *   was opened
474          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
475          */
476         int (*release_interface)(struct libusb_device_handle *handle, int iface);
477
478         /* Set the alternate setting for an interface.
479          *
480          * You will only ever be asked to set the alternate setting for an
481          * interface which was successfully claimed earlier.
482          *
483          * It's OK for this function to block.
484          *
485          * Return:
486          * - 0 on success
487          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the alternate setting does not exist
488          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
489          *   was opened
490          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
491          */
492         int (*set_interface_altsetting)(struct libusb_device_handle *handle,
493                 int iface, int altsetting);
494
495         /* Clear a halt/stall condition on an endpoint.
496          *
497          * It's OK for this function to block.
498          *
499          * Return:
500          * - 0 on success
501          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if the endpoint does not exist
502          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
503          *   was opened
504          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
505          */
506         int (*clear_halt)(struct libusb_device_handle *handle,
507                 unsigned char endpoint);
508
509         /* Perform a USB port reset to reinitialize a device.
510          *
511          * If possible, the handle should still be usable after the reset
512          * completes, assuming that the device descriptors did not change during
513          * reset and all previous interface state can be restored.
514          *
515          * If something changes, or you cannot easily locate/verify the resetted
516          * device, return LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND. This prompts the application
517          * to close the old handle and re-enumerate the device.
518          *
519          * Return:
520          * - 0 on success
521          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if re-enumeration is required, or if the device
522          *   has been disconnected since it was opened
523          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
524          */
525         int (*reset_device)(struct libusb_device_handle *handle);
526
527         /* Determine if a kernel driver is active on an interface. Optional.
528          *
529          * The presence of a kernel driver on an interface indicates that any
530          * calls to claim_interface would fail with the LIBUSB_ERROR_BUSY code.
531          *
532          * Return:
533          * - 0 if no driver is active
534          * - 1 if a driver is active
535          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
536          *   was opened
537          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
538          */
539         int (*kernel_driver_active)(struct libusb_device_handle *handle,
540                 int interface);
541         
542         /* Detach a kernel driver from an interface. Optional.
543          *
544          * After detaching a kernel driver, the interface should be available
545          * for claim.
546          *
547          * Return:
548          * - 0 on success
549          * - LIBUSB_ERROR_NOT_FOUND if no kernel driver was active
550          * - LIBUSB_ERROR_INVALID_PARAM if the interface does not exist
551          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected since it
552          *   was opened
553          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
554          */
555         int (*detach_kernel_driver)(struct libusb_device_handle *handle,
556                 int interface);
557
558         /* Destroy a device. Optional.
559          *
560          * This function is called when the last reference to a device is
561          * destroyed. It should free any resources allocated in the get_device_list
562          * path.
563          */
564         void (*destroy_device)(struct libusb_device *dev);
565
566         /* Submit a transfer. Your implementation should take the transfer,
567          * morph it into whatever form your platform requires, and submit it
568          * asynchronously.
569          *
570          * This function must not block.
571          *
572          * Return:
573          * - 0 on success
574          * - LIBUSB_ERROR_NO_DEVICE if the device has been disconnected
575          * - another LIBUSB_ERROR code on other failure
576          */
577         int (*submit_transfer)(struct usbi_transfer *itransfer);
578
579         /* Cancel a previously submitted transfer.
580          *
581          * This function must not block. The transfer cancellation must complete
582          * later, resulting in a call to usbi_handle_transfer_cancellation()
583          * from the context of handle_events.
584          */
585         int (*cancel_transfer)(struct usbi_transfer *itransfer);
586
587         /* Clear a transfer as if it has completed or cancelled, but do not
588          * report any completion/cancellation to the library. You should free
589          * all private data from the transfer as if you were just about to report
590          * completion or cancellation.
591          *
592          * This function might seem a bit out of place. It is used when libusb
593          * detects a disconnected device - it calls this function for all pending
594          * transfers before reporting completion (with the disconnect code) to
595          * the user. Maybe we can improve upon this internal interface in future.
596          */
597         void (*clear_transfer_priv)(struct usbi_transfer *itransfer);
598
599         /* Handle any pending events. This involves monitoring any active
600          * transfers and processing their completion or cancellation.
601          *
602          * The function is passed an array of pollfd structures (size nfds)
603          * as a result of the poll() system call. The num_ready parameter
604          * indicates the number of file descriptors that have reported events
605          * (i.e. the poll() return value). This should be enough information
606          * for you to determine which actions need to be taken on the currently
607          * active transfers.
608          *
609          * For any cancelled transfers, call usbi_handle_transfer_cancellation().
610          * For completed transfers, call usbi_handle_transfer_completion().
611          * For control/bulk/interrupt transfers, populate the "transferred"
612          * element of the appropriate usbi_transfer structure before calling the
613          * above functions. For isochronous transfers, populate the status and
614          * transferred fields of the iso packet descriptors of the transfer.
615          *
616          * This function should also be able to detect disconnection of the
617          * device, reporting that situation with usbi_handle_disconnect().
618          *
619          * Return 0 on success, or a LIBUSB_ERROR code on failure.
620          */
621         int (*handle_events)(struct pollfd *fds, nfds_t nfds, int num_ready);
622
623         /* Number of bytes to reserve for per-device private backend data.
624          * This private data area is accessible through the "os_priv" field of
625          * struct libusb_device. */
626         size_t device_priv_size;
627
628         /* Number of bytes to reserve for per-handle private backend data.
629          * This private data area is accessible through the "os_priv" field of
630          * struct libusb_device. */
631         size_t device_handle_priv_size;
632
633         /* Number of bytes to reserve for per-transfer private backend data.
634          * This private data area is accessible by calling
635          * usbi_transfer_get_os_priv() on the appropriate usbi_transfer instance.
636          */
637         size_t transfer_priv_size;
638
639         /* Mumber of additional bytes for os_priv for each iso packet.
640          * Can your backend use this? */
641         /* FIXME: linux can't use this any more. if other OS's cannot either,
642          * then remove this */
643         size_t add_iso_packet_size;
644 };
645
646 extern const struct usbi_os_backend * const usbi_backend;
647
648 extern const struct usbi_os_backend linux_usbfs_backend;
649
650 #endif
651