]> sigrok.org Git - libsigrok.git/blobdiff - src/hardware/devantech-eth008/protocol.c
output/csv: use intermediate time_t var, silence compiler warning
[libsigrok.git] / src / hardware / devantech-eth008 / protocol.c
index 84c9344cd2147c8f569de9a0e5da7a2cadf71d6d..afbbea9720ae2a61d2d8969c8f131651f18e4f1d 100644 (file)
  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  */
 
-#include <config.h>
+/*
+ * Communicate to the Devantech ETH008 relay card via TCP and Ethernet.
+ * Also supports other cards when their protocol is similar enough.
+ * USB and Modbus attached cards are not covered by this driver.
+ *
+ * See http://www.robot-electronics.co.uk/files/eth008b.pdf for device
+ * capabilities and a protocol discussion. See other devices' documents
+ * for additional features (digital input, analog input, TCP requests
+ * which ETH008 does not implement).
+ * See https://github.com/devantech/devantech_eth_python for MIT licensed
+ * Python source code which is maintained by the vendor.
+ * This sigrok driver implementation was created based on information in
+ * version 0.1.2 of the Python code (corresponds to commit 0c0080b88e29),
+ * and PDF files that are referenced in the shop's product pages (which
+ * also happen to provide ZIP archives with examples that are written
+ * using other programming languages).
+ *
+ * The device provides several means of communication: HTTP requests
+ * (as well as an interactive web form). Raw TCP communication with
+ * binary requests and responses. Text requests and responses over
+ * TCP sockets. Some of these depend on the firmware version. Version
+ * checks before command transmission is essentially non-existent in
+ * this sigrok driver implementation. Binary transmission is preferred
+ * because it is assumed that this existed in all firmware versions.
+ * The firmware interestingly accepts concurrent network connections
+ * (up to five of them, all share the same password). Which means that
+ * the peripheral's state can change even while we are controlling it.
+ *
+ * TCP communication seems to rely on network fragmentation and assumes
+ * that software stacks provide all of a request in a single receive
+ * call on the firmware side. Which works for local communication, but
+ * could become an issue when long distances and tunnels are involved.
+ * This sigrok driver also assumes complete reception within a single
+ * receive call. The short length of binary transmission helps here
+ * (the largest payloads has a length of four bytes).
+ *
+ * The lack of length specs as well as termination in the protocol
+ * (both binary as well as text variants over TCP sockets) results in
+ * the inability to synchronize to the firmware when connecting and
+ * after hiccups in an established connection. The fixed length of
+ * requests and responses for binary payloads helps a little bit,
+ * assuming that TCP connect is used to recover. The overhead of
+ * HTTP requests and responses is considered undesirable for this
+ * sigrok driver implementation. [This also means that a transport
+ * which lacks the concept of network frames cannot send passwords.]
+ * The binary transport appears to lack HELLO or NOP requests that
+ * could be used to synchronize. Firmware just would not respond to
+ * unsupported commands. Maybe a repeated sequence of identity reads
+ * combined with a read timeout could help synchronize, but only if
+ * the response is known because the model was identified before.
+ *
+ * The sigrok driver source code was phrased with the addition of more
+ * models in mind. Only few code paths require adjustment when similar
+ * variants of requests or responses are involved in the communication
+ * to relay cards that support between two and twenty channels. Chances
+ * are good, existing firmware is compatible across firmware versions,
+ * and even across hardware revisions (model upgrades). Firmware just
+ * happens to not respond to unknown requests.
+ *
+ * Support for models with differing features also was kept somehwat
+ * simple and straight forward. The mapping of digital outputs to relay
+ * numbers from the user's perspective is incomplete for those cards
+ * where users decide whether relays are attached to digital outputs.
+ * When an individual physical channel can be operated in different
+ * modes, or when its value gets presented in different formats, then
+ * these values are not synchronized. This applies for digital inputs
+ * which are the result of applying a threshold to an analog value.
+ *
+ * TODO
+ * - Add support for other models.
+ *   - The Ethernet (and Wifi) devices should work as they are with
+ *     the current implementation.
+ *     https://www.robot-electronics.co.uk/files/eth484b.pdf.
