/*
 * This is free and unencumbered software released into the public domain.
 *
 * Anyone is free to copy, modify, publish, use, compile, sell, or
 * distribute this software, either in source code form or as a compiled
 * binary, for any purpose, commercial or non-commercial, and by any
 * means.
 *
 * In jurisdictions that recognize copyright laws, the author or authors
 * of this software dedicate any and all copyright interest in the
 * software to the public domain. We make this dedication for the benefit
 * of the public at large and to the detriment of our heirs and
 * successors. We intend this dedication to be an overt act of
 * relinquishment in perpetuity of all present and future rights to this
 * software under copyright law.
 *
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
 * EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
 * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.
 * IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
 * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
 * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
 * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
 *
 * For more information, please refer to <http://unlicense.org/>
 */

/* $(CROSS_COMPILE)cc -g -o aio_simple aio_simple.c -laio */

#define _DEFAULT_SOURCE /* for endian.h */

#include <endian.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdarg.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/ioctl.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/poll.h>
#include <unistd.h>
#include <stdbool.h>
#include <sys/eventfd.h>

#include "libaio.h"
#define IOCB_FLAG_RESFD         (1 << 0)

#include <linux/usb/functionfs.h>

#define BUF_LEN  8192

/*
 * cpu_to_le16/32 are used when initializing structures, a context where a
 * function call is not allowed. To solve this, we code cpu_to_le16/32 in a way
 * that allows them to be used when initializing structures.
 */

#if BYTE_ORDER == __LITTLE_ENDIAN
#define cpu_to_le16(x)  (x)
#define cpu_to_le32(x)  (x)
#else
#define cpu_to_le16(x)  ((((x) >> 8) & 0xffu) | (((x) & 0xffu) << 8))
#define cpu_to_le32(x)  \
 ((((x) & 0xff000000u) >> 24) | (((x) & 0x00ff0000u) >>  8) | \
 (((x) & 0x0000ff00u) <<  8) | (((x) & 0x000000ffu) << 24))
#endif

/******************** Descriptors and Strings *******************************/

static const struct {
 struct usb_functionfs_descs_head_v2 header;
 __le32 fs_count;
 __le32 hs_count;
 struct {
  struct usb_interface_descriptor intf;
  struct usb_endpoint_descriptor_no_audio bulk_sink;
  struct usb_endpoint_descriptor_no_audio bulk_source;
 } __attribute__ ((__packed__)) fs_descs, hs_descs;
} __attribute__ ((__packed__)) descriptors = {
 .header = {
  .magic = cpu_to_le32(FUNCTIONFS_DESCRIPTORS_MAGIC_V2),
  .flags = cpu_to_le32(FUNCTIONFS_HAS_FS_DESC |
         FUNCTIONFS_HAS_HS_DESC),
  .length = cpu_to_le32(sizeof(descriptors)),
 },
 .fs_count = cpu_to_le32(3),
 .fs_descs = {
  .intf = {
   .bLength = sizeof(descriptors.fs_descs.intf),
   .bDescriptorType = USB_DT_INTERFACE,
   .bNumEndpoints = 2,
   .bInterfaceClass = USB_CLASS_VENDOR_SPEC,
   .iInterface = 1,
  },
  .bulk_sink = {
   .bLength = sizeof(descriptors.fs_descs.bulk_sink),
   .bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
   .bEndpointAddress = 1 | USB_DIR_IN,
   .bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
  },
  .bulk_source = {
   .bLength = sizeof(descriptors.fs_descs.bulk_source),
   .bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
   .bEndpointAddress = 2 | USB_DIR_OUT,
   .bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
  },
 },
 .hs_count = cpu_to_le32(3),
 .hs_descs = {
  .intf = {
   .bLength = sizeof(descriptors.hs_descs.intf),
   .bDescriptorType = USB_DT_INTERFACE,
   .bNumEndpoints = 2,
   .bInterfaceClass = USB_CLASS_VENDOR_SPEC,
   .iInterface = 1,
  },
  .bulk_sink = {
   .bLength = sizeof(descriptors.hs_descs.bulk_sink),
   .bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
   .bEndpointAddress = 1 | USB_DIR_IN,
   .bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
   .wMaxPacketSize = cpu_to_le16(512),
  },
  .bulk_source = {
   .bLength = sizeof(descriptors.hs_descs.bulk_source),
   .bDescriptorType = USB_DT_ENDPOINT,
   .bEndpointAddress = 2 | USB_DIR_OUT,
   .bmAttributes = USB_ENDPOINT_XFER_BULK,
   .wMaxPacketSize = cpu_to_le16(512),
  },
 },
};

