input/vcd.c

   1 /*
   2  * This file is part of the libsigrok project.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2012 Petteri Aimonen <jpa@sr.mail.kapsi.fi>
   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 /* The VCD input module has the following options:
  21  *
  22  * numchannels: Maximum number of channels to use. The channels are
  23  *              detected in the same order as they are listed
  24  *              in the $var sections of the VCD file.
  25  *
  26  * skip:        Allows skipping until given timestamp in the file.
  27  *              This can speed up analyzing of long captures.
  28  *
  29  *              Value < 0: Skip until first timestamp listed in
  30  *              the file. (default)
  31  *
  32  *              Value = 0: Do not skip, instead generate samples
  33  *              beginning from timestamp 0.
  34  *
  35  *              Value > 0: Start at the given timestamp.
  36  *
  37  * downsample:  Divide the samplerate by the given factor.
  38  *              This can speed up analyzing of long captures.
  39  *
  40  * compress:    Compress idle periods longer than this value.
  41  *              This can speed up analyzing of long captures.
  42  *              Default 0 = don't compress.
  43  *
  44  * Based on Verilog standard IEEE Std 1364-2001 Version C
  45  *
  46  * Supported features:
  47  * - $var with 'wire' and 'reg' types of scalar variables
  48  * - $timescale definition for samplerate
  49  * - multiple character variable identifiers
  50  *
  51  * Most important unsupported features:
  52  * - vector variables (bit vectors etc.)
  53  * - analog, integer and real number variables
  54  * - $dumpvars initial value declaration
  55  * - $scope namespaces
  56  * - more than 64 channels
  57  */
  58
  59 #include <stdlib.h>
  60 #include <glib.h>
  61 #include <stdio.h>
  62 #include <string.h>
  63 #include "libsigrok.h"
  64 #include "libsigrok-internal.h"
  65
  66 #define LOG_PREFIX "input/vcd"
  67
  68 #define DEFAULT_NUM_CHANNELS 8
  69 #define CHUNKSIZE 1024
  70
  71 struct context {
  72         uint64_t samplerate;
  73         int maxchannels;
  74         int channelcount;
  75         int downsample;
  76         unsigned compress;
  77         int64_t skip;
  78         GSList *channels;
  79 };
  80
  81 struct vcd_channel {
  82         gchar *name;
  83         gchar *identifier;
  84 };
  85
  86
  87 /* Read until specific type of character occurs in file.
  88  * Skip input if dest is NULL.
  89  * Modes:
  90  * 'W' read until whitespace
  91  * 'N' read until non-whitespace, and ungetc() the character
  92  * '$' read until $end
  93  */
  94 static gboolean read_until(FILE *file, GString *dest, char mode)
  95 {
  96         int  c;
  97         char prev[4] = "";
  98
  99         for(;;) {
 100                 c = fgetc(file);
 101
 102                 if (c == EOF) {
 103                         if (mode == '$')
 104                                 sr_err("Unexpected EOF.");
 105                         return FALSE;
 106                 }
 107
 108                 if (mode == 'W' && g_ascii_isspace(c))
 109                         return TRUE;
 110
 111                 if (mode == 'N' && !g_ascii_isspace(c)) {
 112                         ungetc(c, file);
 113                         return TRUE;
 114                 }
 115
 116                 if (mode == '$') {
 117                         prev[0] = prev[1]; prev[1] = prev[2]; prev[2] = prev[3]; prev[3] = c;
 118                         if (prev[0] == '$' && prev[1] == 'e' && prev[2] == 'n' && prev[3] == 'd') {
 119                                 if (dest != NULL)
 120                                         g_string_truncate(dest, dest->len - 3);
 121
 122                                 return TRUE;
 123                         }
 124                 }
 125
 126                 if (dest != NULL)
 127                         g_string_append_c(dest, c);
 128         }
 129 }
 130
 131 /*
 132  * Reads a single VCD section from input file and parses it to structure.
