- add sources.
[platform/framework/web/crosswalk.git] / src / chromeos / display / output_configurator.h
1 // Copyright (c) 2012 The Chromium Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
3 // found in the LICENSE file.
4
5 #ifndef CHROMEOS_DISPLAY_OUTPUT_CONFIGURATOR_H_
6 #define CHROMEOS_DISPLAY_OUTPUT_CONFIGURATOR_H_
7
8 #include <map>
9 #include <string>
10 #include <vector>
11
12 #include "base/basictypes.h"
13 #include "base/event_types.h"
14 #include "base/memory/scoped_ptr.h"
15 #include "base/message_loop/message_loop.h"
16 #include "base/observer_list.h"
17 #include "base/timer/timer.h"
18 #include "chromeos/chromeos_export.h"
19 #include "third_party/cros_system_api/dbus/service_constants.h"
20
21 // Forward declarations for Xlib and Xrandr.
22 // This is so unused X definitions don't pollute the namespace.
23 typedef unsigned long XID;
24 typedef XID RROutput;
25 typedef XID RRCrtc;
26 typedef XID RRMode;
27
28 namespace chromeos {
29
30 // Used to describe the state of a multi-display configuration.
31 enum OutputState {
32   STATE_INVALID,
33   STATE_HEADLESS,
34   STATE_SINGLE,
35   STATE_DUAL_MIRROR,
36   STATE_DUAL_EXTENDED,
37 };
38
39 // Video output types.
40 enum OutputType {
41   OUTPUT_TYPE_NONE = 0,
42   OUTPUT_TYPE_UNKNOWN = 1 << 0,
43   OUTPUT_TYPE_INTERNAL = 1 << 1,
44   OUTPUT_TYPE_VGA = 1 << 2,
45   OUTPUT_TYPE_HDMI = 1 << 3,
46   OUTPUT_TYPE_DVI = 1 << 4,
47   OUTPUT_TYPE_DISPLAYPORT = 1 << 5,
48   OUTPUT_TYPE_NETWORK = 1 << 6,
49 };
50
51 // Content protection methods applied on video output.
52 enum OutputProtectionMethod {
53   OUTPUT_PROTECTION_METHOD_NONE = 0,
54   OUTPUT_PROTECTION_METHOD_HDCP = 1 << 0,
55 };
56
57 // HDCP protection state.
58 enum HDCPState {
59   HDCP_STATE_UNDESIRED,
60   HDCP_STATE_DESIRED,
61   HDCP_STATE_ENABLED
62 };
63
64 // This class interacts directly with the underlying Xrandr API to manipulate
65 // CTRCs and Outputs.
66 class CHROMEOS_EXPORT OutputConfigurator
67     : public base::MessageLoop::Dispatcher,
68       public base::MessagePumpObserver {
69  public:
70   typedef uint64_t OutputProtectionClientId;
71   static const OutputProtectionClientId kInvalidClientId = 0;
72
73   struct ModeInfo {
74     ModeInfo();
75     ModeInfo(int width, int height, bool interlaced, float refresh_rate);
76
77     int width;
78     int height;
79     bool interlaced;
80     float refresh_rate;
81   };
82
83   typedef std::map<RRMode, ModeInfo> ModeInfoMap;
84
85   struct CoordinateTransformation {
86     // Initialized to the identity transformation.
87     CoordinateTransformation();
88
89     float x_scale;
90     float x_offset;
91     float y_scale;
92     float y_offset;
93   };
94
95   // Information about an output's current state.
96   struct OutputSnapshot {
97     OutputSnapshot();
98     ~OutputSnapshot();
99
100     RROutput output;
101
102     // CRTC that should be used for this output. Not necessarily the CRTC
103     // that XRandR reports is currently being used.
104     RRCrtc crtc;
105
106     // Mode currently being used by the output.
107     RRMode current_mode;
108
109     // "Best" mode supported by the output.
110     RRMode native_mode;
111
112     // Mode used when displaying the same desktop on multiple outputs.
113     RRMode mirror_mode;
114
115     // User-selected mode for the output.
116     RRMode selected_mode;
117
118     // Output's origin on the framebuffer.
119     int x;
120     int y;
121
122     // Output's physical dimensions.
123     uint64 width_mm;
124     uint64 height_mm;
125
126     // TODO(kcwu): Remove this. Check type == OUTPUT_TYPE_INTERNAL instead.
