/*      $NetBSD: hvkbd.c,v 1.9 2021/08/07 16:19:11 thorpej Exp $        */

/*-
* Copyright (c) 2017 Microsoft Corp.
* All rights reserved.
*
* Redistribution and use in source and binary forms, with or without
* modification, are permitted provided that the following conditions
* are met:
* 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
*    notice unmodified, this list of conditions, and the following
*    disclaimer.
* 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
*    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
*    documentation and/or other materials provided with the distribution.
*
* THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR
* IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES
* OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.
* IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
* INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
* NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
* DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
* THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
* (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF
* THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
*
* $FreeBSD: head/sys/dev/hyperv/input/hv_kbd.c 317821 2017-05-05 03:28:30Z sephe $
* $FreeBSD: head/sys/dev/hyperv/input/hv_kbdc.c 320490 2017-06-30 03:01:22Z sephe $
* $FreeBSD: head/sys/dev/hyperv/input/hv_kbdc.h 316515 2017-04-05 05:01:23Z sephe $
*/

#ifdef _KERNEL_OPT
#include "opt_pckbd_layout.h"
#include "opt_wsdisplay_compat.h"
#endif /* _KERNEL_OPT */

#include <sys/cdefs.h>
__KERNEL_RCSID(0, "$NetBSD: hvkbd.c,v 1.9 2021/08/07 16:19:11 thorpej Exp $");

#include <sys/param.h>
#include <sys/systm.h>
#include <sys/device.h>
#include <sys/mutex.h>
#include <sys/kernel.h>
#include <sys/kmem.h>
#include <sys/module.h>
#include <sys/pmf.h>
#include <sys/proc.h>
#include <sys/queue.h>

#include <dev/hyperv/vmbusvar.h>
#include <dev/hyperv/hvkbdvar.h>

#include <dev/wscons/wsconsio.h>
#include <dev/wscons/wskbdvar.h>
#include <dev/wscons/wsksymdef.h>
#include <dev/wscons/wsksymvar.h>
#include <dev/pckbport/wskbdmap_mfii.h>

#define HVKBD_BUFSIZE           (4 * PAGE_SIZE)
#define HVKBD_TX_RING_SIZE      (10 * PAGE_SIZE)
#define HVKBD_RX_RING_SIZE      (10 * PAGE_SIZE)

#define HVKBD_VER_MAJOR         (1)
#define HVKBD_VER_MINOR         (0)
#define HVKBD_VERSION           ((HVKBD_VER_MAJOR << 16) | HVKBD_VER_MINOR)

enum hvkbd_msg_type {
       HVKBD_PROTO_REQUEST             = 1,
       HVKBD_PROTO_RESPONSE            = 2,
       HVKBD_PROTO_EVENT               = 3,
       HVKBD_PROTO_LED_INDICATORS      = 4
};

struct hvkbd_msg_hdr {
       uint32_t                type;
} __packed;

struct hvkbd_proto_req {
       struct hvkbd_msg_hdr    hdr;
       uint32_t                ver;
} __packed;

struct hvkbd_proto_resp {
       struct hvkbd_msg_hdr    hdr;
       uint32_t                status;
#define RESP_STATUS_ACCEPTED    __BIT(0)
} __packed;

struct keystroke {
       uint16_t                makecode;
       uint16_t                pad0;
       uint32_t                info;
#define KS_INFO_UNICODE         __BIT(0)
#define KS_INFO_BREAK           __BIT(1)
#define KS_INFO_E0              __BIT(2)
#define KS_INFO_E1              __BIT(3)
} __packed;

struct hvkbd_keystroke {
       struct hvkbd_msg_hdr    hdr;
       struct keystroke        ks;
} __packed;

struct hvkbd_keystroke_info {
       LIST_ENTRY(hvkbd_keystroke_info)        link;
       STAILQ_ENTRY(hvkbd_keystroke_info)      slink;
       struct keystroke                        ks;
};

