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Add SMARTDMA video driver. This driver uses the SMARTDMA engine as a parallel camera interface, which can read QVGA frames from a camera device. Due to SRAM constraints, the video driver divides the camera stream into multiple horizontal video buffers as it streams them back to an application. Signed-off-by: Daniel DeGrasse <daniel.degrasse@nxp.com>pull/79634/head
5 changed files with 433 additions and 0 deletions
@ -0,0 +1,10 @@ |
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# NXP MCUX SDMA driver configuration options |
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# Copyright 2024 NXP |
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# SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 |
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config VIDEO_MCUX_SDMA |
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bool "NXP MCUX Video SMARTDMA driver" |
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default y |
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select DMA |
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depends on DT_HAS_NXP_VIDEO_SMARTDMA_ENABLED |
@ -0,0 +1,391 @@ |
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/*
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* Copyright 2024 NXP |
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* |
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* SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 |
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*/ |
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#define DT_DRV_COMPAT nxp_video_smartdma |
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#include <fsl_smartdma.h> |
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#include <fsl_inputmux.h> |
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#include <zephyr/drivers/dma.h> |
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#include <zephyr/drivers/dma/dma_mcux_smartdma.h> |
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#include <zephyr/drivers/video.h> |
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#include <zephyr/drivers/pinctrl.h> |
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#define LOG_LEVEL CONFIG_LOG_DEFAULT_LEVEL |
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#include <zephyr/logging/log.h> |
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LOG_MODULE_REGISTER(nxp_video_sdma); |
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struct nxp_video_sdma_config { |
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const struct device *dma_dev; |
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const struct device *sensor_dev; |
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const struct pinctrl_dev_config *pincfg; |
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uint8_t vsync_pin; |
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uint8_t hsync_pin; |
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uint8_t pclk_pin; |
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}; |
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/* Firmware reads 30 lines of data per video buffer */ |
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#define SDMA_LINE_COUNT 30 |
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/* Firmware only supports 320x240 */ |
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#define SDMA_VBUF_HEIGHT 240 |
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#define SDMA_VBUF_WIDTH 320 |
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struct nxp_video_sdma_data { |
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/* Must be aligned on 4 byte boundary, as lower 2 bits of ARM2SDMA register
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* are used to enable interrupts |
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*/ |
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smartdma_camera_param_t params __aligned(4); |
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uint32_t smartdma_stack[64] __aligned(32); |
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struct k_fifo fifo_in; |
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struct k_fifo fifo_out; |
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struct k_sem stream_empty; /* Signals stream has run out of buffers */ |
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bool stream_starved; |
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bool buf_reload_flag; |
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struct video_buffer *active_buf; |
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struct video_buffer *queued_buf; |
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const struct nxp_video_sdma_config *config; |
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uint32_t frame_idx; |
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}; |
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/* Executed in interrupt context */ |
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static void nxp_video_sdma_callback(const struct device *dev, void *user_data, |
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uint32_t channel, int status) |
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{ |