#define STR_INTERFACE "AIO Test"

static const struct {
 struct usb_functionfs_strings_head header;
 struct {
  __le16 code;
  const char str1[sizeof(STR_INTERFACE)];
 } __attribute__ ((__packed__)) lang0;
} __attribute__ ((__packed__)) strings = {
 .header = {
  .magic = cpu_to_le32(FUNCTIONFS_STRINGS_MAGIC),
  .length = cpu_to_le32(sizeof(strings)),
  .str_count = cpu_to_le32(1),
  .lang_count = cpu_to_le32(1),
 },
 .lang0 = {
  cpu_to_le16(0x0409), /* en-us */
  STR_INTERFACE,
 },
};

/******************** Endpoints handling *******************************/

static void display_event(struct usb_functionfs_event *event)
{
 static const char *const names[] = {
  [FUNCTIONFS_BIND] = "BIND",
  [FUNCTIONFS_UNBIND] = "UNBIND",
  [FUNCTIONFS_ENABLE] = "ENABLE",
  [FUNCTIONFS_DISABLE] = "DISABLE",
  [FUNCTIONFS_SETUP] = "SETUP",
  [FUNCTIONFS_SUSPEND] = "SUSPEND",
  [FUNCTIONFS_RESUME] = "RESUME",
 };
 switch (event->type) {
 case FUNCTIONFS_BIND:
 case FUNCTIONFS_UNBIND:
 case FUNCTIONFS_ENABLE:
 case FUNCTIONFS_DISABLE:
 case FUNCTIONFS_SETUP:
 case FUNCTIONFS_SUSPEND:
 case FUNCTIONFS_RESUME:
  printf("Event %s\n", names[event->type]);
 }
}

static void handle_ep0(int ep0, bool *ready)
{
 struct usb_functionfs_event event;
 int ret;

 struct pollfd pfds[1];
 pfds[0].fd = ep0;
 pfds[0].events = POLLIN;

 ret = poll(pfds, 1, 0);

 if (ret && (pfds[0].revents & POLLIN)) {
  ret = read(ep0, &event, sizeof(event));
  if (!ret) {
   perror("unable to read event from ep0");
   return;
  }
  display_event(&event);
  switch (event.type) {
  case FUNCTIONFS_SETUP:
   if (event.u.setup.bRequestType & USB_DIR_IN)
    write(ep0, NULL, 0);
   else
    read(ep0, NULL, 0);
   break;

  case FUNCTIONFS_ENABLE:
   *ready = true;
   break;

  case FUNCTIONFS_DISABLE:
   *ready = false;
   break;

  default:
   break;
  }
 }
}

int main(int argc, char *argv[])
{
 int i, ret;
 char *ep_path;

 int ep0;
 int ep[2];

 io_context_t ctx;

 int evfd;
 fd_set rfds;

 char *buf_in, *buf_out;
 struct iocb *iocb_in, *iocb_out;
 int req_in = 0, req_out = 0;
 bool ready;

 if (argc != 2) {
  printf("ffs directory not specified!\n");
  return 1;
 }

 ep_path = malloc(strlen(argv[1]) + 4 /* "/ep#" */ + 1 /* '\0' */);
 if (!ep_path) {
  perror("malloc");
  return 1;
 }

