]> sigrok.org Git - libsigrok.git/blob - bindings/cxx/include/libsigrok/libsigrok.hpp
65eea9e2ac08710baf43090d3eacd3ba27c443b7
[libsigrok.git] / bindings / cxx / include / libsigrok / libsigrok.hpp
1 /*
2  * This file is part of the libsigrok project.
3  *
4  * Copyright (C) 2013-2014 Martin Ling <martin-sigrok@earth.li>
5  *
6  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
8  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9  * (at your option) any later version.
10  *
11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14  * GNU General Public License for more details.
15  *
16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
17  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18  */
19
20 /**
21
22 @mainpage API Reference
23
24 Introduction
25 ------------
26
27 The sigrok++ API provides an object-oriented C++ interface to the functionality
28 in libsigrok, including automatic memory and resource management.
29
30 It is built on top of the public libsigrok C API, and is designed to be used as
31 a standalone alternative API. Programs should not mix usage of the C and C++
32 APIs; the C++ interface code needs to have full control of all C API calls for
33 resources to be managed correctly.
34
35 Memory management
36 -----------------
37
38 All runtime objects created through the C++ API are passed and accessed via
39 shared pointers, using the C++11 std::shared_ptr implementation. This means
40 that a reference count is kept for each object.
41
42 Shared pointers can be copied and assigned in a user's program, automatically
43 updating their reference count and deleting objects when they are no longer in
44 use. The C++ interface code also keeps track of internal dependencies between
45 libsigrok resources, and ensures that objects are not prematurely deleted when
46 their resources are in use by other objects.
47
48 This means that management of sigrok++ objects and their underlying libsigrok
49 resources can be treated as fully automatic. As long as all shared pointers to
50 objects are deleted or reassigned when no longer in use, all underlying
51 resources will be released at the right time.
52
53 Getting started
54 ---------------
55
56 Usage of the C++ API needs to begin with a call to sigrok::Context::create().
57 This will create the global libsigrok context and returns a shared pointer to
58 the sigrok::Context object. Methods on this object provide access to the
59 hardware drivers, input and output formats supported by the library, as well
60 as means of creating other objects such as sessions and triggers.
61
62 Error handling
63 --------------
64
65 When any libsigrok C API call returns an error, a sigrok::Error exception is
66 raised, which provides access to the error code and description.
67
68 */
69
70 #ifndef LIBSIGROK_HPP
71 #define LIBSIGROK_HPP
72
73 #include "libsigrok/libsigrok.h"
74 #include <glibmm-2.4/glibmm.h>
75
76 #include <stdexcept>
77 #include <memory>
78 #include <vector>
79 #include <map>
80
81 namespace sigrok
82 {
83
84 using namespace std;
85
86 /* Forward declarations */
87 class SR_API Error;
88 class SR_API Context;
89 class SR_API Driver;
90 class SR_API Device;
91 class SR_API HardwareDevice;
92 class SR_API Channel;
93 class SR_API EventSource;
94 class SR_API Session;
95 class SR_API ConfigKey;
96 class SR_API InputFormat;
97 class SR_API OutputFormat;
98 class SR_API LogLevel;
99 class SR_API ChannelGroup;
100 class SR_API Trigger;
101 class SR_API TriggerStage;
102 class SR_API TriggerMatch;
103 class SR_API TriggerMatchType;
104 class SR_API ChannelType;
105 class SR_API Packet;
106 class SR_API PacketPayload;
107 class SR_API PacketType;
108 class SR_API Quantity;
109 class SR_API Unit;
110 class SR_API QuantityFlag;
111 class SR_API InputFileDevice;
112 class SR_API Output;
113 class SR_API DataType;
114
115 /** Exception thrown when an error code is returned by any libsigrok call. */
116 class SR_API Error: public exception
117 {
118 public:
119         Error(int result);
120         ~Error() throw();
121         const int result;
122         const char *what() const throw();
123 };
124
125 /* Base template for most classes which wrap a struct type from libsigrok. */
126 template <class Parent, typename Struct> class SR_API StructureWrapper :
127         public enable_shared_from_this<StructureWrapper<Parent, Struct> >
128 {
129 protected:
130         /*  Parent object which owns this child object's underlying structure.
