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[linux-2.6] / Documentation / DocBook / kernel-api.tmpl
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4
5 <book id="LinuxKernelAPI">
6  <bookinfo>
7   <title>The Linux Kernel API</title>
8   
9   <legalnotice>
10    <para>
11      This documentation is free software; you can redistribute
12      it and/or modify it under the terms of the GNU General Public
13      License as published by the Free Software Foundation; either
14      version 2 of the License, or (at your option) any later
15      version.
16    </para>
17       
18    <para>
19      This program is distributed in the hope that it will be
20      useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied
21      warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
22      See the GNU General Public License for more details.
23    </para>
24       
25    <para>
26      You should have received a copy of the GNU General Public
27      License along with this program; if not, write to the Free
28      Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
29      MA 02111-1307 USA
30    </para>
31       
32    <para>
33      For more details see the file COPYING in the source
34      distribution of Linux.
35    </para>
36   </legalnotice>
37  </bookinfo>
38
39 <toc></toc>
40
41   <chapter id="Basics">
42      <title>Driver Basics</title>
43      <sect1><title>Driver Entry and Exit points</title>
44 !Iinclude/linux/init.h
45      </sect1>
46
47      <sect1><title>Atomic and pointer manipulation</title>
48 !Iinclude/asm-x86/atomic_32.h
49 !Iinclude/asm-x86/unaligned.h
50      </sect1>
51
52      <sect1><title>Delaying, scheduling, and timer routines</title>
53 !Iinclude/linux/sched.h
54 !Ekernel/sched.c
55 !Ekernel/timer.c
56      </sect1>
57      <sect1><title>High-resolution timers</title>
58 !Iinclude/linux/ktime.h
59 !Iinclude/linux/hrtimer.h
60 !Ekernel/hrtimer.c
61      </sect1>
62      <sect1><title>Workqueues and Kevents</title>
63 !Ekernel/workqueue.c
64      </sect1>
65      <sect1><title>Internal Functions</title>
66 !Ikernel/exit.c
67 !Ikernel/signal.c
68 !Iinclude/linux/kthread.h
69 !Ekernel/kthread.c
70      </sect1>
71
72      <sect1><title>Kernel objects manipulation</title>
73 <!--
74 X!Iinclude/linux/kobject.h
75 -->
76 !Elib/kobject.c
77      </sect1>
78
79      <sect1><title>Kernel utility functions</title>
80 !Iinclude/linux/kernel.h
81 !Ekernel/printk.c
82 !Ekernel/panic.c
83 !Ekernel/sys.c
84 !Ekernel/rcupdate.c
85      </sect1>
86
87      <sect1><title>Device Resource Management</title>
88 !Edrivers/base/devres.c
89      </sect1>
90
91   </chapter>
92
93   <chapter id="adt">
94      <title>Data Types</title>
95      <sect1><title>Doubly Linked Lists</title>
96 !Iinclude/linux/list.h
97      </sect1>
98   </chapter>
99
100   <chapter id="libc">
101      <title>Basic C Library Functions</title>
102
103      <para>
104        When writing drivers, you cannot in general use routines which are
105        from the C Library.  Some of the functions have been found generally
106        useful and they are listed below.  The behaviour of these functions
107        may vary slightly from those defined by ANSI, and these deviations
108        are noted in the text.