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struct nxp_video_sdma_data *data = user_data; |
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if (status < 0) { |
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LOG_ERR("Transfer failed: %d, stopping DMA", status); |
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|
dma_stop(data->config->dma_dev, 0); |
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return; |
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} |
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/*
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* SmartDMA engine streams 15 lines of RGB565 data, then interrupts the |
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* system. The engine will reload the framebuffer pointer after sending |
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|
* the first interrupt, and before sending the second interrupt. |
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* |
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|
* Based on this, we alternate between reloading the framebuffer |
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|
* pointer and queueing a completed frame every other interrupt |
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*/ |
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if (data->buf_reload_flag) { |
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|
/* Save old framebuffer, we will dequeue it next interrupt */ |
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|
data->active_buf = data->queued_buf; |
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|
/* Load new framebuffer */ |
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|
data->queued_buf = k_fifo_get(&data->fifo_in, K_NO_WAIT); |
||||||
|
if (data->queued_buf == NULL) { |
||||||
|
data->stream_starved = true; |
||||||
|
} else { |
||||||
|
data->params.p_buffer_ping_pong = (uint32_t *)data->queued_buf->buffer; |
||||||
|
} |
||||||
|
} else { |
||||||
|
if (data->stream_starved) { |
||||||
|
/* Signal any waiting threads */ |
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|
k_sem_give(&data->stream_empty); |
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|
} |
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|
data->active_buf->line_offset = (data->frame_idx / 2) * SDMA_LINE_COUNT; |
||||||
|
data->active_buf->timestamp = k_uptime_get_32(); |
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|
k_fifo_put(&data->fifo_out, data->active_buf); |
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|
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|
} |
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|
/* Toggle buffer reload flag*/ |
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|
data->buf_reload_flag = !data->buf_reload_flag; |
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} |
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|
static int nxp_video_sdma_stream_start(const struct device *dev) |
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|
{ |
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|
const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
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|
struct nxp_video_sdma_data *data = dev->data; |
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|
struct dma_config sdma_config = {0}; |
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|
int ret; |
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|
/* Setup dma configuration for SmartDMA */ |
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|
sdma_config.dma_slot = kSMARTDMA_CameraDiv16FrameQVGA; |
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sdma_config.dma_callback = nxp_video_sdma_callback; |
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|
sdma_config.user_data = data; |
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|
/* Setting bit 1 here enables the SmartDMA to interrupt ARM core
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|
* when writing to SMARTDMA2ARM register |
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*/ |
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sdma_config.head_block = (struct dma_block_config *)(((uint32_t)&data->params) | 0x2); |
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|
/* Setup parameters for SmartDMA engine */ |
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|
data->params.smartdma_stack = data->smartdma_stack; |
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|
/* SmartDMA continuously streams data once started. If user
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|
* has not provided a framebuffer, we can't start DMA. |
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*/ |
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|
data->queued_buf = k_fifo_get(&data->fifo_in, K_NO_WAIT); |
||||||
|
if (data->queued_buf == NULL) { |
||||||
|
return -EIO; |
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|
} |
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|
data->params.p_buffer_ping_pong = (uint32_t *)data->queued_buf->buffer; |
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|
/* The firmware writes the index of the frame slice
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|
* (from 0-15) into this buffer |