131
132                 This shared pointer will be null when this child is unused, but
133                 will be assigned to point to the parent before any shared pointer
134                 to this child is handed out to the user.
135
136                 When the reference count of this child falls to zero, this shared
137                 pointer to its parent is reset by a custom deleter on the child's
138                 shared pointer.
139
140                 This strategy ensures that the destructors for both the child and
141                 the parent are called at the correct time, i.e. only when all
142                 references to both the parent and all its children are gone. */
143         shared_ptr<Parent> parent;
144
145 public:
146         shared_ptr<StructureWrapper<Parent, Struct> >
147         get_shared_pointer(Parent *parent)
148         {
149                 this->parent = static_pointer_cast<Parent>(parent->shared_from_this());
150                 return shared_ptr<StructureWrapper<Parent, Struct> >(
151                         this, reset_parent);
152         }
153         shared_ptr<StructureWrapper<Parent, Struct> >
154         get_shared_pointer(shared_ptr<Parent> parent)
155         {
156                 this->parent = parent;
157                 return shared_ptr<StructureWrapper<Parent, Struct> >(
158                         this, reset_parent);
159         }
160 protected:
161         static void reset_parent(StructureWrapper<Parent, Struct> *object)
162         {
163                 object->parent.reset();
164         }
165
166         Struct *structure;
167
168         StructureWrapper<Parent, Struct>(Struct *structure) :
169                 structure(structure)
170         {
171         }
172 };
173
174 /** Type of log callback */
175 typedef function<void(const LogLevel *, string message)> LogCallbackFunction;
176
177 /** The global libsigrok context */
178 class SR_API Context : public enable_shared_from_this<Context>
179 {
180 public:
181         /** Create new context */
182         static shared_ptr<Context> create();
183         /** libsigrok package version. */
184         string get_package_version();
185         /** libsigrok library version. */
186         string get_lib_version();
187         /** Available hardware drivers, indexed by name. */
188         map<string, shared_ptr<Driver> > get_drivers();
189         /** Available input formats, indexed by name. */
190         map<string, shared_ptr<InputFormat> > get_input_formats();
191         /** Available output formats, indexed by name. */
192         map<string, shared_ptr<OutputFormat> > get_output_formats();
193         /** Current log level. */
194         const LogLevel *get_log_level();
195         /** Set the log level. */
196         void set_log_level(const LogLevel *level);
197         /** Current log domain. */
198         string get_log_domain();
199         /** Set the log domain. */
200         void set_log_domain(string value);
201         /** Set the log callback. */
202         void set_log_callback(LogCallbackFunction callback);
203         /** Set the log callback to the default handler. */
204         void set_log_callback_default();
205         /** Create a new session. */
206         shared_ptr<Session> create_session();
207         /** Load a saved session. */
208         shared_ptr<Session> load_session(string filename);
209         /** Create a new trigger. */
210         shared_ptr<Trigger> create_trigger(string name);
211 protected:
212         struct sr_context *structure;
213         map<string, Driver *> drivers;
214         map<string, InputFormat *> input_formats;
215         map<string, OutputFormat *> output_formats;
216         Session *session;
217         LogCallbackFunction log_callback;
218         Context();
219         ~Context();
220         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
221         class Deleter
222         {
223         public:
224                 void operator()(Context *context) { delete context; }
225         };
226         friend class Deleter;
227         friend class Session;
228         friend class Driver;
229 };
230
231 /** A hardware driver provided by the library */
232 class SR_API Driver : public StructureWrapper<Context, struct sr_dev_driver>
233 {
234 public:
235         /** Name of this driver. */
236         string get_name();
237         /** Long name for this driver. */
238         string get_long_name();
239         /** Scan for devices and return a list of devices found. */