127     bool is_internal;
128     bool is_aspect_preserving_scaling;
129
130     // The type of output.
131     OutputType type;
132
133     // Map from mode IDs to details about the corresponding modes.
134     ModeInfoMap mode_infos;
135
136     // XInput device ID or 0 if this output isn't a touchscreen.
137     int touch_device_id;
138
139     CoordinateTransformation transform;
140
141     // Display id for this output.
142     int64 display_id;
143
144     bool has_display_id;
145
146     // This output's index in the array returned by XRandR. Stable even as
147     // outputs are connected or disconnected.
148     int index;
149   };
150
151   class Observer {
152    public:
153     virtual ~Observer() {}
154
155     // Called after the display mode has been changed. |output| contains the
156     // just-applied configuration. Note that the X server is no longer grabbed
157     // when this method is called, so the actual configuration could've changed
158     // already.
159     virtual void OnDisplayModeChanged(
160         const std::vector<OutputSnapshot>& outputs) {}
161
162     // Called after a display mode change attempt failed. |failed_new_state| is
163     // the new state which the system failed to enter.
164     virtual void OnDisplayModeChangeFailed(OutputState failed_new_state) {}
165   };
166
167   // Interface for classes that make decisions about which output state
168   // should be used.
169   class StateController {
170    public:
171     virtual ~StateController() {}
172
173     // Called when displays are detected.
174     virtual OutputState GetStateForDisplayIds(
175         const std::vector<int64>& display_ids) const = 0;
176
177     // Queries the resolution (|width|x|height|) in pixels
178     // to select output mode for the given display id.
179     virtual bool GetResolutionForDisplayId(int64 display_id,
180                                            int* width,
181                                            int* height) const = 0;
182   };
183
184   // Interface for classes that implement software based mirroring.
185   class SoftwareMirroringController {
186    public:
187     virtual ~SoftwareMirroringController() {}
188
189     // Called when the hardware mirroring failed.
190     virtual void SetSoftwareMirroring(bool enabled) = 0;
191   };
192
193   // Interface for classes that perform actions on behalf of OutputController.
194   class Delegate {
195    public:
196     virtual ~Delegate() {}
197
198     // Initializes the XRandR extension, saving the base event ID to
199     // |event_base|.
200     virtual void InitXRandRExtension(int* event_base) = 0;
201
202     // Tells XRandR to update its configuration in response to |event|, an
203     // RRScreenChangeNotify event.
204     virtual void UpdateXRandRConfiguration(const base::NativeEvent& event) = 0;
205
206     // Grabs the X server and refreshes XRandR-related resources.  While
207     // the server is grabbed, other clients are blocked.  Must be balanced
208     // by a call to UngrabServer().
209     virtual void GrabServer() = 0;
210
211     // Ungrabs the server and frees XRandR-related resources.
212     virtual void UngrabServer() = 0;
213
214     // Flushes all pending requests and waits for replies.
215     virtual void SyncWithServer() = 0;
216
217     // Sets the window's background color to |color_argb|.
218     virtual void SetBackgroundColor(uint32 color_argb) = 0;
219
220     // Enables DPMS and forces it to the "on" state.
221     virtual void ForceDPMSOn() = 0;
222
223     // Returns information about the current outputs. This method may block for
224     // 60 milliseconds or more. The returned outputs are not fully initialized;
225     // the rest of the work happens in
226     // OutputConfigurator::UpdateCachedOutputs().
227     virtual std::vector<OutputSnapshot> GetOutputs() = 0;
228
229     // Adds |mode| to |output|.
230     virtual void AddOutputMode(RROutput output, RRMode mode) = 0;
231
232     // Calls XRRSetCrtcConfig() with the given options but some of our default
233     // output count and rotation arguments. Returns true on success.
234     virtual bool ConfigureCrtc(RRCrtc crtc,
235                                RRMode mode,
236                                RROutput output,
237                                int x,
238                                int y) = 0;
239
240     // Called to set the frame buffer (underlying XRR "screen") size.  Has
241     // a side-effect of disabling all CRTCs.
242     virtual void CreateFrameBuffer(
243         int width,
244         int height,
245         const std::vector<OutputConfigurator::OutputSnapshot>& outputs) = 0;
246
247     // Configures XInput's Coordinate Transformation Matrix property.
