src/hardware/devantech-eth008/protocol.c

   1 /*
   2  * This file is part of the libsigrok project.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2023 Gerhard Sittig <gerhard.sittig@gmx.net>
   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  * Communicate to the Devantech ETH008 relay card via TCP and Ethernet.
  22  *
  23  * See http://www.robot-electronics.co.uk/files/eth008b.pdf for device
  24  * capabilities and a protocol discussion.
  25  * See https://github.com/devantech/devantech_eth_python for Python
  26  * source code which is maintained by the vendor.
  27  *
  28  * The device provides several means of communication: HTTP requests
  29  * (as well as an interactive web form). Raw TCP communication with
  30  * binary requests and responses. Text requests and responses over
  31  * TCP sockets. Some of these depend on the firmware version. Version
  32  * checks before command transmission is essentially non-existent in
  33  * this sigrok driver implementation. Binary transmission is preferred
  34  * because it is assumed that this existed in all firmware versions.
  35  * The firmware interestingly accepts concurrent network connections
  36  * (up to five of them, all share the same password). Which means that
  37  * the peripheral's state can change even while we control it.
  38  *
  39  * It's assumed that WLAN models differ from Ethernet devices in terms
  40  * of their hardware, but TCP communication should not bother about the
  41  * underlying physics, and WLAN cards can re-use model IDs and firmware
  42  * implementations. Given sigrok's abstraction of the serial transport
  43  * those cards could also be attached by means of COM ports.
  44  *
  45  * TCP communication seems to rely on network fragmentation and assumes
  46  * that software stacks provide all of a request in a single receive
  47  * call on the firmware side. Which works for local communication, but
  48  * could become an issue when long distances and tunnels are involved.
  49  * This sigrok driver also assumes complete reception within a single
  50  * receive call. The short length of binary transmission helps here
  51  * (the largest payloads has a length of three bytes).
  52  *
  53  * The lack of length specs as well as termination in the protocol
  54  * (both binary as well as text variants over TCP sockets) results in
  55  * the inability to synchronize to the firmware when connecting and
  56  * after hiccups in an established connection. The fixed length of
  57  * requests and responses for binary payloads helps a little bit,
  58  * assuming that TCP connect is used to recover. The overhead of
  59  * HTTP requests and responses is considered undesirable for this
  60  * sigrok driver implementation. [This also means that a transport
  61  * which lacks the concept of network frames cannot send passwords.]
  62  * The binary transport appears to lack HELLO or NOP requests that
  63  * could be used to synchronize. Firmware just would not respond to
  64  * unsupported commands. Maybe a repeated sequence of identity reads
  65  * combined with a read timeout could help synchronize, but only if
  66  * the response is known because the model was identified before.
  67  *
  68  * The sigrok driver source code was phrased with the addition of more
  69  * models in mind. Only few code paths require adjustment when similar
  70  * variants of requests or responses are involved in the communication
  71  * to relay cards that support between two and twenty channels. Chances
  72  * are good, existing firmware is compatible across firmware versions,
  73  * and even across hardware revisions (model upgrades). Firmware just
  74  * happens to not respond to unknown requests.
  75  *
  76  * TODO
  77  * - Add support for other models. Currently exclusively supports the
  78  *   ETH008-B model which was used during implementation of the driver.
  79  * - Add support for password protection?
  80  *   - See command 0x79 to "login" (beware of the differing return value
  81  *     compared to other commands), command 0x7a to check if passwords
  82  *     are involved and whether the login needs refreshing, command 0x7b
  83  *     for immediate "logout" in contrast to expiration.
  84  *   - Alternatively consider switching to the "text protocol" in that
  85  *     use case, which can send an optional password in every request
  86  *     that controls relays (command 0x3a).
  87  *   - How to specify the password in applications and how to pass them
  88  *     to this driver is yet another issue that needs consideration.