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*/ |
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data->params.p_stripe_index = &data->frame_idx; |
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|
/* Start DMA engine */ |
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|
ret = dma_config(config->dma_dev, 0, &sdma_config); |
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if (ret < 0) { |
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return ret; |
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} |
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|
/* Reset stream state variables */ |
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|
k_sem_reset(&data->stream_empty); |
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|
data->buf_reload_flag = true; |
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|
data->stream_starved = false; |
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ret = dma_start(config->dma_dev, 0); |
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|
if (ret < 0) { |
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|
return ret; |
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} |
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return 0; |
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} |
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static int nxp_video_sdma_stream_stop(const struct device *dev) |
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{ |
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const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
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/* Stop DMA engine */ |
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|
return dma_stop(config->dma_dev, 0); |
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|
} |
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static int nxp_video_sdma_enqueue(const struct device *dev, |
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|
enum video_endpoint_id ep, |
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|
struct video_buffer *vbuf) |
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|
{ |
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|
struct nxp_video_sdma_data *data = dev->data; |
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|
||||||
|
if (ep != VIDEO_EP_OUT) { |
||||||
|
return -EINVAL; |
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|
} |
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|
/* SmartDMA will read 30 lines of RGB565 video data into framebuffer */ |
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|
vbuf->bytesused = SDMA_VBUF_WIDTH * SDMA_LINE_COUNT * sizeof(uint16_t); |
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|
if (vbuf->size < vbuf->bytesused) { |
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|
return -EINVAL; |
||||||
|
} |
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|
|
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|
/* Put buffer into FIFO */ |
||||||
|
k_fifo_put(&data->fifo_in, vbuf); |
||||||
|
if (data->stream_starved) { |
||||||
|
/* Kick SmartDMA off */ |
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|
nxp_video_sdma_stream_start(dev); |
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|
} |
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|
return 0; |
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|
} |
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|
|
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|
static int nxp_video_sdma_dequeue(const struct device *dev, |
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|
enum video_endpoint_id ep, |
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|
struct video_buffer **vbuf, |
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|
k_timeout_t timeout) |
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|
{ |
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|
struct nxp_video_sdma_data *data = dev->data; |
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|
|
||||||
|
if (ep != VIDEO_EP_OUT) { |
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|
return -EINVAL; |
||||||
|
} |
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|
|
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|
*vbuf = k_fifo_get(&data->fifo_out, timeout); |
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|
if (*vbuf == NULL) { |
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|
return -EAGAIN; |
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|
} |
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|
|
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|
return 0; |
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|
} |
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|
|
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|
static int nxp_video_sdma_flush(const struct device *dev, |
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|
enum video_endpoint_id ep, |
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|
bool cancel) |
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|
{ |
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|
const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
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|
