treewide: remove redundant IS_ERR() before error code check
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / driver-api / soundwire / stream.rst
blob5351bd2f34a870ec5666cfd24610d4c4814c85a6
1 =========================
2 Audio Stream in SoundWire
3 =========================
5 An audio stream is a logical or virtual connection created between
7   (1) System memory buffer(s) and Codec(s)
9   (2) DSP memory buffer(s) and Codec(s)
11   (3) FIFO(s) and Codec(s)
13   (4) Codec(s) and Codec(s)
15 which is typically driven by a DMA(s) channel through the data link. An
16 audio stream contains one or more channels of data. All channels within
17 stream must have same sample rate and same sample size.
19 Assume a stream with two channels (Left & Right) is opened using SoundWire
20 interface. Below are some ways a stream can be represented in SoundWire.
22 Stream Sample in memory (System memory, DSP memory or FIFOs) ::
24         -------------------------
25         | L | R | L | R | L | R |
26         -------------------------
28 Example 1: Stereo Stream with L and R channels is rendered from Master to
29 Slave. Both Master and Slave is using single port. ::
31         +---------------+                    Clock Signal  +---------------+
32         |    Master     +----------------------------------+     Slave     |
33         |   Interface   |                                  |   Interface   |
34         |               |                                  |       1       |
35         |               |                     Data Signal  |               |
36         |    L  +  R    +----------------------------------+    L  +  R    |
37         |     (Data)    |     Data Direction               |     (Data)    |
38         +---------------+  +----------------------->       +---------------+
41 Example 2: Stereo Stream with L and R channels is captured from Slave to
42 Master. Both Master and Slave is using single port. ::
45         +---------------+                    Clock Signal  +---------------+
46         |    Master     +----------------------------------+     Slave     |
47         |   Interface   |                                  |   Interface   |
48         |               |                                  |       1       |
49         |               |                     Data Signal  |               |
50         |    L  +  R    +----------------------------------+    L  +  R    |
51         |     (Data)    |     Data Direction               |     (Data)    |
52         +---------------+  <-----------------------+       +---------------+
55 Example 3: Stereo Stream with L and R channels is rendered by Master. Each
56 of the L and R channel is received by two different Slaves. Master and both
57 Slaves are using single port. ::
59         +---------------+                    Clock Signal  +---------------+
60         |    Master     +---------+------------------------+     Slave     |
61         |   Interface   |         |                        |   Interface   |
62         |               |         |                        |       1       |
63         |               |         |           Data Signal  |               |
64         |    L  +  R    +---+------------------------------+       L       |
65         |     (Data)    |   |     |    Data Direction      |     (Data)    |
66         +---------------+   |     |   +------------->      +---------------+
67                             |     |
68                             |     |
69                             |     |                        +---------------+
70                             |     +----------------------> |     Slave     |
71                             |                              |   Interface   |
72                             |                              |       2       |
73                             |                              |               |
74                             +----------------------------> |       R       |
75                                                            |     (Data)    |
76                                                            +---------------+
79 Example 4: Stereo Stream with L and R channel is rendered by two different
80 Ports of the Master and is received by only single Port of the Slave
81 interface. ::
83         +--------------------+
84         |                    |
85         |     +--------------+                             +----------------+
86         |     |             ||                             |                |
87         |     |  Data Port  ||  L Channel                  |                |
88         |     |      1      |------------+                 |                |
89         |     |  L Channel  ||           |                 +-----+----+     |
90         |     |   (Data)    ||           |   L + R Channel ||    Data |     |
91         | Master  +----------+           | +---+---------> ||    Port |     |
92         | Interface          |           |                 ||     1   |     |
93         |     +--------------+           |                 ||         |     |
94         |     |             ||           |                 +----------+     |
95         |     |  Data Port  |------------+                 |                |
96         |     |      2      ||  R Channel                  |     Slave      |
97         |     |  R Channel  ||                             |   Interface    |
98         |     |   (Data)    ||                             |       1        |
99         |     +--------------+         Clock Signal        |     L  +  R    |
100         |                    +---------------------------> |      (Data)    |
101         +--------------------+                             |                |
102                                                            +----------------+
104 Example 5: Stereo Stream with L and R channel is rendered by 2 Masters, each
105 rendering one channel, and is received by two different Slaves, each
106 receiving one channel. Both Masters and both Slaves are using single port. ::
108         +---------------+                    Clock Signal  +---------------+
109         |    Master     +----------------------------------+     Slave     |
110         |   Interface   |                                  |   Interface   |
111         |       1       |                                  |       1       |
112         |               |                     Data Signal  |               |
113         |       L       +----------------------------------+       L       |
114         |     (Data)    |     Data Direction               |     (Data)    |
115         +---------------+  +----------------------->       +---------------+
117         +---------------+                    Clock Signal  +---------------+
118         |    Master     +----------------------------------+     Slave     |
119         |   Interface   |                                  |   Interface   |
120         |       2       |                                  |       2       |
121         |               |                     Data Signal  |               |
122         |       R       +----------------------------------+       R       |
123         |     (Data)    |     Data Direction               |     (Data)    |
124         +---------------+  +----------------------->       +---------------+
126 Note: In multi-link cases like above, to lock, one would acquire a global
127 lock and then go on locking bus instances. But, in this case the caller
128 framework(ASoC DPCM) guarantees that stream operations on a card are
129 always serialized. So, there is no race condition and hence no need for
130 global lock.