#define HVKBD_KEYBUF_SIZE       16

struct hvkbd_softc {
       device_t                                sc_dev;

       struct vmbus_channel                    *sc_chan;
       void                                    *sc_buf;

       kmutex_t                                sc_ks_lock;
       LIST_HEAD(, hvkbd_keystroke_info)       sc_ks_free;
       STAILQ_HEAD(, hvkbd_keystroke_info)     sc_ks_queue;

       int                                     sc_enabled;
       int                                     sc_polling;
       int                                     sc_console_keyboard;
#if defined(WSDISPLAY_COMPAT_RAWKBD)
       int                                     sc_rawkbd;
#endif

       int                                     sc_connected;
       uint32_t                                sc_connect_status;

       device_t                                sc_wskbddev;
};

static int      hvkbd_match(device_t, cfdata_t, void *);
static void     hvkbd_attach(device_t, device_t, void *);

CFATTACH_DECL_NEW(hvkbd, sizeof(struct hvkbd_softc),
   hvkbd_match, hvkbd_attach, NULL, NULL);

static int      hvkbd_alloc_keybuf(struct hvkbd_softc *);
static void     hvkbd_free_keybuf(struct hvkbd_softc *);

static int      hvkbd_enable(void *, int);
static void     hvkbd_set_leds(void *, int);
static int      hvkbd_ioctl(void *, u_long, void *, int, struct lwp *);

static const struct wskbd_accessops hvkbd_accessops = {
       hvkbd_enable,
       hvkbd_set_leds,
       hvkbd_ioctl,
};

static const struct wskbd_mapdata hvkbd_keymapdata = {
       pckbd_keydesctab,
#if defined(PCKBD_LAYOUT)
       PCKBD_LAYOUT,
#else
       KB_US,
#endif
};

static int      hvkbd_connect(struct hvkbd_softc *);
static void     hvkbd_intr(void *);

static void     hvkbd_cngetc(void *, u_int *, int *);
static void     hvkbd_cnpollc(void *, int);

static const struct wskbd_consops hvkbd_consops = {
       .getc =  hvkbd_cngetc,
       .pollc = hvkbd_cnpollc,
       .bell =  NULL,
};

static int      hvkbd_is_console;

static int
hvkbd_match(device_t parent, cfdata_t cf, void *aux)
{
       struct vmbus_attach_args *aa = aux;

       if (memcmp(aa->aa_type, &hyperv_guid_kbd, sizeof(*aa->aa_type)) != 0)
               return 0;

       /* If hvkbd(4) is not console, we use pckbd(4) in Gen.1 VM. */
       if (!hvkbd_is_console && hyperv_is_gen1())
               return 0;

       return 1;
}

static void
hvkbd_attach(device_t parent, device_t self, void *aux)
{
       struct hvkbd_softc *sc = device_private(self);
       struct vmbus_attach_args *aa = aux;
       struct wskbddev_attach_args a;

       sc->sc_dev = self;
       sc->sc_chan = aa->aa_chan;

       aprint_naive("\n");
       aprint_normal(": Hyper-V Synthetic Keyboard\n");

       mutex_init(&sc->sc_ks_lock, MUTEX_DEFAULT, IPL_TTY);
       LIST_INIT(&sc->sc_ks_free);
       STAILQ_INIT(&sc->sc_ks_queue);
       hvkbd_alloc_keybuf(sc);

       sc->sc_buf = kmem_zalloc(HVKBD_BUFSIZE, KM_SLEEP);

       sc->sc_chan->ch_flags &= ~CHF_BATCHED;
       if (vmbus_channel_open(sc->sc_chan,
           HVKBD_TX_RING_SIZE + HVKBD_RX_RING_SIZE, NULL, 0, hvkbd_intr, sc)) {
               aprint_error_dev(self, "failed to open channel\n");
               goto free_buf;
       }

       if (hvkbd_connect(sc))
               goto free_buf;

       if (!pmf_device_register(self, NULL, NULL))
               aprint_error_dev(self, "couldn't establish power handler\n");

       sc->sc_console_keyboard = hvkbd_is_console;
       if (hvkbd_is_console)
               hvkbd_is_console = 0;