+ *   - USB could get added here with reasonable effort. Serial over
+ *     CDC is transparently supported (lack of framing prevents the
+ *     use of variable length requests or responses, but should not
+ *     apply to these models anyway). The protocol radically differs
+ *     from Ethernet variants:
+ *     https://www.robot-electronics.co.uk/files/usb-rly16b.pdf
+ *     - 0x38 get serial number, yields 8 bytes
+ *     - 0x5a get software version, yields module ID 9, 1 byte version
+ *     - 0x5b get relay states, yields 1 byte current state
+ *     - 0x5c set relay state, takes 1 byte for all 8 relays
+ *     - 0x5d get supply voltage, yields 1 byte in 0.1V steps
+ *     - 0x5e set individual relay, takes 3 more bytes: relay number,
+ *       hi/lo pulse time in 10ms steps
+ *     - for interactive use? 'd' all relays on, 'e'..'l' relay 1..8 on,
+ *       'n' all relays off, 'o'..'v' relay 1..8 off
+ *   - Modbus may or may not be a good match for this driver, or may
+ *     better be kept in yet another driver? Requests and responses
+ *     again differ from Ethernet and USB models, refer to traditional
+ *     "coils" and have their individual and grouped access.
+ *     https://www.robot-electronics.co.uk/files/mbh88.pdf
+ * - Reconsider the relation of relay channels, and digital outputs
+ *   and their analog sampling and digital input interpretation. The
+ *   current implementation is naive, assumes the simple DO/DI/AI
+ *   groups and ignores their interaction within the firmware.
+ * - Add support for password protection?
+ *   - See command 0x79 to "login" (beware of the differing return value
+ *     compared to other commands), command 0x7a to check if passwords
+ *     are involved and whether the login needs refreshing, command 0x7b
+ *     for immediate "logout" in contrast to expiration.
+ *   - Alternatively consider switching to the "text protocol" in that
+ *     use case, which can send an optional password in every request
+ *     that controls relays (command 0x3a).
+ *   - How to specify the password in applications and how to pass them
+ *     to this driver is yet another issue that needs consideration.
+ */
+
+#include "config.h"
+
+#include <string.h>
+
 #include "protocol.h"
 
-SR_PRIV int devantech_eth008_receive_data(int fd, int revents, void *cb_data)
+#define READ_TIMEOUT_MS        20
+
+enum cmd_code {
+       CMD_GET_MODULE_INFO = 0x10,
+       CMD_DIGITAL_ACTIVE = 0x20,
+       CMD_DIGITAL_INACTIVE = 0x21,
+       CMD_DIGITAL_SET_OUTPUTS = 0x23,
+       CMD_DIGITAL_GET_OUTPUTS = 0x24,
+       CMD_DIGITAL_GET_INPUTS = 0x25,
+       CMD_DIGITAL_ACTIVE_1MS = 0x26,
+       CMD_DIGITAL_INACTIVE_1MS = 0x27,
+       CMD_ANALOG_GET_INPUT = 0x32,
+       CMD_ANALOG_GET_INPUT_12BIT = 0x33,
+       CMD_ANALOG_GET_ALL_VOLTAGES = 0x34,
+       CMD_ASCII_TEXT_COMMAND = 0x3a,
+       CMD_GET_SERIAL_NUMBER = 0x77,
+       CMD_GET_SUPPLY_VOLTS = 0x78,
+       CMD_PASSWORD_ENTRY = 0x79,
+       CMD_GET_UNLOCK_TIME = 0x7a,
+       CMD_IMMEDIATE_LOGOUT = 0x7b,
+};
+
+/*
+ * Transmit a request to the relay card. Checks that all bytes get sent,
+ * short writes are considered fatal.
+ */
+static int send_request(struct sr_serial_dev_inst *ser,
+       const uint8_t *data, size_t dlen)
+{
+       int ret;
+       size_t written;
+
+       if (sr_log_loglevel_get() >= SR_LOG_SPEW) {
+               GString *txt = sr_hexdump_new(data, dlen);
+               sr_spew("TX --> %s.", txt->str);
+               sr_hexdump_free(txt);
+       }
+       ret = serial_write_blocking(ser, data, dlen, 0);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+       written = (size_t)ret;
+       if (written != dlen)
+               return SR_ERR_DATA;
+       return SR_OK;
+}
+
+/*
+ * Receive a response from the relay card. Assumes fixed size payload,
+ * considers short reads fatal.