109      </para>
110
111      <sect1><title>String Conversions</title>
112 !Ilib/vsprintf.c
113 !Elib/vsprintf.c
114      </sect1>
115      <sect1><title>String Manipulation</title>
116 <!-- All functions are exported at now
117 X!Ilib/string.c
118  -->
119 !Elib/string.c
120      </sect1>
121      <sect1><title>Bit Operations</title>
122 !Iinclude/asm-x86/bitops_32.h
123      </sect1>
124   </chapter>
125
126   <chapter id="kernel-lib">
127      <title>Basic Kernel Library Functions</title>
128
129      <para>
130        The Linux kernel provides more basic utility functions.
131      </para>
132
133      <sect1><title>Bitmap Operations</title>
134 !Elib/bitmap.c
135 !Ilib/bitmap.c
136      </sect1>
137
138      <sect1><title>Command-line Parsing</title>
139 !Elib/cmdline.c
140      </sect1>
141
142      <sect1 id="crc"><title>CRC Functions</title>
143 !Elib/crc7.c
144 !Elib/crc16.c
145 !Elib/crc-itu-t.c
146 !Elib/crc32.c
147 !Elib/crc-ccitt.c
148      </sect1>
149   </chapter>
150
151   <chapter id="mm">
152      <title>Memory Management in Linux</title>
153      <sect1><title>The Slab Cache</title>
154 !Iinclude/linux/slab.h
155 !Emm/slab.c
156      </sect1>
157      <sect1><title>User Space Memory Access</title>
158 !Iinclude/asm-x86/uaccess_32.h
159 !Earch/x86/lib/usercopy_32.c
160      </sect1>
161      <sect1><title>More Memory Management Functions</title>
162 !Emm/readahead.c
163 !Emm/filemap.c
164 !Emm/memory.c
165 !Emm/vmalloc.c
166 !Imm/page_alloc.c
167 !Emm/mempool.c
168 !Emm/dmapool.c
169 !Emm/page-writeback.c
170 !Emm/truncate.c
171      </sect1>
172   </chapter>
173
174
175   <chapter id="ipc">
176      <title>Kernel IPC facilities</title>
177
178      <sect1><title>IPC utilities</title>
179 !Iipc/util.c
180      </sect1>
181   </chapter>
182
183   <chapter id="kfifo">
184      <title>FIFO Buffer</title>
185      <sect1><title>kfifo interface</title>
186 !Iinclude/linux/kfifo.h
187 !Ekernel/kfifo.c
188      </sect1>
189   </chapter>
190
191   <chapter id="relayfs">
192      <title>relay interface support</title>
193
194      <para>
195         Relay interface support
196         is designed to provide an efficient mechanism for tools and
197         facilities to relay large amounts of data from kernel space to
198         user space.