  89  */
  90
  91 #include "config.h"
  92
  93 #include <string.h>
  94
  95 #include "protocol.h"
  96
  97 #define READ_TIMEOUT_MS 20
  98
  99 enum cmd_code {
 100         CMD_GET_MODULE_INFO = 0x10,
 101         CMD_DIGITAL_ACTIVE = 0x20,
 102         CMD_DIGITAL_INACTIVE = 0x21,
 103         CMD_DIGITAL_SET_OUTPUTS = 0x23,
 104         CMD_DIGITAL_GET_OUTPUTS = 0x24,
 105         CMD_ASCII_TEXT_COMMAND = 0x3a,
 106         CMD_GET_SERIAL_NUMBER = 0x77,
 107         CMD_GET_SUPPLY_VOLTS = 0x78,
 108         CMD_PASSWORD_ENTRY = 0x79,
 109         CMD_GET_UNLOCK_TIME = 0x7a,
 110         CMD_IMMEDIATE_LOGOUT = 0x7b,
 111 };
 112
 113 /*
 114  * Transmit a request to the relay card. Checks that all bytes get sent,
 115  * short writes are considered fatal.
 116  */
 117 static int send_request(struct sr_serial_dev_inst *ser,
 118         const uint8_t *data, size_t dlen)
 119 {
 120         int ret;
 121         size_t written;
 122
 123         if (sr_log_loglevel_get() >= SR_LOG_SPEW) {
 124                 GString *txt = sr_hexdump_new(data, dlen);
 125                 sr_spew("TX --> %s.", txt->str);
 126                 sr_hexdump_free(txt);
 127         }
 128         ret = serial_write_blocking(ser, data, dlen, 0);
 129         if (ret < 0)
 130                 return ret;
 131         written = (size_t)ret;
 132         if (written != dlen)
 133                 return SR_ERR_DATA;
 134         return SR_OK;
 135 }
 136
 137 /*
 138  * Receive a response from the relay card. Assumes fixed size payload,
 139  * considers short reads fatal.
 140  */
 141 static int recv_response(struct sr_serial_dev_inst *ser,
 142         uint8_t *data, size_t dlen)
 143 {
 144         int ret;
 145         size_t got;
 146
 147         ret = serial_read_blocking(ser, data, dlen, READ_TIMEOUT_MS);
 148         if (ret < 0)
 149                 return ret;
 150         got = (size_t)ret;
 151         if (sr_log_loglevel_get() >= SR_LOG_SPEW) {
 152                 GString *txt = sr_hexdump_new(data, got);
 153                 sr_spew("<-- RX %s.", txt->str);
 154                 sr_hexdump_free(txt);
 155         }
 156         if (got != dlen)
 157                 return SR_ERR_DATA;
 158         return SR_OK;
 159 }
 160
 161 /* Send a request then receive a response. Convenience routine. */
 162 static int send_then_recv(struct sr_serial_dev_inst *serial,
 163         const uint8_t *tx_data, size_t tx_length,
 164         uint8_t *rx_data, size_t rx_length)
 165 {
 166         int ret;
 167
 168         if (tx_data && tx_length) {
 169                 ret = send_request(serial, tx_data, tx_length);
 170                 if (ret != SR_OK)
 171                         return ret;
 172         }
 173
 174         if (rx_data && rx_length) {
 175                 ret = recv_response(serial, rx_data, rx_length);
 176                 if (ret != SR_OK)
 177                         return ret;
 178         }
 179
 180         return SR_OK;
 181 }
 182
 183 /* Identify the relay card, gather version information details. */
 184 SR_PRIV int devantech_eth008_get_model(struct sr_serial_dev_inst *serial,
 185         uint8_t *model_code, uint8_t *hw_version, uint8_t *fw_version)
 186 {
 187         uint8_t req[1], *wrptr;
 188         uint8_t rsp[3], v8;
 189         const uint8_t *rdptr;
 190         int ret;
 191
 192         if (model_code)
 193                 *model_code = 0;
 194         if (hw_version)
 195                 *hw_version = 0;
 196         if (fw_version)
 197                 *fw_version = 0;
 198
 199         wrptr = req;
 200         write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_MODULE_INFO);
 201         ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
 202         if (ret != SR_OK)