       if (sc->sc_console_keyboard) {
               wskbd_cnattach(&hvkbd_consops, sc, &hvkbd_keymapdata);
               hvkbd_enable(sc, 1);
       }

       a.console = sc->sc_console_keyboard;
       a.keymap = &hvkbd_keymapdata;
       a.accessops = &hvkbd_accessops;
       a.accesscookie = sc;
       sc->sc_wskbddev = config_found(self, &a, wskbddevprint, CFARGS_NONE);
       return;

free_buf:
       if (sc->sc_buf != NULL) {
               kmem_free(sc->sc_buf, HVKBD_BUFSIZE);
               sc->sc_buf = NULL;
       }
       hvkbd_free_keybuf(sc);
}

static int
hvkbd_alloc_keybuf(struct hvkbd_softc *sc)
{
       struct hvkbd_keystroke_info *ksi;
       int i;

       for (i = 0; i < HVKBD_KEYBUF_SIZE; i++) {
               ksi = kmem_zalloc(sizeof(*ksi), KM_SLEEP);
               LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_ks_free, ksi, link);
       }

       return 0;
}

static void
hvkbd_free_keybuf(struct hvkbd_softc *sc)
{
       struct hvkbd_keystroke_info *ksi;

       while ((ksi = STAILQ_FIRST(&sc->sc_ks_queue)) != NULL) {
               STAILQ_REMOVE(&sc->sc_ks_queue, ksi, hvkbd_keystroke_info,
                   slink);
               kmem_free(ksi, sizeof(*ksi));
       }
       while ((ksi = LIST_FIRST(&sc->sc_ks_free)) != NULL) {
               LIST_REMOVE(ksi, link);
               kmem_free(ksi, sizeof(*ksi));
       }
}

int
hvkbd_enable(void *v, int on)
{
       struct hvkbd_softc *sc = v;

       sc->sc_enabled = on;

       return 0;
}

static void
hvkbd_set_leds(void *v, int leds)
{
}

static int
hvkbd_ioctl(void *v, u_long cmd, void *data, int flag, struct lwp *l)
{
#if defined(WSDISPLAY_COMPAT_RAWKBD)
       struct hvkbd_softc *sc = v;
#endif

       switch (cmd) {
       case WSKBDIO_GTYPE:
               *(int *)data = WSKBD_TYPE_HYPERV;
               return 0;

       case WSKBDIO_SETLEDS:
               hvkbd_set_leds(v, *(int *)data);
               return 0;

       case WSKBDIO_GETLEDS:
               *(int *)data = 0;
               return 0;

#if defined(WSDISPLAY_COMPAT_RAWKBD)
       case WSKBDIO_SETMODE:
               sc->sc_rawkbd = (*(int *)data == WSKBD_RAW);
               return 0;
#endif
       }

       return EPASSTHROUGH;
}

static int
hvkbd_connect(struct hvkbd_softc *sc)
{
       struct hvkbd_proto_req req;
       int timo = 100;
       int error, s;

       sc->sc_connected = 0;

       memset(&req, 0, sizeof(req));
       req.hdr.type = HVKBD_PROTO_REQUEST;
       req.ver = HVKBD_VERSION;
       error = vmbus_channel_send(sc->sc_chan, &req, sizeof(req),
           0, VMBUS_CHANPKT_TYPE_INBAND, VMBUS_CHANPKT_FLAG_RC);
       if (error) {
               aprint_error_dev(sc->sc_dev, "failed to send connect: %d\n",
                   error);
               return error;
       }

       do {
               if (cold) {
                       delay(1000);
                       s = spltty();
                       hvkbd_intr(sc);
                       splx(s);
               } else
                       tsleep(sc, PRIBIO | PCATCH, "hvkbdcon",
                           uimax(1, mstohz(1)));
       } while (--timo > 0 && sc->sc_connected == 0);

       if (timo == 0 && sc->sc_connected == 0) {
               aprint_error_dev(sc->sc_dev, "connect timed out\n");
               return ETIMEDOUT;
       }