struct nxp_video_sdma_data *data = dev->data; |
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|
struct video_buf *vbuf; |
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|
|
||||||
|
if (!cancel) { |
||||||
|
/* Wait for DMA to signal it is empty */ |
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|
k_sem_take(&data->stream_empty, K_FOREVER); |
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|
} else { |
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|
/* Stop DMA engine */ |
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|
dma_stop(config->dma_dev, 0); |
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|
/* Forward all buffers in fifo_in to fifo_out */ |
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|
while ((vbuf = k_fifo_get(&data->fifo_in, K_NO_WAIT))) { |
||||||
|
k_fifo_put(&data->fifo_out, vbuf); |
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|
} |
||||||
|
} |
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|
return 0; |
||||||
|
} |
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|
|
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|
/* SDMA only supports 320x240 RGB565 */ |
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|
static const struct video_format_cap fmts[] = { |
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|
{ |
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|
.pixelformat = VIDEO_PIX_FMT_RGB565, |
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|
.width_min = SDMA_VBUF_WIDTH, |
||||||
|
.width_max = SDMA_VBUF_WIDTH, |
||||||
|
.height_min = SDMA_VBUF_HEIGHT, |
||||||
|
.height_max = SDMA_VBUF_HEIGHT, |
||||||
|
.width_step = 0, |
||||||
|
.height_step = 0, |
||||||
|
}, |
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|
{ 0 }, |
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|
}; |
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|
|
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|
static int nxp_video_sdma_set_format(const struct device *dev, |
||||||
|
enum video_endpoint_id ep, |
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|
struct video_format *fmt) |
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|
{ |
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|
const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
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|
|
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|
if (fmt == NULL || ep != VIDEO_EP_OUT) { |
||||||
|
return -EINVAL; |
||||||
|
} |
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|
|
||||||
|
if (!device_is_ready(config->sensor_dev)) { |
||||||
|
LOG_ERR("Sensor device not ready"); |
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|
return -ENODEV; |
||||||
|
} |
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|
|
||||||
|
if ((fmt->pixelformat != fmts[0].pixelformat) || |
||||||
|
(fmt->width != fmts[0].width_min) || |
||||||
|
(fmt->height != fmts[0].height_min) || |
||||||
|
(fmt->pitch != fmts[0].width_min * 2)) { |
||||||
|
LOG_ERR("Unsupported format"); |
||||||
|
return -ENOTSUP; |
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|
} |
||||||
|
|
||||||
|
/* Forward format to sensor device */ |
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|
return video_set_format(config->sensor_dev, ep, fmt); |
||||||
|
} |
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|
|
||||||
|
static int nxp_video_sdma_get_format(const struct device *dev, |
||||||
|
enum video_endpoint_id ep, |
||||||
|
struct video_format *fmt) |
||||||
|
{ |
||||||
|
const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
||||||
|
int ret; |
||||||
|
|
||||||
|
if (fmt == NULL || ep != VIDEO_EP_OUT) { |
||||||
|
return -EINVAL; |
||||||
|
} |
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|
|
||||||
|
if (!device_is_ready(config->sensor_dev)) { |
||||||
|
LOG_ERR("Sensor device not ready"); |
||||||
|
return -ENODEV; |
||||||
|
} |
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|
|
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|
/*
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|
* Check sensor format. If it is not RGB565 320x240 |
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|
* reconfigure the sensor, |
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|
* as this is the only format supported. |
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|
*/ |
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|
ret = video_get_format(config->sensor_dev, VIDEO_EP_OUT, fmt); |
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|
if (ret < 0) { |
||||||
|
return ret; |
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|
} |
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|
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|
/* Verify that format is RGB565 */ |
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|
if ((fmt->pixelformat != fmts[0].pixelformat) || |
||||||
|
(fmt->width != fmts[0].width_min) || |
||||||
|
(fmt->height != fmts[0].height_min) || |
||||||
|
(fmt->pitch != fmts[0].width_min * 2)) { |
||||||
|
/* Update format of sensor */ |
||||||
|
fmt->pixelformat = fmts[0].pixelformat; |
||||||
|
fmt->width = fmts[0].width_min; |
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|
fmt->height = fmts[0].height_min; |
||||||
|
fmt->pitch = fmts[0].width_min * 2; |