240         vector<shared_ptr<HardwareDevice> > scan(
241                 map<const ConfigKey *, Glib::VariantBase> options = {});
242 protected:
243         bool initialized;
244         vector<HardwareDevice *> devices;
245         Driver(struct sr_dev_driver *structure);
246         ~Driver();
247         friend class Context;
248         friend class HardwareDevice;
249         friend class ChannelGroup;
250 };
251
252 /** An object that can be configured. */
253 class SR_API Configurable
254 {
255 public:
256         /** Read configuration for the given key. */
257         Glib::VariantBase config_get(const ConfigKey *key);
258         /** Set configuration for the given key to a specified value. */
259         void config_set(const ConfigKey *key, Glib::VariantBase value);
260         /** Enumerate available values for the given configuration key. */
261         Glib::VariantBase config_list(const ConfigKey *key);
262 protected:
263         Configurable(
264                 struct sr_dev_driver *driver,
265                 struct sr_dev_inst *sdi,
266                 struct sr_channel_group *channel_group);
267         virtual ~Configurable();
268         struct sr_dev_driver *config_driver;
269         struct sr_dev_inst *config_sdi;
270         struct sr_channel_group *config_channel_group;
271 };
272
273 /** A generic device, either hardware or virtual */
274 class SR_API Device :
275         public Configurable,
276         public StructureWrapper<Context, struct sr_dev_inst>
277 {
278 public:
279         /** Vendor name for this device. */
280         string get_vendor();
281         /** Model name for this device. */
282         string get_model();
283         /** Version string for this device. */
284         string get_version();
285         /** List of the channels available on this device. */
286         vector<shared_ptr<Channel> > get_channels();
287         /** Open device. */
288         void open();
289         /** Close device. */
290         void close();
291 protected:
292         Device(struct sr_dev_inst *structure);
293         ~Device();
294         vector<Channel *> channels;
295         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
296         class Deleter
297         {
298         public:
299                 void operator()(Device *device) { delete device; }
300         };
301         friend class Deleter;
302         friend class Session;
303         friend class Channel;
304         friend class ChannelGroup;
305         friend class Output;
306 };
307
308 /** A real hardware device, connected via a driver */
309 class SR_API HardwareDevice : public Device
310 {
311 public:
312         /** Driver providing this device. */
313         shared_ptr<Driver> get_driver();
314         /** Channel groups available on this device, indexed by name. */
315         map<string, shared_ptr<ChannelGroup> > get_channel_groups();
316 protected:
317         HardwareDevice(Driver *driver, struct sr_dev_inst *structure);
318         ~HardwareDevice();
319         Driver *driver;
320         map<string, ChannelGroup *> channel_groups;
321         friend class Driver;
322         friend class ChannelGroup;
323 };
324
325 /** A channel on a device */
326 class SR_API Channel : public StructureWrapper<Device, struct sr_channel>
327 {
328 public:
329         /** Current name of this channel. */
330         string get_name();
331         /** Set the name of this channel. */
332         void set_name(string name);
333         /** Type of this channel. */
334         const ChannelType *get_type();
335         /** Enabled status of this channel. */
336         bool get_enabled();
337         /** Set the enabled status of this channel. */
338         void set_enabled(bool value);
339 protected:
340         Channel(struct sr_channel *structure);
341         ~Channel();
342         const ChannelType * const type;
343         friend class Device;
344         friend class ChannelGroup;
345         friend class Session;
346         friend class TriggerStage;
347 };
348
349 /** A group of channels on a device, which share some configuration */
350 class SR_API ChannelGroup :
351         public StructureWrapper<HardwareDevice, struct sr_channel_group>,
352         public Configurable
353 {
354 public:
355         /** Name of this channel group. */
356         string get_name();
357         /** List of the channels in this group. */
358         vector<shared_ptr<Channel> > get_channels();
359 protected:
360         ChannelGroup(HardwareDevice *device, struct sr_channel_group *structure);
361         ~ChannelGroup();
362         vector<Channel *> channels;
363         friend class HardwareDevice;
364 };
365
366 /** A trigger configuration */
367 class SR_API Trigger : public enable_shared_from_this<Trigger>
368 {
369 public:
370         string get_name();
371         vector<shared_ptr<TriggerStage> > get_stages();
372         shared_ptr<TriggerStage> add_stage();
373 protected:
374         Trigger(shared_ptr<Context> context, string name);
375         ~Trigger();
376         struct sr_trigger *structure;
377         shared_ptr<Context> context;
378         vector<TriggerStage *> stages;
379         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
380         class Deleter
381         {
382         public:
383                 void operator()(Trigger *trigger) { delete trigger; }
384         };
385         friend class Context;
386         friend class Session;
387 };
388
389 /** A stage in a trigger configuration */
390 class SR_API TriggerStage : public StructureWrapper<Trigger, struct sr_trigger_stage>
391 {
392 public:
393         int get_number();
394         vector<shared_ptr<TriggerMatch> > get_matches();
395         void add_match(shared_ptr<Channel> channel, const TriggerMatchType *type);
396         void add_match(shared_ptr<Channel> channel, const TriggerMatchType *type, float value);
397 protected:
398         vector<TriggerMatch *> matches;
399         TriggerStage(struct sr_trigger_stage *structure);
400         ~TriggerStage();
401         friend class Trigger;
402 };
403
404 /** A match condition in a trigger configuration  */
405 class SR_API TriggerMatch : public StructureWrapper<TriggerStage, struct sr_trigger_match>
406 {
407 public:
408         shared_ptr<Channel> get_channel();
409         const TriggerMatchType *get_type();
410         float get_value();
411 protected:
412         TriggerMatch(struct sr_trigger_match *structure, shared_ptr<Channel> channel);
413         ~TriggerMatch();
414         shared_ptr<Channel> channel;
415         friend class TriggerStage;
416 };
417
418 /** Type of datafeed callback */
419 typedef function<void(shared_ptr<Device>, shared_ptr<Packet>)>
420         DatafeedCallbackFunction;
421
422 /* Data required for C callback function to call a C++ datafeed callback */
423 class SR_PRIV DatafeedCallbackData
424 {
425 public:
426         void run(const struct sr_dev_inst *sdi,
427                 const struct sr_datafeed_packet *pkt);
428 protected:
429         DatafeedCallbackFunction callback;
430         DatafeedCallbackData(Session *session,
431                 DatafeedCallbackFunction callback);
432         Session *session;
433         friend class Session;
434 };
435
436 /** Type of source callback */
437 typedef function<bool(Glib::IOCondition)>
438         SourceCallbackFunction;
439
440 /* Data required for C callback function to call a C++ source callback */
441 class SR_PRIV SourceCallbackData
442 {
443 public:
444         bool run(int revents);
445 protected:
446         SourceCallbackData(shared_ptr<EventSource> source);
447         shared_ptr<EventSource> source;
448         friend class Session;
449 };
450
451 /** An I/O event source */
452 class SR_API EventSource
453 {
454 public:
455         /** Create an event source from a file descriptor. */
456         static shared_ptr<EventSource> create(int fd, Glib::IOCondition events,
457                 int timeout, SourceCallbackFunction callback);
458         /** Create an event source from a Glib::PollFD */
459         static shared_ptr<EventSource> create(Glib::PollFD pollfd, int timeout,
460                 SourceCallbackFunction callback);
461         /** Create an event source from a Glib::IOChannel */
462         static shared_ptr<EventSource> create(
463                 Glib::RefPtr<Glib::IOChannel> channel, Glib::IOCondition events,
464                 int timeout, SourceCallbackFunction callback);
465 protected:
466         EventSource(int timeout, SourceCallbackFunction callback);
467         ~EventSource();
468         enum source_type {
469                 SOURCE_FD,
470                 SOURCE_POLLFD,
471                 SOURCE_IOCHANNEL
472         } type;
473         int fd;
474         Glib::PollFD pollfd;
475         Glib::RefPtr<Glib::IOChannel> channel;
476         Glib::IOCondition events;
477         int timeout;
478         SourceCallbackFunction callback;
479         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