       if (!(sc->sc_connect_status & RESP_STATUS_ACCEPTED)) {
               aprint_error_dev(sc->sc_dev, "protocol request failed\n");
               return ENODEV;
       }

       return 0;
}

static int
hvkbd_keybuf_add_keystroke(struct hvkbd_softc *sc, const struct keystroke *ks)
{
       struct hvkbd_keystroke_info *ksi;

       mutex_enter(&sc->sc_ks_lock);
       ksi = LIST_FIRST(&sc->sc_ks_free);
       if (ksi != NULL) {
               LIST_REMOVE(ksi, link);
               ksi->ks = *ks;
               STAILQ_INSERT_TAIL(&sc->sc_ks_queue, ksi, slink);
       }
       mutex_exit(&sc->sc_ks_lock);

       return (ksi != NULL) ? 0 : 1;
}

static int
hvkbd_decode(struct hvkbd_softc *sc, u_int *type, int *scancode)
{
       struct hvkbd_keystroke_info *ksi;
       struct keystroke ks;

       mutex_enter(&sc->sc_ks_lock);
       ksi = STAILQ_FIRST(&sc->sc_ks_queue);
       if (ksi != NULL) {
               STAILQ_REMOVE_HEAD(&sc->sc_ks_queue, slink);
               ks = ksi->ks;
               LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_ks_free, ksi, link);
       }
       mutex_exit(&sc->sc_ks_lock);

       if (ksi == NULL)
               return 0;

       /*
        * XXX: Hyper-V host send unicode to VM through 'Type clipboard text',
        * the mapping from unicode to scancode depends on the keymap.
        * It is so complicated that we do not plan to support it yet.
        */
       if (ks.info & KS_INFO_UNICODE)
               return 0;

       *type = (ks.info & KS_INFO_BREAK) ?
           WSCONS_EVENT_KEY_UP : WSCONS_EVENT_KEY_DOWN;
       *scancode = ks.makecode;
       return 1;
}

#if defined(WSDISPLAY_COMPAT_RAWKBD)
static int
hvkbd_encode(struct hvkbd_softc *sc, u_char *buf, int *len)
{
       struct hvkbd_keystroke_info *ksi;
       struct keystroke ks;
       int i;

       mutex_enter(&sc->sc_ks_lock);
       ksi = STAILQ_FIRST(&sc->sc_ks_queue);
       if (ksi != NULL) {
               STAILQ_REMOVE_HEAD(&sc->sc_ks_queue, slink);
               ks = ksi->ks;
               LIST_INSERT_HEAD(&sc->sc_ks_free, ksi, link);
       }
       mutex_exit(&sc->sc_ks_lock);

       if (ksi == NULL)
               return 0;

       /*
        * XXX: Hyper-V host send unicode to VM through 'Type clipboard text',
        * the mapping from unicode to scancode depends on the keymap.
        * It is so complicated that we do not plan to support it yet.
        */
       if (ks.info & KS_INFO_UNICODE)
               return 0;

       i = 0;
       if (ks.info & (KS_INFO_E0|KS_INFO_E1)) {
               if (ks.info & KS_INFO_E0)
                       buf[i++] = 0xe0;
               else
                       buf[i++] = 0xe1;
       }
       if (ks.info & KS_INFO_BREAK)
               buf[i++] = (u_char)ks.makecode & 0x80;
       else
               buf[i++] = (u_char)ks.makecode;

       KDASSERT(i <= *len);
       *len = i;

       return 1;
}
#endif

static void
hvkbd_intr(void *xsc)
{
       struct hvkbd_softc *sc = xsc;
       struct vmbus_chanpkt_hdr *cph;
       const struct hvkbd_msg_hdr *hdr;
       const struct hvkbd_proto_resp *rsp;
       const struct hvkbd_keystroke *ks;
       uint64_t rid;
       uint32_t rlen;
       u_int type;
       int key, error;

       for (;;) {
               error = vmbus_channel_recv(sc->sc_chan, sc->sc_buf,
                   HVKBD_BUFSIZE, &rlen, &rid, 1);
               if (error != 0 || rlen == 0) {
                       if (error != EAGAIN)
                               device_printf(sc->sc_dev,
                                   "failed to receive a reply packet\n");
                       return;
               }