132 SoundWire Stream Management flow
133 ================================
135 Stream definitions
136 ------------------
138   (1) Current stream: This is classified as the stream on which operation has
139       to be performed like prepare, enable, disable, de-prepare etc.
141   (2) Active stream: This is classified as the stream which is already active
142       on Bus other than current stream. There can be multiple active streams
143       on the Bus.
145 SoundWire Bus manages stream operations for each stream getting
146 rendered/captured on the SoundWire Bus. This section explains Bus operations
147 done for each of the stream allocated/released on Bus. Following are the
148 stream states maintained by the Bus for each of the audio stream.
151 SoundWire stream states
152 -----------------------
154 Below shows the SoundWire stream states and state transition diagram. ::
156         +-----------+     +------------+     +----------+     +----------+
157         | ALLOCATED +---->| CONFIGURED +---->| PREPARED +---->| ENABLED  |
158         |   STATE   |     |    STATE   |     |  STATE   |     |  STATE   |
159         +-----------+     +------------+     +----------+     +----+-----+
160                                                                    ^
161                                                                    |
162                                                                    |
163                                                                    v
164                  +----------+           +------------+        +----+-----+
165                  | RELEASED |<----------+ DEPREPARED |<-------+ DISABLED |
166                  |  STATE   |           |   STATE    |        |  STATE   |
167                  +----------+           +------------+        +----------+
169 NOTE: State transition between prepare and deprepare is supported in Spec
170 but not in the software (subsystem)
172 NOTE2: Stream state transition checks need to be handled by caller
173 framework, for example ALSA/ASoC. No checks for stream transition exist in
174 SoundWire subsystem.
176 Stream State Operations
177 -----------------------
179 Below section explains the operations done by the Bus on Master(s) and
180 Slave(s) as part of stream state transitions.
182 SDW_STREAM_ALLOCATED
183 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
185 Allocation state for stream. This is the entry state
186 of the stream. Operations performed before entering in this state:
188   (1) A stream runtime is allocated for the stream. This stream
189       runtime is used as a reference for all the operations performed
190       on the stream.
192   (2) The resources required for holding stream runtime information are
193       allocated and initialized. This holds all stream related information
194       such as stream type (PCM/PDM) and parameters, Master and Slave
195       interface associated with the stream, stream state etc.
197 After all above operations are successful, stream state is set to
198 ``SDW_STREAM_ALLOCATED``.
200 Bus implements below API for allocate a stream which needs to be called once
201 per stream. From ASoC DPCM framework, this stream state maybe linked to
202 .startup() operation.
204 .. code-block:: c
206   int sdw_alloc_stream(char * stream_name);
209 SDW_STREAM_CONFIGURED
210 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
212 Configuration state of stream. Operations performed before entering in
213 this state:
215   (1) The resources allocated for stream information in SDW_STREAM_ALLOCATED
216       state are updated here. This includes stream parameters, Master(s)
217       and Slave(s) runtime information associated with current stream.
219   (2) All the Master(s) and Slave(s) associated with current stream provide
220       the port information to Bus which includes port numbers allocated by
221       Master(s) and Slave(s) for current stream and their channel mask.
223 After all above operations are successful, stream state is set to
224 ``SDW_STREAM_CONFIGURED``.
226 Bus implements below APIs for CONFIG state which needs to be called by
227 the respective Master(s) and Slave(s) associated with stream. These APIs can
228 only be invoked once by respective Master(s) and Slave(s). From ASoC DPCM
229 framework, this stream state is linked to .hw_params() operation.
231 .. code-block:: c
233   int sdw_stream_add_master(struct sdw_bus * bus,
234                 struct sdw_stream_config * stream_config,
235                 struct sdw_ports_config * ports_config,
236                 struct sdw_stream_runtime * stream);
238   int sdw_stream_add_slave(struct sdw_slave * slave,
239                 struct sdw_stream_config * stream_config,
240                 struct sdw_ports_config * ports_config,
241                 struct sdw_stream_runtime * stream);
244 SDW_STREAM_PREPARED
245 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
247 Prepare state of stream. Operations performed before entering in this state:
249   (1) Bus parameters such as bandwidth, frame shape, clock frequency,
250       are computed based on current stream as well as already active
251       stream(s) on Bus. Re-computation is required to accommodate current
252       stream on the Bus.
254   (2) Transport and port parameters of all Master(s) and Slave(s) port(s) are
255       computed for the current as well as already active stream based on frame
256       shape and clock frequency computed in step 1.