199      </para>
200
201      <sect1><title>relay interface</title>
202 !Ekernel/relay.c
203 !Ikernel/relay.c
204      </sect1>
205   </chapter>
206
207   <chapter id="modload">
208      <title>Module Support</title>
209      <sect1><title>Module Loading</title>
210 !Ekernel/kmod.c
211      </sect1>
212      <sect1><title>Inter Module support</title>
213         <para>
214            Refer to the file kernel/module.c for more information.
215         </para>
216 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
217 X!Ekernel/module.c
218 -->
219      </sect1>
220   </chapter>
221
222   <chapter id="hardware">
223      <title>Hardware Interfaces</title>
224      <sect1><title>Interrupt Handling</title>
225 !Ekernel/irq/manage.c
226      </sect1>
227
228      <sect1><title>DMA Channels</title>
229 !Ekernel/dma.c
230      </sect1>
231
232      <sect1><title>Resources Management</title>
233 !Ikernel/resource.c
234 !Ekernel/resource.c
235      </sect1>
236
237      <sect1><title>MTRR Handling</title>
238 !Earch/x86/kernel/cpu/mtrr/main.c
239      </sect1>
240
241      <sect1><title>PCI Support Library</title>
242 !Edrivers/pci/pci.c
243 !Edrivers/pci/pci-driver.c
244 !Edrivers/pci/remove.c
245 !Edrivers/pci/pci-acpi.c
246 !Edrivers/pci/search.c
247 !Edrivers/pci/msi.c
248 !Edrivers/pci/bus.c
249 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
250 X!Edrivers/pci/hotplug.c
251 -->
252 !Edrivers/pci/probe.c
253 !Edrivers/pci/rom.c
254      </sect1>
255      <sect1><title>PCI Hotplug Support Library</title>
256 !Edrivers/pci/hotplug/pci_hotplug_core.c
257      </sect1>
258      <sect1><title>MCA Architecture</title>
259         <sect2><title>MCA Device Functions</title>
260            <para>
261               Refer to the file arch/x86/kernel/mca_32.c for more information.
262            </para>
263 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
264 X!Earch/x86/kernel/mca_32.c
265 -->
266         </sect2>
267         <sect2><title>MCA Bus DMA</title>
268 !Iinclude/asm-x86/mca_dma.h
269         </sect2>
270      </sect1>
271   </chapter>
272
273   <chapter id="firmware">
274      <title>Firmware Interfaces</title>
275      <sect1><title>DMI Interfaces</title>
276 !Edrivers/firmware/dmi_scan.c
277      </sect1>
278      <sect1><title>EDD Interfaces</title>
279 !Idrivers/firmware/edd.c
280      </sect1>
281   </chapter>
282
283   <chapter id="security">
284      <title>Security Framework</title>
285 !Isecurity/security.c
286   </chapter>
287
288   <chapter id="audit">
289      <title>Audit Interfaces</title>
290 !Ekernel/audit.c
291 !Ikernel/auditsc.c
292 !Ikernel/auditfilter.c
293   </chapter>
294
295   <chapter id="accounting">
296      <title>Accounting Framework</title>
297 !Ikernel/acct.c
298   </chapter>
299
300   <chapter id="pmfuncs">
301      <title>Power Management</title>
302 !Ekernel/power/pm.c
303   </chapter>
304
305   <chapter id="devdrivers">
306      <title>Device drivers infrastructure</title>
307      <sect1><title>Device Drivers Base</title>
308 <!--
309 X!Iinclude/linux/device.h
310 -->
311 !Edrivers/base/driver.c
312 !Edrivers/base/core.c
313 !Edrivers/base/class.c
314 !Edrivers/base/firmware_class.c
315 !Edrivers/base/transport_class.c
316 <!-- Cannot be included, because
317      attribute_container_add_class_device_adapter
318  and attribute_container_classdev_to_container
319      exceed allowed 44 characters maximum
320 X!Edrivers/base/attribute_container.c
321 -->
322 !Edrivers/base/sys.c
323 <!--
324 X!Edrivers/base/interface.c
325 -->
326 !Edrivers/base/platform.c
327 !Edrivers/base/bus.c
328      </sect1>
329      <sect1><title>Device Drivers Power Management</title>
330 !Edrivers/base/power/main.c
331      </sect1>
332      <sect1><title>Device Drivers ACPI Support</title>
333 <!-- Internal functions only
334 X!Edrivers/acpi/sleep/main.c
335 X!Edrivers/acpi/sleep/wakeup.c
336 X!Edrivers/acpi/motherboard.c
337 X!Edrivers/acpi/bus.c
338 -->
339 !Edrivers/acpi/scan.c
340 !Idrivers/acpi/scan.c
341 <!-- No correct structured comments