 133  * e.g. $timescale 1ps $end  => "timescale" "1ps"
 134  */
 135 static gboolean parse_section(FILE *file, gchar **name, gchar **contents)
 136 {
 137         gboolean status;
 138         GString *sname, *scontents;
 139
 140         /* Skip any initial white-space */
 141         if (!read_until(file, NULL, 'N')) return FALSE;
 142
 143         /* Section tag should start with $. */
 144         if (fgetc(file) != '$') {
 145                 sr_err("Expected $ at beginning of section.");
 146                 return FALSE;
 147         }
 148
 149         /* Read the section tag */
 150         sname = g_string_sized_new(32);
 151         status = read_until(file, sname, 'W');
 152
 153         /* Skip whitespace before content */
 154         status = status && read_until(file, NULL, 'N');
 155
 156         /* Read the content */
 157         scontents = g_string_sized_new(128);
 158         status = status && read_until(file, scontents, '$');
 159         g_strchomp(scontents->str);
 160
 161         /* Release strings if status is FALSE, return them if status is TRUE */
 162         *name = g_string_free(sname, !status);
 163         *contents = g_string_free(scontents, !status);
 164         return status;
 165 }
 166
 167 static void free_channel(void *data)
 168 {
 169         struct vcd_channel *vcd_ch = data;
 170         g_free(vcd_ch->name);
 171         g_free(vcd_ch->identifier);
 172         g_free(vcd_ch);
 173 }
 174
 175 static void release_context(struct context *ctx)
 176 {
 177         g_slist_free_full(ctx->channels, free_channel);
 178         g_free(ctx);
 179 }
 180
 181 /* Remove empty parts from an array returned by g_strsplit. */
 182 static void remove_empty_parts(gchar **parts)
 183 {
 184         gchar **src = parts;
 185         gchar **dest = parts;
 186         while (*src != NULL) {
 187                 if (**src != '\0')
 188                         *dest++ = *src;
 189                 src++;
 190         }
 191
 192         *dest = NULL;
 193 }
 194
 195 /*
 196  * Parse VCD header to get values for context structure.
 197  * The context structure should be zeroed before calling this.
 198  */
 199 static gboolean parse_header(FILE *file, struct context *ctx)
 200 {
 201         uint64_t p, q;
 202         gchar *name = NULL, *contents = NULL;
 203         gboolean status = FALSE;
 204         struct vcd_channel *vcd_ch;
 205
 206         while (parse_section(file, &name, &contents)) {
 207                 sr_dbg("Section '%s', contents '%s'.", name, contents);
 208
 209                 if (g_strcmp0(name, "enddefinitions") == 0) {
 210                         status = TRUE;
 211                         break;
 212                 } else if (g_strcmp0(name, "timescale") == 0) {
 213                         /*
 214                          * The standard allows for values 1, 10 or 100
 215                          * and units s, ms, us, ns, ps and fs.
 216                          * */
 217                         if (sr_parse_period(contents, &p, &q) == SR_OK) {
 218                                 ctx->samplerate = q / p;
 219                                 if (q % p != 0) {
 220                                         /* Does not happen unless time value is non-standard */
 221                                         sr_warn("Inexact rounding of samplerate, %" PRIu64 " / %" PRIu64 " to %" PRIu64 " Hz.",
 222                                                 q, p, ctx->samplerate);
 223                                 }
 224
 225                                 sr_dbg("Samplerate: %" PRIu64, ctx->samplerate);
 226                         } else {
 227                                 sr_err("Parsing timescale failed.");
 228                         }
 229                 } else if (g_strcmp0(name, "var") == 0) {
 230                         /* Format: $var type size identifier reference $end */
 231                         gchar **parts = g_strsplit_set(contents, " \r\n\t", 0);
 232                         remove_empty_parts(parts);
 233
 234                         if (g_strv_length(parts) != 4)
 235                                 sr_warn("$var section should have 4 items");
 236                         else if (g_strcmp0(parts[0], "reg") != 0 && g_strcmp0(parts[0], "wire") != 0)
 237                                 sr_info("Unsupported signal type: '%s'", parts[0]);
 238                         else if (strtol(parts[1], NULL, 10) != 1)
 239                                 sr_info("Unsupported signal size: '%s'", parts[1]);
 240                         else if (ctx->channelcount >= ctx->maxchannels)
 241                                 sr_warn("Skipping '%s' because only %d channels requested.", parts[3], ctx->maxchannels);
 242                         else {
 243                                 sr_info("Channel %d is '%s' identified by '%s'.", ctx->channelcount, parts[3], parts[2]);
 244                                 vcd_ch = g_malloc(sizeof(struct vcd_channel));
 245                                 vcd_ch->identifier = g_strdup(parts[2]);
 246                                 vcd_ch->name = g_strdup(parts[3]);
 247                                 ctx->channels = g_slist_append(ctx->channels, vcd_ch);
 248                                 ctx->channelcount++;
 249                         }
 250
 251                         g_strfreev(parts);
 252                 }
 253
 254                 g_free(name); name = NULL;
 255                 g_free(contents); contents = NULL;
 256         }
 257
 258         g_free(name);
 259         g_free(contents);
 260
 261         return status;
 262 }
 263
 264 static int format_match(const char *filename)
 265 {
 266         FILE *file;
 267         gchar *name = NULL, *contents = NULL;
 268         gboolean status;
 269
 270         file = fopen(filename, "r");
 271         if (file == NULL)
 272                 return FALSE;
 273
 274         /*
 275          * If we can parse the first section correctly,
 276          * then it is assumed to be a VCD file.