 203                 return ret;
 204         rdptr = rsp;
 205
 206         v8 = read_u8_inc(&rdptr);
 207         if (model_code)
 208                 *model_code = v8;
 209         v8 = read_u8_inc(&rdptr);
 210         if (hw_version)
 211                 *hw_version = v8;
 212         v8 = read_u8_inc(&rdptr);
 213         if (fw_version)
 214                 *fw_version = v8;
 215
 216         return SR_OK;
 217 }
 218
 219 /* Get the relay card's serial number (its MAC address). */
 220 SR_PRIV int devantech_eth008_get_serno(struct sr_serial_dev_inst *serial,
 221         char *text_buffer, size_t text_length)
 222 {
 223         uint8_t req[1], *wrptr;
 224         uint8_t rsp[6], b;
 225         const uint8_t *rdptr, *endptr;
 226         size_t written;
 227         int ret;
 228
 229         if (text_buffer && !text_length)
 230                 return SR_ERR_ARG;
 231         if (text_buffer)
 232                 memset(text_buffer, 0, text_length);
 233
 234         wrptr = req;
 235         write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_SERIAL_NUMBER);
 236         ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
 237         if (ret != SR_OK)
 238                 return ret;
 239         rdptr = rsp;
 240
 241         endptr = rsp + sizeof(rsp);
 242         while (rdptr < endptr && text_buffer && text_length >= 3) {
 243                 b = read_u8_inc(&rdptr);
 244                 written = snprintf(text_buffer, text_length, "%02x", b);
 245                 text_buffer += written;
 246                 text_length -= written;
 247         }
 248
 249         return SR_OK;
 250 }
 251
 252 /* Update an internal cache from the relay card's current state. */
 253 SR_PRIV int devantech_eth008_cache_state(const struct sr_dev_inst *sdi)
 254 {
 255         struct sr_serial_dev_inst *serial;
 256         struct dev_context *devc;
 257         size_t rx_size;
 258         uint8_t req[1], *wrptr;
 259         uint8_t rsp[1];
 260         const uint8_t *rdptr;
 261         uint32_t have;
 262         int ret;
 263
 264         serial = sdi->conn;
 265         if (!serial)
 266                 return SR_ERR_ARG;
 267         devc = sdi->priv;
 268         if (!devc)
 269                 return SR_ERR_ARG;
 270
 271         rx_size = devc->model->width_do;
 272         if (rx_size > sizeof(rsp))
 273                 return SR_ERR_NA;
 274
 275         wrptr = req;
 276         write_u8_inc(&wrptr, CMD_DIGITAL_GET_OUTPUTS);
 277         ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, rx_size);
 278         if (ret != SR_OK)
 279                 return ret;
 280         rdptr = rsp;
 281
 282         switch (rx_size) {
 283         case 1:
 284                 have = read_u8_inc(&rdptr);
 285                 break;
 286         default:
 287                 return SR_ERR_NA;
 288         }
 289         have &= devc->mask_do;
 290         devc->curr_do = have;
 291
 292         return SR_OK;
 293 }
 294
 295 /* Query the state of an individual relay channel. */
 296 SR_PRIV int devantech_eth008_query_do(const struct sr_dev_inst *sdi,
 297         const struct sr_channel_group *cg, gboolean *on)
 298 {
 299         struct dev_context *devc;
 300         struct channel_group_context *cgc;
 301         uint32_t have;
 302         int ret;
 303
 304         devc = sdi->priv;
 305         if (!devc)
 306                 return SR_ERR_ARG;
 307
 308         /* Unconditionally update the internal cache. */
 309         ret = devantech_eth008_cache_state(sdi);
 310         if (ret != SR_OK)
 311                 return ret;
 312
 313         /*
 314          * Only reject unexpected requeusts after the update. Get the
 315          * individual channel's state from the cache of all channels.