342 X!Edrivers/acpi/pci_bind.c
343 -->
344      </sect1>
345      <sect1><title>Device drivers PnP support</title>
346 !Idrivers/pnp/core.c
347 <!-- No correct structured comments
348 X!Edrivers/pnp/system.c
349  -->
350 !Edrivers/pnp/card.c
351 !Idrivers/pnp/driver.c
352 !Edrivers/pnp/manager.c
353 !Edrivers/pnp/support.c
354      </sect1>
355      <sect1><title>Userspace IO devices</title>
356 !Edrivers/uio/uio.c
357 !Iinclude/linux/uio_driver.h
358      </sect1>
359   </chapter>
360
361   <chapter id="blkdev">
362      <title>Block Devices</title>
363 !Eblock/blk-core.c
364 !Eblock/blk-map.c
365 !Iblock/blk-sysfs.c
366 !Eblock/blk-settings.c
367 !Eblock/blk-exec.c
368 !Eblock/blk-barrier.c
369 !Eblock/blk-tag.c
370   </chapter>
371
372   <chapter id="chrdev">
373         <title>Char devices</title>
374 !Efs/char_dev.c
375   </chapter>
376
377   <chapter id="miscdev">
378      <title>Miscellaneous Devices</title>
379 !Edrivers/char/misc.c
380   </chapter>
381
382   <chapter id="parportdev">
383      <title>Parallel Port Devices</title>
384 !Iinclude/linux/parport.h
385 !Edrivers/parport/ieee1284.c
386 !Edrivers/parport/share.c
387 !Idrivers/parport/daisy.c
388   </chapter>
389
390   <chapter id="message_devices">
391         <title>Message-based devices</title>
392      <sect1><title>Fusion message devices</title>
393 !Edrivers/message/fusion/mptbase.c
394 !Idrivers/message/fusion/mptbase.c
395 !Edrivers/message/fusion/mptscsih.c
396 !Idrivers/message/fusion/mptscsih.c
397 !Idrivers/message/fusion/mptctl.c
398 !Idrivers/message/fusion/mptspi.c
399 !Idrivers/message/fusion/mptfc.c
400 !Idrivers/message/fusion/mptlan.c
401      </sect1>
402      <sect1><title>I2O message devices</title>
403 !Iinclude/linux/i2o.h
404 !Idrivers/message/i2o/core.h
405 !Edrivers/message/i2o/iop.c
406 !Idrivers/message/i2o/iop.c
407 !Idrivers/message/i2o/config-osm.c
408 !Edrivers/message/i2o/exec-osm.c
409 !Idrivers/message/i2o/exec-osm.c
410 !Idrivers/message/i2o/bus-osm.c
411 !Edrivers/message/i2o/device.c
412 !Idrivers/message/i2o/device.c
413 !Idrivers/message/i2o/driver.c
414 !Idrivers/message/i2o/pci.c
415 !Idrivers/message/i2o/i2o_block.c
416 !Idrivers/message/i2o/i2o_scsi.c
417 !Idrivers/message/i2o/i2o_proc.c
418      </sect1>
419   </chapter>
420
421   <chapter id="snddev">
422      <title>Sound Devices</title>
423 !Iinclude/sound/core.h
424 !Esound/sound_core.c
425 !Iinclude/sound/pcm.h
426 !Esound/core/pcm.c
427 !Esound/core/device.c
428 !Esound/core/info.c
429 !Esound/core/rawmidi.c
430 !Esound/core/sound.c
431 !Esound/core/memory.c
432 !Esound/core/pcm_memory.c
433 !Esound/core/init.c
434 !Esound/core/isadma.c
435 !Esound/core/control.c
436 !Esound/core/pcm_lib.c
437 !Esound/core/hwdep.c
438 !Esound/core/pcm_native.c
439 !Esound/core/memalloc.c
440 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
441 X!Isound/sound_firmware.c
442 -->
443   </chapter>
444
445   <chapter id="uart16x50">
446      <title>16x50 UART Driver</title>
447 !Iinclude/linux/serial_core.h
448 !Edrivers/serial/serial_core.c
449 !Edrivers/serial/8250.c
450   </chapter>
451
452   <chapter id="fbdev">
453      <title>Frame Buffer Library</title>
454
455      <para>
456        The frame buffer drivers depend heavily on four data structures.  
457        These structures are declared in include/linux/fb.h.  They are 
458        fb_info, fb_var_screeninfo, fb_fix_screeninfo and fb_monospecs. 
459        The last three can be made available to and from userland. 
460      </para>
461
462      <para>
463        fb_info defines the current state of a particular video card. 
464        Inside fb_info, there exists a fb_ops structure which is a 
465        collection of needed functions to make fbdev and fbcon work.
466        fb_info is only visible to the kernel.
467      </para>
468
469      <para>
470        fb_var_screeninfo is used to describe the features of a video card 
471        that are user defined.  With fb_var_screeninfo, things such as
472        depth and the resolution may be defined.