||||||
|
ret = video_set_format(config->sensor_dev, VIDEO_EP_OUT, fmt); |
||||||
|
if (ret < 0) { |
||||||
|
LOG_ERR("Sensor device does not support RGB565"); |
||||||
|
return ret; |
||||||
|
} |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
return 0; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
static int nxp_video_sdma_get_caps(const struct device *dev, |
||||||
|
enum video_endpoint_id ep, |
||||||
|
struct video_caps *caps) |
||||||
|
{ |
||||||
|
if (ep != VIDEO_EP_OUT) { |
||||||
|
return -EINVAL; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
/* SmartDMA needs at least two buffers allocated before starting */ |
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|
caps->min_vbuf_count = 2; |
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|
/* Firmware reads 30 lines per queued vbuf */ |
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|
caps->min_line_count = caps->max_line_count = SDMA_LINE_COUNT; |
||||||
|
caps->format_caps = fmts; |
||||||
|
return 0; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
static int nxp_video_sdma_init(const struct device *dev) |
||||||
|
{ |
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|
const struct nxp_video_sdma_config *config = dev->config; |
||||||
|
struct nxp_video_sdma_data *data = dev->data; |
||||||
|
int ret; |
||||||
|
|
||||||
|
if (!device_is_ready(config->dma_dev)) { |
||||||
|
LOG_ERR("SmartDMA not ready"); |
||||||
|
return -ENODEV; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
INPUTMUX_Init(INPUTMUX0); |
||||||
|
/* Attach Camera VSYNC, HSYNC, and PCLK as inputs 0, 1, and 2 of the SmartDMA */ |
||||||
|
INPUTMUX_AttachSignal(INPUTMUX0, 0, |
||||||
|
config->vsync_pin + (SMARTDMAARCHB_INMUX0 << PMUX_SHIFT)); |
||||||
|
INPUTMUX_AttachSignal(INPUTMUX0, 1, |
||||||
|
config->hsync_pin + (SMARTDMAARCHB_INMUX0 << PMUX_SHIFT)); |
||||||
|
INPUTMUX_AttachSignal(INPUTMUX0, 2, |
||||||
|
config->pclk_pin + (SMARTDMAARCHB_INMUX0 << PMUX_SHIFT)); |
||||||
|
/* Turnoff clock to inputmux to save power. Clock is only needed to make changes */ |
||||||
|
INPUTMUX_Deinit(INPUTMUX0); |
||||||
|
|
||||||
|
k_fifo_init(&data->fifo_in); |
||||||
|
k_fifo_init(&data->fifo_out); |
||||||
|
/* Given to when the DMA engine runs out of buffers */ |
||||||
|
k_sem_init(&data->stream_empty, 0, 1); |
||||||
|
|
||||||
|
/* Install camera firmware used by SmartDMA */ |
||||||
|
dma_smartdma_install_fw(config->dma_dev, (uint8_t *)s_smartdmaCameraFirmware, |
||||||
|
s_smartdmaCameraFirmwareSize); |
||||||
|
ret = pinctrl_apply_state(config->pincfg, PINCTRL_STATE_DEFAULT); |
||||||
|
if (ret < 0) { |
||||||
|
return ret; |
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|
} |
||||||
|
|
||||||
|
return 0; |
||||||
|
} |
||||||
|
|
||||||
|
static const struct video_driver_api nxp_video_sdma_api = { |
||||||
|
.get_format = nxp_video_sdma_get_format, |
||||||
|
.set_format = nxp_video_sdma_set_format, |
||||||
|
.get_caps = nxp_video_sdma_get_caps, |
||||||
|
.stream_start = nxp_video_sdma_stream_start, |
||||||
|
.stream_stop = nxp_video_sdma_stream_stop, |
||||||
|
.enqueue = nxp_video_sdma_enqueue, |
||||||
|
.dequeue = nxp_video_sdma_dequeue, |
||||||
|
.flush = nxp_video_sdma_flush |
||||||
|
}; |
||||||
|
|
||||||
|
#define NXP_VIDEO_SDMA_INIT(inst) \ |
||||||
|
PINCTRL_DT_INST_DEFINE(inst); \ |
||||||
|
const struct nxp_video_sdma_config sdma_config_##inst = { \ |
||||||
|
.dma_dev = DEVICE_DT_GET(DT_INST_PARENT(inst)), \ |
||||||
|
.sensor_dev = DEVICE_DT_GET(DT_INST_PHANDLE(inst, sensor)), \ |
||||||
|
.pincfg = PINCTRL_DT_INST_DEV_CONFIG_GET(inst), \ |
||||||
|
.vsync_pin = DT_INST_PROP(inst, vsync_pin), \ |
||||||
|
.hsync_pin = DT_INST_PROP(inst, hsync_pin), \ |
||||||
|
.pclk_pin = DT_INST_PROP(inst, pclk_pin), \ |
||||||
|
}; \ |
||||||
|
struct nxp_video_sdma_data sdma_data_##inst = { \ |
||||||
|
.config = &sdma_config_##inst, \ |
||||||
|
}; \ |
||||||
|
\ |
||||||
|
DEVICE_DT_INST_DEFINE(inst, nxp_video_sdma_init, NULL, \ |
||||||
|
&sdma_data_##inst, &sdma_config_##inst, \ |
||||||
|
POST_KERNEL, \ |
||||||
|
CONFIG_KERNEL_INIT_PRIORITY_DEVICE, \ |
||||||
|
&nxp_video_sdma_api); |
||||||
|
|
||||||
|
DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(NXP_VIDEO_SDMA_INIT) |
@ -0,0 +1,29 @@ |
|||||||
|
# Copyright 2024 NXP |
||||||
|
# SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 |
||||||
|
|
||||||
|
description: NXP SmartDMA Video Driver |
||||||
|
|
||||||
|
compatible: "nxp,video-smartdma" |
||||||
|
|
||||||
|
include: [base.yaml, pinctrl-device.yaml] |
||||||
|
|
||||||
|
properties: |
||||||
|
sensor: |
||||||
|
required: true |
||||||
|
type: phandle |
||||||
|
description: phandle of connected sensor device |
||||||
|
vsync-pin: |
||||||
|
required: true |
||||||
|
type: int |
||||||
|
description: | |
||||||
|
GPIO0 pin index to use for VSYNC input. Only pins 0-15 may be used. |
||||||
|
hsync-pin: |
||||||
|
required: true |
||||||
|
type: int |
||||||
|
description: | |
||||||
|
GPIO0 pin index to use for HSYNC input. Only pins 0-15 may be used. |
||||||
|
pclk-pin: |
||||||
|
required: true |
||||||
|
type: int |
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GPIO0 pin index to use for PCLK input. Only pins 0-15 may be used. |
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