               cph = (struct vmbus_chanpkt_hdr *)sc->sc_buf;
               switch (cph->cph_type) {
               case VMBUS_CHANPKT_TYPE_INBAND:
                       hdr = VMBUS_CHANPKT_CONST_DATA(cph);
                       if (rlen < sizeof(*hdr)) {
                               device_printf(sc->sc_dev, "Illegal packet\n");
                               continue;
                       }

                       switch (hdr->type) {
                       case HVKBD_PROTO_RESPONSE:
                               if (!sc->sc_connected) {
                                       rsp = VMBUS_CHANPKT_CONST_DATA(cph);
                                       if (rlen < sizeof(*rsp)) {
                                               device_printf(sc->sc_dev,
                                                   "Illegal resp packet\n");
                                               break;
                                       }
                                       sc->sc_connect_status = rsp->status;
                                       sc->sc_connected = 1;
                                       wakeup(sc);
                               }
                               break;

                       case HVKBD_PROTO_EVENT:
                               if (sc->sc_wskbddev == NULL || !sc->sc_enabled)
                                       break;

                               ks = VMBUS_CHANPKT_CONST_DATA(cph);
                               hvkbd_keybuf_add_keystroke(sc, &ks->ks);
                               if (sc->sc_polling)
                                       break;

#if defined(WSDISPLAY_COMPAT_RAWKBD)
                               if (sc->sc_rawkbd) {
                                       u_char buf[2];
                                       int len;

                                       len = sizeof(buf);
                                       if (hvkbd_encode(sc, buf, &len)) {
                                               wskbd_rawinput(sc->sc_wskbddev,
                                                   buf, len);
                                       }
                                       break;
                               }
#endif
                               if (hvkbd_decode(sc, &type, &key))
                                       wskbd_input(sc->sc_wskbddev, type, key);
                               break;

                       case HVKBD_PROTO_REQUEST:
                       case HVKBD_PROTO_LED_INDICATORS:
                               device_printf(sc->sc_dev,
                                   "unhandled message: %d\n", hdr->type);
                               break;

                       default:
                               device_printf(sc->sc_dev,
                                   "unknown message: %d\n", hdr->type);
                               break;
                       }
                       break;

               case VMBUS_CHANPKT_TYPE_COMP:
               case VMBUS_CHANPKT_TYPE_RXBUF:
                       device_printf(sc->sc_dev, "unhandled event: %d\n",
                           cph->cph_type);
                       break;

               default:
                       device_printf(sc->sc_dev, "unknown event: %d\n",
                           cph->cph_type);
                       break;
               }
       }
}

int
hvkbd_cnattach(void)
{

       hvkbd_is_console = 1;

       return 0;
}

static void
hvkbd_cngetc(void *v, u_int *type, int *data)
{
       struct hvkbd_softc *sc = v;

       while (!hvkbd_decode(sc, type, data))
               hvkbd_intr(sc);
}

static void
hvkbd_cnpollc(void *v, int on)
{
       struct hvkbd_softc *sc = v;

       sc->sc_polling = on;
}

MODULE(MODULE_CLASS_DRIVER, hvkbd, "vmbus");

#ifdef _MODULE
#include "ioconf.c"
#endif

static int
hvkbd_modcmd(modcmd_t cmd, void *aux)
{
       int error = 0;

       switch (cmd) {
       case MODULE_CMD_INIT:
#ifdef _MODULE
               error = config_init_component(cfdriver_ioconf_hvkbd,
                   cfattach_ioconf_hvkbd, cfdata_ioconf_hvkbd);
#endif
               break;

       case MODULE_CMD_FINI:
#ifdef _MODULE
               error = config_fini_component(cfdriver_ioconf_hvtkbd,
                   cfattach_ioconf_hvkbd, cfdata_ioconf_hvkbd);
#endif
               break;

       case MODULE_CMD_AUTOUNLOAD:
               error = EBUSY;
               break;

       default:
               error = ENOTTY;
               break;
       }

       return error;
}