 316          */
 317         if (!cg)
 318                 return SR_ERR_ARG;
 319         cgc = cg->priv;
 320         if (!cgc)
 321                 return SR_ERR_BUG;
 322         if (cgc->index >= devc->model->ch_count_do)
 323                 return SR_ERR_ARG;
 324         have = devc->curr_do;
 325         have >>= cgc->index;
 326         have &= 1 << 0;
 327         if (on)
 328                 *on = have ? TRUE : FALSE;
 329
 330         return SR_OK;
 331 }
 332
 333 /*
 334  * Manipulate the state of an individual relay channel (when cg is given).
 335  * Or set/clear all channels at the same time (when cg is NULL).
 336  */
 337 SR_PRIV int devantech_eth008_setup_do(const struct sr_dev_inst *sdi,
 338         const struct sr_channel_group *cg, gboolean on)
 339 {
 340         struct sr_serial_dev_inst *serial;
 341         struct dev_context *devc;
 342         size_t width_do;
 343         struct channel_group_context *cgc;
 344         size_t number;
 345         uint32_t reg;
 346         uint8_t req[3], *wrptr, cmd;
 347         uint8_t rsp[1], v8;
 348         const uint8_t *rdptr;
 349         int ret;
 350
 351         serial = sdi->conn;
 352         if (!serial)
 353                 return SR_ERR_ARG;
 354         devc = sdi->priv;
 355         if (!devc)
 356                 return SR_ERR_ARG;
 357         cgc = cg ? cg->priv : NULL;
 358         if (cgc && cgc->index >= devc->model->ch_count_do)
 359                 return SR_ERR_ARG;
 360
 361         width_do = devc->model->width_do;
 362         if (1 + width_do > sizeof(req))
 363                 return SR_ERR_NA;
 364
 365         wrptr = req;
 366         if (cgc) {
 367                 /* Manipulate an individual channel. */
 368                 cmd = on ? CMD_DIGITAL_ACTIVE : CMD_DIGITAL_INACTIVE;
 369                 number = cgc->number;
 370                 write_u8_inc(&wrptr, cmd);
 371                 write_u8_inc(&wrptr, number & 0xff);
 372                 write_u8_inc(&wrptr, 0); /* Just set/clear, no pulse. */
 373         } else {
 374                 /* Manipulate all channels at the same time. */
 375                 reg = on ? devc->mask_do : 0;
 376                 write_u8_inc(&wrptr, CMD_DIGITAL_SET_OUTPUTS);
 377                 switch (width_do) {
 378                 case 1:
 379                         write_u8_inc(&wrptr, reg & 0xff);
 380                         break;
 381                 default:
 382                         return SR_ERR_NA;
 383                 }
 384         }
 385         ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
 386         if (ret != SR_OK)
 387                 return ret;
 388         rdptr = rsp;
 389
 390         v8 = read_u8_inc(&rdptr);
 391         if (v8 != 0)
 392                 return SR_ERR_DATA;
 393
 394         return SR_OK;
 395 }
 396
 397 SR_PRIV int devantech_eth008_query_supply(const struct sr_dev_inst *sdi,
 398         const struct sr_channel_group *cg, uint16_t *millivolts)
 399 {
 400         struct sr_serial_dev_inst *serial;
 401         uint8_t req[1], *wrptr;
 402         uint8_t rsp[1];
 403         const uint8_t *rdptr;
 404         uint16_t have;
 405         int ret;
 406
 407         (void)cg;
 408
 409         serial = sdi->conn;
 410         if (!serial)
 411                 return SR_ERR_ARG;
 412
 413         wrptr = req;
 414         write_u8_inc(&wrptr, CMD_GET_SUPPLY_VOLTS);
 415         ret = send_then_recv(serial, req, wrptr - req, rsp, sizeof(rsp));
 416         if (ret != SR_OK)
 417                 return ret;
 418         rdptr = rsp;
 419
 420         /* Gets a byte for voltage in units of 0.1V. Scale up to mV. */
 421         have = read_u8_inc(&rdptr);
 422         have *= 100;
 423         if (millivolts)
 424                 *millivolts = have;
 425
 426         return SR_OK;
 427 }