248     // |touch_device_id| the ID of the touchscreen device to configure.
249     // |ctm| contains the desired transformation parameters.  The offsets
250     // in it should be normalized so that 1 corresponds to the X or Y axis
251     // size for the corresponding offset.
252     virtual void ConfigureCTM(int touch_device_id,
253                               const CoordinateTransformation& ctm) = 0;
254
255     // Sends a D-Bus message to the power manager telling it that the
256     // machine is or is not projecting.
257     virtual void SendProjectingStateToPowerManager(bool projecting) = 0;
258
259     // Gets HDCP state of output.
260     virtual bool GetHDCPState(RROutput id, HDCPState* state) = 0;
261
262     // Sets HDCP state of output.
263     virtual bool SetHDCPState(RROutput id, HDCPState state) = 0;
264   };
265
266   // Helper class used by tests.
267   class TestApi {
268    public:
269     TestApi(OutputConfigurator* configurator, int xrandr_event_base)
270         : configurator_(configurator),
271           xrandr_event_base_(xrandr_event_base) {}
272     ~TestApi() {}
273
274     const std::vector<OutputSnapshot>& cached_outputs() const {
275       return configurator_->cached_outputs_;
276     }
277
278     // Dispatches an RRScreenChangeNotify event to |configurator_|.
279     void SendScreenChangeEvent();
280
281     // Dispatches an RRNotify_OutputChange event to |configurator_|.
282     void SendOutputChangeEvent(RROutput output,
283                                RRCrtc crtc,
284                                RRMode mode,
285                                bool connected);
286
287     // If |configure_timer_| is started, stops the timer, runs
288     // ConfigureOutputs(), and returns true; returns false otherwise.
289     bool TriggerConfigureTimeout();
290
291    private:
292     OutputConfigurator* configurator_;  // not owned
293
294     int xrandr_event_base_;
295
296     DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(TestApi);
297   };
298
299   // Flags that can be passed to SetDisplayPower().
300   static const int kSetDisplayPowerNoFlags                     = 0;
301   // Configure displays even if the passed-in state matches |power_state_|.
302   static const int kSetDisplayPowerForceProbe                  = 1 << 0;
303   // Do not change the state if multiple displays are connected or if the
304   // only connected display is external.
305   static const int kSetDisplayPowerOnlyIfSingleInternalDisplay = 1 << 1;
306
307   // Gap between screens so cursor at bottom of active display doesn't
308   // partially appear on top of inactive display. Higher numbers guard
309   // against larger cursors, but also waste more memory.
310   // For simplicity, this is hard-coded to avoid the complexity of always
311   // determining the DPI of the screen and rationalizing which screen we
312   // need to use for the DPI calculation.
313   // See crbug.com/130188 for initial discussion.
314   static const int kVerticalGap = 60;
315
316   // Returns a pointer to the ModeInfo struct in |output| corresponding to
317   // |mode|, or NULL if the struct isn't present.
318   static const ModeInfo* GetModeInfo(const OutputSnapshot& output,
319                                      RRMode mode);
320
321   // Returns the mode within |output| that matches the given size with highest
322   // refresh rate. Returns None if no matching output was found.
323   static RRMode FindOutputModeMatchingSize(const OutputSnapshot& output,
324                                            int width,
325                                            int height);
326
327   OutputConfigurator();
328   virtual ~OutputConfigurator();
329
330   OutputState output_state() const { return output_state_; }
331   DisplayPowerState power_state() const { return power_state_; }
332
333   void set_state_controller(StateController* controller) {
334     state_controller_ = controller;
335   }
336   void set_mirroring_controller(SoftwareMirroringController* controller) {
337     mirroring_controller_ = controller;
338   }
339
340   // Replaces |delegate_| with |delegate| and sets |configure_display_| to
341   // true.  Should be called before Init().
342   void SetDelegateForTesting(scoped_ptr<Delegate> delegate);
343
344   // Sets the initial value of |power_state_|.  Must be called before Start().
345   void SetInitialDisplayPower(DisplayPowerState power_state);
346
347   // Initialization, must be called right after constructor.
348   // |is_panel_fitting_enabled| indicates hardware panel fitting support.
349   void Init(bool is_panel_fitting_enabled);
350
351   // Does initial configuration of displays during startup.