473      </para>
474
475      <para>
476        The next structure is fb_fix_screeninfo. This defines the 
477        properties of a card that are created when a mode is set and can't 
478        be changed otherwise.  A good example of this is the start of the 
479        frame buffer memory.  This "locks" the address of the frame buffer
480        memory, so that it cannot be changed or moved.
481      </para>
482
483      <para>
484        The last structure is fb_monospecs. In the old API, there was 
485        little importance for fb_monospecs. This allowed for forbidden things 
486        such as setting a mode of 800x600 on a fix frequency monitor. With 
487        the new API, fb_monospecs prevents such things, and if used 
488        correctly, can prevent a monitor from being cooked.  fb_monospecs
489        will not be useful until kernels 2.5.x.
490      </para>
491
492      <sect1><title>Frame Buffer Memory</title>
493 !Edrivers/video/fbmem.c
494      </sect1>
495 <!--
496      <sect1><title>Frame Buffer Console</title>
497 X!Edrivers/video/console/fbcon.c
498      </sect1>
499 -->
500      <sect1><title>Frame Buffer Colormap</title>
501 !Edrivers/video/fbcmap.c
502      </sect1>
503 <!-- FIXME:
504   drivers/video/fbgen.c has no docs, which stuffs up the sgml.  Comment
505   out until somebody adds docs.  KAO
506      <sect1><title>Frame Buffer Generic Functions</title>
507 X!Idrivers/video/fbgen.c
508      </sect1>
509 KAO -->
510      <sect1><title>Frame Buffer Video Mode Database</title>
511 !Idrivers/video/modedb.c
512 !Edrivers/video/modedb.c
513      </sect1>
514      <sect1><title>Frame Buffer Macintosh Video Mode Database</title>
515 !Edrivers/video/macmodes.c
516      </sect1>
517      <sect1><title>Frame Buffer Fonts</title>
518         <para>
519            Refer to the file drivers/video/console/fonts.c for more information.
520         </para>
521 <!-- FIXME: Removed for now since no structured comments in source
522 X!Idrivers/video/console/fonts.c
523 -->
524      </sect1>
525   </chapter>
526
527   <chapter id="input_subsystem">
528      <title>Input Subsystem</title>
529 !Iinclude/linux/input.h
530 !Edrivers/input/input.c
531 !Edrivers/input/ff-core.c
532 !Edrivers/input/ff-memless.c
533   </chapter>
534
535   <chapter id="spi">
536       <title>Serial Peripheral Interface (SPI)</title>
537   <para>
538         SPI is the "Serial Peripheral Interface", widely used with
539         embedded systems because it is a simple and efficient
540         interface:  basically a multiplexed shift register.
541         Its three signal wires hold a clock (SCK, often in the range
542         of 1-20 MHz), a "Master Out, Slave In" (MOSI) data line, and
543         a "Master In, Slave Out" (MISO) data line.
544         SPI is a full duplex protocol; for each bit shifted out the
545         MOSI line (one per clock) another is shifted in on the MISO line.
546         Those bits are assembled into words of various sizes on the
547         way to and from system memory.
548         An additional chipselect line is usually active-low (nCS);
549         four signals are normally used for each peripheral, plus
550         sometimes an interrupt.
551   </para>
552   <para>
553         The SPI bus facilities listed here provide a generalized
554         interface to declare SPI busses and devices, manage them
555         according to the standard Linux driver model, and perform
556         input/output operations.
557         At this time, only "master" side interfaces are supported,
558         where Linux talks to SPI peripherals and does not implement
559         such a peripheral itself.
560         (Interfaces to support implementing SPI slaves would
561         necessarily look different.)
562   </para>
563   <para>
564         The programming interface is structured around two kinds of driver,
565         and two kinds of device.