480         class Deleter
481         {
482         public:
483                 void operator()(EventSource *source) { delete source; }
484         };
485         friend class Deleter;
486         friend class Session;
487         friend class SourceCallbackData;
488 };
489
490 /** A sigrok session */
491 class SR_API Session 
492 {
493 public:
494         /** Add a device to this session. */
495         void add_device(shared_ptr<Device> device);
496         /** List devices attached to this session. */
497         vector<shared_ptr<Device> > get_devices();
498         /** Remove all devices from this session. */
499         void remove_devices();
500         /** Add a datafeed callback to this session. */
501         void add_datafeed_callback(DatafeedCallbackFunction callback);
502         /** Remove all datafeed callbacks from this session. */
503         void remove_datafeed_callbacks();
504         /** Add an event source. */
505         void add_source(shared_ptr<EventSource> source);
506         /** Remove an event source. */
507         void remove_source(shared_ptr<EventSource> source);
508         /** Start the session. */
509         void start();
510         /** Run the session event loop. */
511         void run();
512         /** Stop the session. */
513         void stop();
514         /** Begin saving session to a file. */
515         void begin_save(string filename);
516         /** Append a packet to the session file being saved. */
517         void append(shared_ptr<Device> device, shared_ptr<Packet> packet);
518         /** Get current trigger setting. */
519         shared_ptr<Trigger> get_trigger();
520         /** Set trigger setting. */
521         void set_trigger(shared_ptr<Trigger> trigger);
522 protected:
523         Session(shared_ptr<Context> context);
524         Session(shared_ptr<Context> context, string filename);
525         ~Session();
526         struct sr_session *structure;
527         const shared_ptr<Context> context;
528         map<const struct sr_dev_inst *, shared_ptr<Device> > devices;
529         vector<DatafeedCallbackData *> datafeed_callbacks;
530         map<shared_ptr<EventSource>, SourceCallbackData *> source_callbacks;
531         bool saving;
532         bool save_initialized;
533         string save_filename;
534         uint64_t save_samplerate;
535         shared_ptr<Trigger> trigger;
536         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
537         class Deleter
538         {
539         public:
540                 void operator()(Session *session) { delete session; }
541         };
542         friend class Deleter;
543         friend class Context;
544         friend class DatafeedCallbackData;
545 };
546
547 /** A packet on the session datafeed */
548 class SR_API Packet
549 {
550 public:
551         /** Type of this packet. */
552         const PacketType *get_type();
553         /** Payload of this packet. */
554         PacketPayload *get_payload();
555 protected:
556         Packet(const struct sr_datafeed_packet *structure);
557         ~Packet();
558         const struct sr_datafeed_packet *structure;
559         PacketPayload *payload;
560         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
561         class Deleter
562         {
563         public:
564                 void operator()(Packet *packet) { delete packet; }
565         };
566         friend class Deleter;
567         friend class Session;
568         friend class Output;
569         friend class DatafeedCallbackData;
570 };
571
572 /** Abstract base class for datafeed packet payloads */
573 class SR_API PacketPayload
574 {
575 protected:
576         PacketPayload();
577         virtual ~PacketPayload() = 0;
578         virtual void *get_data() = 0;
579         virtual size_t get_data_size() = 0;
580         friend class Packet;
581         friend class Output;
582 };
583
584 /** Payload of a datafeed packet with logic data */
585 class SR_API Logic : public PacketPayload
586 {
587 protected:
588         Logic(const struct sr_datafeed_logic *structure);
589         ~Logic();
590         const struct sr_datafeed_logic *structure;
591         vector<uint8_t> data;
592         void *get_data();
593         size_t get_data_size();
594         friend class Packet;
595 };
596
597 /** Payload of a datafeed packet with analog data */
598 class SR_API Analog : public PacketPayload
599 {
600 public:
601         /** Number of samples in this packet. */