352   // If |background_color_argb| is non zero and there are multiple displays,
353   // OutputConfigurator sets the background color of X's RootWindow to this
354   // color.
355   void Start(uint32 background_color_argb);
356
357   // Stop handling display configuration events/requests.
358   void Stop();
359
360   // Called when powerd notifies us that some set of displays should be turned
361   // on or off.  This requires enabling or disabling the CRTC associated with
362   // the display(s) in question so that the low power state is engaged.
363   // |flags| contains bitwise-or-ed kSetDisplayPower* values.
364   bool SetDisplayPower(DisplayPowerState power_state, int flags);
365
366   // Force switching the display mode to |new_state|. Returns false if
367   // switching failed (possibly because |new_state| is invalid for the
368   // current set of connected outputs).
369   bool SetDisplayMode(OutputState new_state);
370
371   // Called when an RRNotify event is received.  The implementation is
372   // interested in the cases of RRNotify events which correspond to output
373   // add/remove events.  Note that Output add/remove events are sent in response
374   // to our own reconfiguration operations so spurious events are common.
375   // Spurious events will have no effect.
376   virtual bool Dispatch(const base::NativeEvent& event) OVERRIDE;
377
378   // Overridden from base::MessagePumpObserver:
379   virtual base::EventStatus WillProcessEvent(
380       const base::NativeEvent& event) OVERRIDE;
381   virtual void DidProcessEvent(const base::NativeEvent& event) OVERRIDE;
382
383   void AddObserver(Observer* observer);
384   void RemoveObserver(Observer* observer);
385
386   // Sets all the displays into pre-suspend mode; usually this means
387   // configure them for their resume state. This allows faster resume on
388   // machines where display configuration is slow.
389   void SuspendDisplays();
390
391   // Reprobes displays to handle changes made while the system was
392   // suspended.
393   void ResumeDisplays();
394
395   const std::map<int, float>& GetMirroredDisplayAreaRatioMap() {
396     return mirrored_display_area_ratio_map_;
397   }
398
399   // Configure outputs with |kConfigureDelayMs| delay,
400   // so that time-consuming ConfigureOutputs() won't be called multiple times.
401   void ScheduleConfigureOutputs();
402
403   // Registers a client for output protection and requests a client id. Returns
404   // 0 if requesting failed.
405   OutputProtectionClientId RegisterOutputProtectionClient();
406
407   // Unregisters the client.
408   void UnregisterOutputProtectionClient(OutputProtectionClientId client_id);
409
410   // Queries link status and protection status.
411   // |link_mask| is the type of connected output links, which is a bitmask of
412   // OutputType values. |protection_mask| is the desired protection methods,
413   // which is a bitmask of the OutputProtectionMethod values.
414   // Returns true on success.
415   bool QueryOutputProtectionStatus(
416       OutputProtectionClientId client_id,
417       int64 display_id,
418       uint32_t* link_mask,
419       uint32_t* protection_mask);
420
421   // Requests the desired protection methods.
422   // |protection_mask| is the desired protection methods, which is a bitmask
423   // of the OutputProtectionMethod values.
424   // Returns true when the protection request has been made.
425   bool EnableOutputProtection(
426       OutputProtectionClientId client_id,
427       int64 display_id,
428       uint32_t desired_protection_mask);
429
430  private:
431   // Mapping a display_id to a protection request bitmask.
432   typedef std::map<int64, uint32_t> DisplayProtections;
433   // Mapping a client to its protection request.
434   typedef std::map<OutputProtectionClientId,
435                    DisplayProtections> ProtectionRequests;
436
437   // Updates |cached_outputs_| to contain currently-connected outputs. Calls
438   // |delegate_->GetOutputs()| and then does additional work, like finding the
439   // mirror mode and setting user-preferred modes. Note that the server must be
440   // grabbed via |delegate_->GrabServer()| first.
441   void UpdateCachedOutputs();
442
443   // Helper method for UpdateCachedOutputs() that initializes the passed-in
444   // outputs' |mirror_mode| fields by looking for a mode in |internal_output|
445   // and |external_output| having the same resolution. Returns false if a shared
446   // mode wasn't found or created.
447   //
448   // |try_panel_fitting| allows creating a panel-fitting mode for
449   // |internal_output| instead of only searching for a matching mode (note that
450   // it may lead to a crash if |internal_info| is not capable of panel fitting).