 /* open endpoint files */
 sprintf(ep_path, "%s/ep0", argv[1]);
 ep0 = open(ep_path, O_RDWR);
 if (ep0 < 0) {
  perror("unable to open ep0");
  return 1;
 }
 if (write(ep0, &descriptors, sizeof(descriptors)) < 0) {
  perror("unable do write descriptors");
  return 1;
 }
 if (write(ep0, &strings, sizeof(strings)) < 0) {
  perror("unable to write strings");
  return 1;
 }
 for (i = 0; i < 2; ++i) {
  sprintf(ep_path, "%s/ep%d", argv[1], i+1);
  ep[i] = open(ep_path, O_RDWR);
  if (ep[i] < 0) {
   printf("unable to open ep%d: %s\n", i+1,
          strerror(errno));
   return 1;
  }
 }

 free(ep_path);

 memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
 /* setup aio context to handle up to 2 requests */
 if (io_setup(2, &ctx) < 0) {
  perror("unable to setup aio");
  return 1;
 }

 evfd = eventfd(0, 0);
 if (evfd < 0) {
  perror("unable to open eventfd");
  return 1;
 }

 /* alloc buffers and requests */
 buf_in = malloc(BUF_LEN);
 buf_out = malloc(BUF_LEN);
 iocb_in = malloc(sizeof(*iocb_in));
 iocb_out = malloc(sizeof(*iocb_out));

 while (1) {
  FD_ZERO(&rfds);
  FD_SET(ep0, &rfds);
  FD_SET(evfd, &rfds);

  ret = select(((ep0 > evfd) ? ep0 : evfd)+1,
        &rfds, NULL, NULL, NULL);
  if (ret < 0) {
   if (errno == EINTR)
    continue;
   perror("select");
   break;
  }

  if (FD_ISSET(ep0, &rfds))
   handle_ep0(ep0, &ready);

  /* we are waiting for function ENABLE */
  if (!ready)
   continue;

  /* if something was submitted we wait for event */
  if (FD_ISSET(evfd, &rfds)) {
   uint64_t ev_cnt;
   ret = read(evfd, &ev_cnt, sizeof(ev_cnt));
   if (ret < 0) {
    perror("unable to read eventfd");
    break;
   }

   struct io_event e[2];
   /* we wait for one event */
   ret = io_getevents(ctx, 1, 2, e, NULL);
   /* if we got event */
   for (i = 0; i < ret; ++i) {
    if (e[i].obj->aio_fildes == ep[0]) {
     printf("ev=in; ret=%lu\n", e[i].res);
     req_in = 0;
    } else if (e[i].obj->aio_fildes == ep[1]) {
     printf("ev=out; ret=%lu\n", e[i].res);
     req_out = 0;
    }
   }
  }

  if (!req_in) { /* if IN transfer not requested*/
   /* prepare write request */
   io_prep_pwrite(iocb_in, ep[0], buf_in, BUF_LEN, 0);
   /* enable eventfd notification */
   iocb_in->u.c.flags |= IOCB_FLAG_RESFD;
   iocb_in->u.c.resfd = evfd;
   /* submit table of requests */
   ret = io_submit(ctx, 1, &iocb_in);
   if (ret >= 0) { /* if ret > 0 request is queued */
    req_in = 1;
    printf("submit: in\n");
   } else
    perror("unable to submit request");
  }
  if (!req_out) { /* if OUT transfer not requested */
   /* prepare read request */
   io_prep_pread(iocb_out, ep[1], buf_out, BUF_LEN, 0);
   /* enable eventfs notification */
   iocb_out->u.c.flags |= IOCB_FLAG_RESFD;
   iocb_out->u.c.resfd = evfd;
   /* submit table of requests */
   ret = io_submit(ctx, 1, &iocb_out);
   if (ret >= 0) { /* if ret > 0 request is queued */
    req_out = 1;
    printf("submit: out\n");
   } else
    perror("unable to submit request");
  }
 }

 /* free resources */

 io_destroy(ctx);

 free(buf_in);
 free(buf_out);
 free(iocb_in);
 free(iocb_out);

 for (i = 0; i < 2; ++i)
  close(ep[i]);
 close(ep0);

 return 0;
}