+ */
+static int recv_response(struct sr_serial_dev_inst *ser,
+       uint8_t *data, size_t dlen)
+{
+       int ret;
+       size_t got;
+
+       ret = serial_read_blocking(ser, data, dlen, READ_TIMEOUT_MS);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+       got = (size_t)ret;
+       if (sr_log_loglevel_get() >= SR_LOG_SPEW) {
+               GString *txt = sr_hexdump_new(data, got);
+               sr_spew("<-- RX %s.", txt->str);
+               sr_hexdump_free(txt);
+       }
+       if (got != dlen)
+               return SR_ERR_DATA;
+       return SR_OK;
+}
+
+/* Send a request then receive a response. Convenience routine. */
+static int send_then_recv(struct sr_serial_dev_inst *serial,
+       const uint8_t *tx_data, size_t tx_length,
+       uint8_t *rx_data, size_t rx_length)
+{
+       int ret;
+
+       if (tx_data && tx_length) {
+               ret = send_request(serial, tx_data, tx_length);
+               if (ret != SR_OK)
+                       return ret;
+       }
+
+       if (rx_data && rx_length) {
+               ret = recv_response(serial, rx_data, rx_length);
+               if (ret != SR_OK)
+                       return ret;
+       }
+
+       return SR_OK;
+}
+
+/* Identify the relay card, gather version information details. */
+SR_PRIV int devantech_eth008_get_model(struct sr_serial_dev_inst *serial,
+       uint8_t *model_code, uint8_t *hw_version, uint8_t *fw_version)
+{
+       uint8_t req[1], *wrptr;
+       uint8_t rsp[3], v8;
+       const uint8_t *rdptr;
+       int ret;
+
+       if (model_code)
+               *model_code = 0;
+       if (hw_version)
+               *hw_version = 0;
+       if (fw_version)
+               *fw_version = 0;
+
+       wrptr = req;
+       write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_MODULE_INFO);
+       ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+       rdptr = rsp;
+
+       v8 = read_u8_inc(&rdptr);
+       if (model_code)
+               *model_code = v8;
+       v8 = read_u8_inc(&rdptr);
+       if (hw_version)
+               *hw_version = v8;
+       v8 = read_u8_inc(&rdptr);
+       if (fw_version)
+               *fw_version = v8;
+
+       return SR_OK;
+}
+
+/* Get the relay card's serial number (its MAC address). */
+SR_PRIV int devantech_eth008_get_serno(struct sr_serial_dev_inst *serial,
+       char *text_buffer, size_t text_length)
+{
+       uint8_t req[1], *wrptr;
+       uint8_t rsp[6], b;
+       const uint8_t *rdptr, *endptr;
+       size_t written;
+       int ret;
+
+       if (text_buffer && !text_length)
+               return SR_ERR_ARG;
+       if (text_buffer)
+               memset(text_buffer, 0, text_length);
+
+       wrptr = req;
+       write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_SERIAL_NUMBER);
+       ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+       rdptr = rsp;
+
+       endptr = rsp + sizeof(rsp);
+       while (rdptr < endptr && text_buffer && text_length >= 3) {
+               b = read_u8_inc(&rdptr);
+               written = snprintf(text_buffer, text_length, "%02x", b);
+               text_buffer += written;
+               text_length -= written;
+       }
+
+       return SR_OK;
+}
+
+/* Update an internal cache from the relay card's current state. */
+SR_PRIV int devantech_eth008_cache_state(const struct sr_dev_inst *sdi)
 {
-       const struct sr_dev_inst *sdi;
+       struct sr_serial_dev_inst *serial;
        struct dev_context *devc;
+       size_t rx_size;
+       uint8_t req[1], *wrptr;
+       uint8_t rsp[4];
+       const uint8_t *rdptr;
+       uint32_t have;
+       int ret;
+
+       serial = sdi->conn;
+       if (!serial)
+               return SR_ERR_ARG;
+       devc = sdi->priv;
+       if (!devc)
+               return SR_ERR_ARG;
+
+       /* Get the state of digital outputs when the model supports them. */
+       if (devc->model->ch_count_do) {
+               rx_size = devc->model->width_do;
+               if (rx_size > sizeof(rsp))
+                       return SR_ERR_NA;
+
+               wrptr = req;
+               write_u8_inc(&wrptr, CMD_DIGITAL_GET_OUTPUTS);
+               ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, rx_size);
+               if (ret != SR_OK)
+                       return ret;
+               rdptr = rsp;
+
+               switch (rx_size) {
+               case 1:
+                       have = read_u8_inc(&rdptr);
+                       break;
+               case 2:
+                       have = read_u16le_inc(&rdptr);
+                       break;
+               case 3:
+                       have = read_u24le_inc(&rdptr);
+                       break;
+               default:
+                       return SR_ERR_NA;
+               }
+               have &= devc->mask_do;
+               devc->curr_do = have;
+       }
+
+       /*
+        * Get the state of digital inputs when the model supports them.