566         A "Controller Driver" abstracts the controller hardware, which may
567         be as simple as a set of GPIO pins or as complex as a pair of FIFOs
568         connected to dual DMA engines on the other side of the SPI shift
569         register (maximizing throughput).  Such drivers bridge between
570         whatever bus they sit on (often the platform bus) and SPI, and
571         expose the SPI side of their device as a
572         <structname>struct spi_master</structname>.
573         SPI devices are children of that master, represented as a
574         <structname>struct spi_device</structname> and manufactured from
575         <structname>struct spi_board_info</structname> descriptors which
576         are usually provided by board-specific initialization code.
577         A <structname>struct spi_driver</structname> is called a
578         "Protocol Driver", and is bound to a spi_device using normal
579         driver model calls.
580   </para>
581   <para>
582         The I/O model is a set of queued messages.  Protocol drivers
583         submit one or more <structname>struct spi_message</structname>
584         objects, which are processed and completed asynchronously.
585         (There are synchronous wrappers, however.)  Messages are
586         built from one or more <structname>struct spi_transfer</structname>
587         objects, each of which wraps a full duplex SPI transfer.
588         A variety of protocol tweaking options are needed, because
589         different chips adopt very different policies for how they
590         use the bits transferred with SPI.
591   </para>
592 !Iinclude/linux/spi/spi.h
593 !Fdrivers/spi/spi.c spi_register_board_info
594 !Edrivers/spi/spi.c
595   </chapter>
596
597   <chapter id="i2c">
598      <title>I<superscript>2</superscript>C and SMBus Subsystem</title>
599
600      <para>
601         I<superscript>2</superscript>C (or without fancy typography, "I2C")
602         is an acronym for the "Inter-IC" bus, a simple bus protocol which is
603         widely used where low data rate communications suffice.
604         Since it's also a licensed trademark, some vendors use another
605         name (such as "Two-Wire Interface", TWI) for the same bus.
606         I2C only needs two signals (SCL for clock, SDA for data), conserving
607         board real estate and minimizing signal quality issues.
608         Most I2C devices use seven bit addresses, and bus speeds of up
609         to 400 kHz; there's a high speed extension (3.4 MHz) that's not yet
610         found wide use.
611         I2C is a multi-master bus; open drain signaling is used to
612         arbitrate between masters, as well as to handshake and to
613         synchronize clocks from slower clients.
614      </para>
615
616      <para>
617         The Linux I2C programming interfaces support only the master
618         side of bus interactions, not the slave side.
619         The programming interface is structured around two kinds of driver,
620         and two kinds of device.
621         An I2C "Adapter Driver" abstracts the controller hardware; it binds
622         to a physical device (perhaps a PCI device or platform_device) and
623         exposes a <structname>struct i2c_adapter</structname> representing
624         each I2C bus segment it manages.
625         On each I2C bus segment will be I2C devices represented by a
626         <structname>struct i2c_client</structname>.  Those devices will
627         be bound to a <structname>struct i2c_driver</structname>,
628         which should follow the standard Linux driver model.
629         (At this writing, a legacy model is more widely used.)
630         There are functions to perform various I2C protocol operations; at
631         this writing all such functions are usable only from task context.
632      </para>
633
634      <para>
635         The System Management Bus (SMBus) is a sibling protocol.  Most SMBus
636         systems are also I2C conformant.  The electrical constraints are
637         tighter for SMBus, and it standardizes particular protocol messages
638         and idioms.  Controllers that support I2C can also support most
639         SMBus operations, but SMBus controllers don't support all the protocol
640         options that an I2C controller will.
641         There are functions to perform various SMBus protocol operations,
642         either using I2C primitives or by issuing SMBus commands to
643         i2c_adapter devices which don't support those I2C operations.
644      </para>
645
646 !Iinclude/linux/i2c.h
647 !Fdrivers/i2c/i2c-boardinfo.c i2c_register_board_info
648 !Edrivers/i2c/i2c-core.c
649   </chapter>
650
651 </book>