258   (3) Computed Bus and transport parameters are programmed in Master(s) and
259       Slave(s) registers. The banked registers programming is done on the
260       alternate bank (bank currently unused). Port(s) are enabled for the
261       already active stream(s) on the alternate bank (bank currently unused).
262       This is done in order to not disrupt already active stream(s).
264   (4) Once all the values are programmed, Bus initiates switch to alternate
265       bank where all new values programmed gets into effect.
267   (5) Ports of Master(s) and Slave(s) for current stream are prepared by
268       programming PrepareCtrl register.
270 After all above operations are successful, stream state is set to
271 ``SDW_STREAM_PREPARED``.
273 Bus implements below API for PREPARE state which needs to be called once per
274 stream. From ASoC DPCM framework, this stream state is linked to
275 .prepare() operation.
277 .. code-block:: c
279   int sdw_prepare_stream(struct sdw_stream_runtime * stream);
282 SDW_STREAM_ENABLED
283 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
285 Enable state of stream. The data port(s) are enabled upon entering this state.
286 Operations performed before entering in this state:
288   (1) All the values computed in SDW_STREAM_PREPARED state are programmed
289       in alternate bank (bank currently unused). It includes programming of
290       already active stream(s) as well.
292   (2) All the Master(s) and Slave(s) port(s) for the current stream are
293       enabled on alternate bank (bank currently unused) by programming
294       ChannelEn register.
296   (3) Once all the values are programmed, Bus initiates switch to alternate
297       bank where all new values programmed gets into effect and port(s)
298       associated with current stream are enabled.
300 After all above operations are successful, stream state is set to
301 ``SDW_STREAM_ENABLED``.
303 Bus implements below API for ENABLE state which needs to be called once per
304 stream. From ASoC DPCM framework, this stream state is linked to
305 .trigger() start operation.
307 .. code-block:: c
309   int sdw_enable_stream(struct sdw_stream_runtime * stream);
311 SDW_STREAM_DISABLED
312 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
314 Disable state of stream. The data port(s) are disabled upon exiting this state.
315 Operations performed before entering in this state:
317   (1) All the Master(s) and Slave(s) port(s) for the current stream are
318       disabled on alternate bank (bank currently unused) by programming
319       ChannelEn register.
321   (2) All the current configuration of Bus and active stream(s) are programmed
322       into alternate bank (bank currently unused).
324   (3) Once all the values are programmed, Bus initiates switch to alternate
325       bank where all new values programmed gets into effect and port(s) associated
326       with current stream are disabled.
328 After all above operations are successful, stream state is set to
329 ``SDW_STREAM_DISABLED``.
331 Bus implements below API for DISABLED state which needs to be called once
332 per stream. From ASoC DPCM framework, this stream state is linked to
333 .trigger() stop operation.
335 .. code-block:: c
337   int sdw_disable_stream(struct sdw_stream_runtime * stream);
340 SDW_STREAM_DEPREPARED
341 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
343 De-prepare state of stream. Operations performed before entering in this
344 state:
346   (1) All the port(s) of Master(s) and Slave(s) for current stream are
347       de-prepared by programming PrepareCtrl register.
349   (2) The payload bandwidth of current stream is reduced from the total
350       bandwidth requirement of bus and new parameters calculated and
351       applied by performing bank switch etc.
353 After all above operations are successful, stream state is set to
354 ``SDW_STREAM_DEPREPARED``.
356 Bus implements below API for DEPREPARED state which needs to be called once
357 per stream. From ASoC DPCM framework, this stream state is linked to
358 .trigger() stop operation.
360 .. code-block:: c
362   int sdw_deprepare_stream(struct sdw_stream_runtime * stream);
365 SDW_STREAM_RELEASED
366 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
368 Release state of stream. Operations performed before entering in this state:
370   (1) Release port resources for all Master(s) and Slave(s) port(s)
371       associated with current stream.
373   (2) Release Master(s) and Slave(s) runtime resources associated with
374       current stream.
376   (3) Release stream runtime resources associated with current stream.
378 After all above operations are successful, stream state is set to
379 ``SDW_STREAM_RELEASED``.
381 Bus implements below APIs for RELEASE state which needs to be called by
382 all the Master(s) and Slave(s) associated with stream. From ASoC DPCM
383 framework, this stream state is linked to .hw_free() operation.
385 .. code-block:: c
387   int sdw_stream_remove_master(struct sdw_bus * bus,
388                 struct sdw_stream_runtime * stream);
389   int sdw_stream_remove_slave(struct sdw_slave * slave,
390                 struct sdw_stream_runtime * stream);
393 The .shutdown() ASoC DPCM operation calls below Bus API to release
394 stream assigned as part of ALLOCATED state.
396 In .shutdown() the data structure maintaining stream state are freed up.
398 .. code-block:: c
400   void sdw_release_stream(struct sdw_stream_runtime * stream);
402 Not Supported
403 =============
405 1. A single port with multiple channels supported cannot be used between two
406 streams or across stream. For example a port with 4 channels cannot be used
407 to handle 2 independent stereo streams even though it's possible in theory
408 in SoundWire.