+        * (Sending unsupported requests to unaware firmware versions
+        * yields no response. That's why requests must be conditional.)
+        *
+        * Caching the state of analog inputs is condidered undesirable.
+        * Firmware does conversion at the very moment when the request
+        * is received to get a voltage reading.
+        */
+       if (devc->model->ch_count_di) {
+               rx_size = devc->model->width_di;
+               if (rx_size > sizeof(rsp))
+                       return SR_ERR_NA;
+
+               wrptr = req;
+               write_u8_inc(&wrptr, CMD_DIGITAL_GET_INPUTS);
+               ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, rx_size);
+               if (ret != SR_OK)
+                       return ret;
+               rdptr = rsp;
+
+               switch (rx_size) {
+               case 2:
+                       have = read_u16be_inc(&rdptr);
+                       break;
+               case 4:
+                       have = read_u32be_inc(&rdptr);
+                       break;
+               default:
+                       return SR_ERR_NA;
+               }
+               have &= (1UL << devc->model->ch_count_di) - 1;
+               devc->curr_di = have;
+       }
+
+       return SR_OK;
+}
 
-       (void)fd;
+/* Query the state of an individual relay channel. */
+SR_PRIV int devantech_eth008_query_do(const struct sr_dev_inst *sdi,
+       const struct sr_channel_group *cg, gboolean *on)
+{
+       struct dev_context *devc;
+       struct channel_group_context *cgc;
+       uint32_t have;
+       int ret;
+
+       devc = sdi->priv;
+       if (!devc)
+               return SR_ERR_ARG;
+
+       /* Unconditionally update the internal cache. */
+       ret = devantech_eth008_cache_state(sdi);
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+
+       /*
+        * Only reject unexpected requests after the update. Get the
+        * individual channel's state from the cache of all channels.
+        */
+       if (!cg)
+               return SR_ERR_ARG;
+       cgc = cg->priv;
+       if (!cgc)
+               return SR_ERR_BUG;
+       if (cgc->index >= devc->model->ch_count_do)
+               return SR_ERR_ARG;
+       have = devc->curr_do;
+       have >>= cgc->index;
+       have &= 1 << 0;
+       if (on)
+               *on = have ? TRUE : FALSE;
+
+       return SR_OK;
+}
+
+/*
+ * Manipulate the state of an individual relay channel (when cg is given).
+ * Or set/clear all channels at the same time (when cg is NULL).
+ */
+SR_PRIV int devantech_eth008_setup_do(const struct sr_dev_inst *sdi,
+       const struct sr_channel_group *cg, gboolean on)
+{
+       struct sr_serial_dev_inst *serial;
+       struct dev_context *devc;
+       size_t width_do;
+       struct channel_group_context *cgc;
+       size_t number;
+       uint32_t reg;
+       uint8_t req[4], *wrptr, cmd;
+       uint8_t rsp[1], v8;
+       const uint8_t *rdptr;
+       int ret;
 
-       if (!(sdi = cb_data))
-               return TRUE;
+       serial = sdi->conn;
+       if (!serial)
+               return SR_ERR_ARG;
+       devc = sdi->priv;
+       if (!devc)
+               return SR_ERR_ARG;
+       cgc = cg ? cg->priv : NULL;
+       if (cgc && cgc->index >= devc->model->ch_count_do)
+               return SR_ERR_ARG;
 
-       if (!(devc = sdi->priv))
-               return TRUE;
+       width_do = devc->model->width_do;
+       if (1 + width_do > sizeof(req))
+               return SR_ERR_NA;
 
-       if (revents == G_IO_IN) {
-               /* TODO */
+       wrptr = req;
+       if (cgc) {
+               /* Manipulate an individual channel. */
+               cmd = on ? CMD_DIGITAL_ACTIVE : CMD_DIGITAL_INACTIVE;
+               number = cgc->number;
+               write_u8_inc(&wrptr, cmd);
+               write_u8_inc(&wrptr, number & 0xff);
+               write_u8_inc(&wrptr, 0); /* Just set/clear, no pulse. */
+       } else {
+               /* Manipulate all channels at the same time. */
+               reg = on ? devc->mask_do : 0;
+               write_u8_inc(&wrptr, CMD_DIGITAL_SET_OUTPUTS);
+               switch (width_do) {
+               case 1:
+                       write_u8_inc(&wrptr, reg & 0xff);
+                       break;
+               case 2:
+                       write_u16le_inc(&wrptr, reg & 0xffff);
+                       break;
+               case 3:
+                       write_u24le_inc(&wrptr, reg & 0xffffff);
+                       break;
+               default:
+                       return SR_ERR_NA;
+               }
        }
+       ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+       rdptr = rsp;
+
+       v8 = read_u8_inc(&rdptr);
+       if (v8 != 0)
+               return SR_ERR_DATA;
+
+       return SR_OK;
+}
+
+SR_PRIV int devantech_eth008_query_di(const struct sr_dev_inst *sdi,
+       const struct sr_channel_group *cg, gboolean *on)
+{
+       struct dev_context *devc;
+       struct channel_group_context *cgc;
+       uint32_t have;
+       int ret;
+
+       /* Unconditionally update the internal cache. */
+       ret = devantech_eth008_cache_state(sdi);
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+
+       /*
+        * Only reject unexpected requests after the update. Get the
+        * individual channel's state from the cache of all channels.