451   //
452   // |preserve_aspect| limits the search/creation only to the modes having the
453   // native aspect ratio of |external_output|.
454   bool FindMirrorMode(OutputSnapshot* internal_output,
455                       OutputSnapshot* external_output,
456                       bool try_panel_fitting,
457                       bool preserve_aspect);
458
459   // Configures outputs.
460   void ConfigureOutputs();
461
462   // Notifies observers about an attempted state change.
463   void NotifyObservers(bool success, OutputState attempted_state);
464
465   // Switches to the state specified in |output_state| and |power_state|.
466   // If the hardware mirroring failed and |mirroring_controller_| is set,
467   // it switches to |STATE_DUAL_EXTENDED| and calls |SetSoftwareMirroring()|
468   // to enable software based mirroring.
469   // On success, updates |output_state_|, |power_state_|, and |cached_outputs_|
470   // and returns true.
471   bool EnterStateOrFallBackToSoftwareMirroring(
472       OutputState output_state,
473       DisplayPowerState power_state);
474
475   // Switches to the state specified in |output_state| and |power_state|.
476   // On success, updates |output_state_|, |power_state_|, and
477   // |cached_outputs_| and returns true.
478   bool EnterState(OutputState output_state, DisplayPowerState power_state);
479
480   // Returns the output state that should be used with |cached_outputs_| while
481   // in |power_state|.
482   OutputState ChooseOutputState(DisplayPowerState power_state) const;
483
484   // Computes the relevant transformation for mirror mode.
485   // |output| is the output on which mirror mode is being applied.
486   // Returns the transformation or identity if computations fail.
487   CoordinateTransformation GetMirrorModeCTM(
488       const OutputConfigurator::OutputSnapshot& output);
489
490   // Returns the ratio between mirrored mode area and native mode area:
491   // (mirror_mode_width * mirrow_mode_height) / (native_width * native_height)
492   float GetMirroredDisplayAreaRatio(
493       const OutputConfigurator::OutputSnapshot& output);
494
495   // Applies output protections according to requests.
496   bool ApplyProtections(const DisplayProtections& requests);
497
498   StateController* state_controller_;
499   SoftwareMirroringController* mirroring_controller_;
500   scoped_ptr<Delegate> delegate_;
501
502   // Used to enable modes which rely on panel fitting.
503   bool is_panel_fitting_enabled_;
504
505   // Key of the map is the touch display's id, and the value of the map is the
506   // touch display's area ratio in mirror mode defined as :
507   // mirror_mode_area / native_mode_area.
508   // This is used for scaling touch event's radius when the touch display is in
509   // mirror mode :
510   // new_touch_radius = sqrt(area_ratio) * old_touch_radius
511   std::map<int, float> mirrored_display_area_ratio_map_;
512
513   // This is detected by the constructor to determine whether or not we should
514   // be enabled.  If we aren't running on ChromeOS, we can't assume that the
515   // Xrandr X11 extension is supported.
516   // If this flag is set to false, any attempts to change the output
517   // configuration to immediately fail without changing the state.
518   bool configure_display_;
519
520   // The base of the event numbers used to represent XRandr events used in
521   // decoding events regarding output add/remove.
522   int xrandr_event_base_;
523
524   // The current display state.
525   OutputState output_state_;
526
527   // The current power state.
528   DisplayPowerState power_state_;
529
530   // Most-recently-used output configuration. Note that the actual
531   // configuration changes asynchronously.
532   std::vector<OutputSnapshot> cached_outputs_;
533
534   ObserverList<Observer> observers_;
535
536   // The timer to delay configuring outputs. See also the comments in
537   // Dispatch().
538   scoped_ptr<base::OneShotTimer<OutputConfigurator> > configure_timer_;
539
540   // Id for next output protection client.
541   OutputProtectionClientId next_output_protection_client_id_;
542
543   // Output protection requests of each client.
544   ProtectionRequests client_protection_requests_;
545
546   DISALLOW_COPY_AND_ASSIGN(OutputConfigurator);
547 };
548
549 typedef std::vector<OutputConfigurator::OutputSnapshot> OutputSnapshotList;
550
551 }  // namespace chromeos
552
553 #endif  // CHROMEOS_DISPLAY_OUTPUT_CONFIGURATOR_H_