602         unsigned int get_num_samples();
603         /** Measured quantity of the samples in this packet. */
604         const Quantity *get_mq();
605         /** Unit of the samples in this packet. */
606         const Unit *get_unit();
607         /** Measurement flags associated with the samples in this packet. */
608         vector<const QuantityFlag *> get_mq_flags();
609 protected:
610         Analog(const struct sr_datafeed_analog *structure);
611         ~Analog();
612         const struct sr_datafeed_analog *structure;
613         void *get_data();
614         size_t get_data_size();
615         friend class Packet;
616 };
617
618 /** An input format supported by the library */
619 class SR_API InputFormat :
620         public StructureWrapper<Context, struct sr_input_format>
621 {
622 public:
623         /** Name of this input format. */
624         string get_name();
625         /** Description of this input format. */
626         string get_description();
627         /** Check whether a given file matches this input format. */
628         bool format_match(string filename);
629         /** Open a file using this input format. */
630         shared_ptr<InputFileDevice> open_file(string filename,
631                 map<string, string> options = {});
632 protected:
633         InputFormat(struct sr_input_format *structure);
634         ~InputFormat();
635         friend class Context;
636         friend class InputFileDevice;
637 };
638
639 /** A virtual device associated with an input file */
640 class SR_API InputFileDevice : public Device
641 {
642 public:
643         /** Load data from file. */
644         void load();
645 protected:
646         InputFileDevice(shared_ptr<InputFormat> format,
647                 struct sr_input *input, string filename);
648         ~InputFileDevice();
649         struct sr_input *input;
650         shared_ptr<InputFormat> format;
651         string filename;
652         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
653         class Deleter
654         {
655         public:
656                 void operator()(InputFileDevice *device) { delete device; }
657         };
658         friend class Deleter;
659         friend class InputFormat;
660 };
661
662 /** An output format supported by the library */
663 class SR_API OutputFormat :
664         public StructureWrapper<Context, struct sr_output_format>
665 {
666 public:
667         /** Name of this output format. */
668         string get_name();
669         /** Description of this output format. */
670         string get_description();
671         /** Create an output using this format. */
672         shared_ptr<Output> create_output(shared_ptr<Device> device, map<string, string> options = {});
673 protected:
674         OutputFormat(struct sr_output_format *structure);
675         ~OutputFormat();
676         friend class Context;
677         friend class Output;
678 };
679
680 /** An output instance (an output format applied to a device) */
681 class SR_API Output
682 {
683 public:
684         /** Update output with data from the given packet. */
685         string receive(shared_ptr<Packet> packet);
686 protected:
687         Output(shared_ptr<OutputFormat> format, shared_ptr<Device> device);
688         Output(shared_ptr<OutputFormat> format,
689                 shared_ptr<Device> device, map<string, string> options);
690         ~Output();
691         struct sr_output *structure;
692         const shared_ptr<OutputFormat> format;
693         const shared_ptr<Device> device;
694         const map<string, string> options;
695         /** Deleter needed to allow shared_ptr use with protected destructor. */
696         class Deleter
697         {
698         public:
699                 void operator()(Output *output) { delete output; }
700         };
701         friend class Deleter;
702         friend class OutputFormat;
703 };
704
705 /** Base class for objects which wrap an enumeration value from libsigrok */
706 template <typename T> class SR_API EnumValue
707 {
708 public:
709         /** The enum constant associated with this value. */
710         T get_id() const { return id; }
711         /** The name associated with this value. */
712         string get_name() const { return name; }
713 protected:
714         EnumValue(T id, const char name[]) : id(id), name(name) {}
715         ~EnumValue() {}
716         const T id;
717         const string name;
718 };
719
720 #include "enums.hpp"
721
722 }
723
724 #endif // LIBSIGROK_HPP