+        */
+       devc = sdi->priv;
+       if (!devc)
+               return SR_ERR_ARG;
+       if (!cg)
+               return SR_ERR_ARG;
+       cgc = cg->priv;
+       if (!cgc)
+               return SR_ERR_BUG;
+       if (cgc->index >= devc->model->ch_count_di)
+               return SR_ERR_ARG;
+       have = devc->curr_di;
+       have >>= cgc->index;
+       have &= 1 << 0;
+       if (on)
+               *on = have ? TRUE : FALSE;
+
+       return SR_OK;
+}
+
+SR_PRIV int devantech_eth008_query_ai(const struct sr_dev_inst *sdi,
+       const struct sr_channel_group *cg, uint16_t *adc_value)
+{
+       struct sr_serial_dev_inst *serial;
+       struct dev_context *devc;
+       struct channel_group_context *cgc;
+       uint8_t req[2], *wrptr;
+       uint8_t rsp[2];
+       const uint8_t *rdptr;
+       uint32_t have;
+       int ret;
+
+       serial = sdi->conn;
+       if (!serial)
+               return SR_ERR_ARG;
+       devc = sdi->priv;
+       if (!devc)
+               return SR_ERR_ARG;
+       if (!cg)
+               return SR_ERR_ARG;
+       cgc = cg->priv;
+       if (!cgc)
+               return SR_ERR_ARG;
+       if (cgc->index >= devc->model->ch_count_ai)
+               return SR_ERR_ARG;
+
+       wrptr = req;
+       write_u8_inc(&wrptr, CMD_ANALOG_GET_INPUT);
+       write_u8_inc(&wrptr, cgc->number & 0xff);
+       ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+       rdptr = rsp;
+
+       /*
+        * The interpretation of analog readings differs across models.
+        * All firmware versions provide an ADC result in BE format in
+        * a 16bit response. Some models provide 10 significant digits,
+        * others provide 12 bits. Full scale can either be 3V3 or 5V0.
+        * Some devices are 5V tolerant but won't read more than 3V3
+        * values (and clip above that full scale value). Some firmware
+        * versions support request 0x33 in addition to 0x32.
+        *
+        * This is why this implementation provides the result to the
+        * caller as a unit-less value. It is also what the firmware's
+        * web interface does.
+        */
+       have = read_u16be_inc(&rdptr);
+       if (adc_value)
+               *adc_value = have;
+
+       return SR_OK;
+}
+
+SR_PRIV int devantech_eth008_query_supply(const struct sr_dev_inst *sdi,
+       const struct sr_channel_group *cg, uint16_t *millivolts)
+{
+       struct sr_serial_dev_inst *serial;
+       uint8_t req[1], *wrptr;
+       uint8_t rsp[1];
+       const uint8_t *rdptr;
+       uint16_t have;
+       int ret;
+
+       (void)cg;
+
+       serial = sdi->conn;
+       if (!serial)
+               return SR_ERR_ARG;
+
+       wrptr = req;
+       write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_SUPPLY_VOLTS);
+       ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
+       if (ret != SR_OK)
+               return ret;
+       rdptr = rsp;
+
+       /* Gets a byte for voltage in units of 0.1V. Scale up to mV. */
+       have = read_u8_inc(&rdptr);
+       have *= 100;
+       if (millivolts)
+               *millivolts = have;
 
-       return TRUE;
+       return SR_OK;
 }