 277          */
 278         status = parse_section(file, &name, &contents);
 279         status = status && (*name != '\0');
 280
 281         g_free(name);
 282         g_free(contents);
 283         fclose(file);
 284
 285         return status;
 286 }
 287
 288 static int init(struct sr_input *in, const char *filename)
 289 {
 290         struct sr_channel *ch;
 291         int num_channels, i;
 292         char name[SR_MAX_CHANNELNAME_LEN + 1];
 293         char *param;
 294         struct context *ctx;
 295
 296         (void)filename;
 297
 298         if (!(ctx = g_try_malloc0(sizeof(*ctx)))) {
 299                 sr_err("Input format context malloc failed.");
 300                 return SR_ERR_MALLOC;
 301         }
 302
 303         num_channels = DEFAULT_NUM_CHANNELS;
 304         ctx->samplerate = 0;
 305         ctx->downsample = 1;
 306         ctx->skip = -1;
 307
 308         if (in->param) {
 309                 param = g_hash_table_lookup(in->param, "numchannels");
 310                 if (param) {
 311                         num_channels = strtoul(param, NULL, 10);
 312                         if (num_channels < 1) {
 313                                 release_context(ctx);
 314                                 return SR_ERR;
 315                         } else if (num_channels > 64) {
 316                                 sr_err("No more than 64 channels supported.");
 317                                 return SR_ERR;
 318                         }
 319                 }
 320
 321                 param = g_hash_table_lookup(in->param, "downsample");
 322                 if (param) {
 323                         ctx->downsample = strtoul(param, NULL, 10);
 324                         if (ctx->downsample < 1)
 325                                 ctx->downsample = 1;
 326                 }
 327
 328                 param = g_hash_table_lookup(in->param, "compress");
 329                 if (param)
 330                         ctx->compress = strtoul(param, NULL, 10);
 331
 332                 param = g_hash_table_lookup(in->param, "skip");
 333                 if (param)
 334                         ctx->skip = strtoul(param, NULL, 10) / ctx->downsample;
 335         }
 336
 337         /* Maximum number of channels to parse from the VCD */
 338         ctx->maxchannels = num_channels;
 339
 340         /* Create a virtual device. */
 341         in->sdi = sr_dev_inst_new(0, SR_ST_ACTIVE, NULL, NULL, NULL);
 342         in->internal = ctx;
 343
 344         for (i = 0; i < num_channels; i++) {
 345                 snprintf(name, SR_MAX_CHANNELNAME_LEN, "%d", i);
 346
 347                 if (!(ch = sr_channel_new(i, SR_CHANNEL_LOGIC, TRUE, name))) {
 348                         release_context(ctx);
 349                         return SR_ERR;
 350                 }
 351
 352                 in->sdi->channels = g_slist_append(in->sdi->channels, ch);
 353         }
 354
 355         return SR_OK;
 356 }
 357
 358 /* Send N samples of the given value. */
 359 static void send_samples(const struct sr_dev_inst *sdi, uint64_t sample, uint64_t count)
 360 {
 361         struct sr_datafeed_packet packet;
 362         struct sr_datafeed_logic logic;
 363         uint64_t buffer[CHUNKSIZE];
 364         uint64_t i;
 365         unsigned chunksize = CHUNKSIZE;
 366
 367         if (count < chunksize)
 368                 chunksize = count;
 369
 370         for (i = 0; i < chunksize; i++)
 371                 buffer[i] = sample;
 372
 373         packet.type = SR_DF_LOGIC;
 374         packet.payload = &logic;
 375         logic.unitsize = sizeof(uint64_t);
 376         logic.data = buffer;
 377
 378         while (count) {
 379                 if (count < chunksize)
 380                         chunksize = count;
 381
 382                 logic.length = sizeof(uint64_t) * chunksize;
 383
 384                 sr_session_send(sdi, &packet);
 385                 count -= chunksize;
 386         }
 387 }
 388
 389 /* Parse the data section of VCD */
 390 static void parse_contents(FILE *file, const struct sr_dev_inst *sdi, struct context *ctx)
 391 {
 392         GString *token = g_string_sized_new(32);
 393
 394         uint64_t prev_timestamp = 0;
 395         uint64_t prev_values = 0;
 396
 397         /* Read one space-delimited token at a time. */
 398         while (read_until(file, NULL, 'N') && read_until(file, token, 'W')) {
 399                 if (token->str[0] == '#' && g_ascii_isdigit(token->str[1])) {
 400                         /* Numeric value beginning with # is a new timestamp value */
 401                         uint64_t timestamp;
 402                         timestamp = strtoull(token->str + 1, NULL, 10);
 403
 404                         if (ctx->downsample > 1)
 405                                 timestamp /= ctx->downsample;
 406
 407                         /*
 408                          * Skip < 0 => skip until first timestamp.
 409                          * Skip = 0 => don't skip
 410                          * Skip > 0 => skip until timestamp >= skip.
 411                          */
 412                         if (ctx->skip < 0) {
 413                                 ctx->skip = timestamp;
 414                                 prev_timestamp = timestamp;
 415                         } else if (ctx->skip > 0 && timestamp < (uint64_t)ctx->skip) {
 416                                 prev_timestamp = ctx->skip;
 417                         }
 418                         else if (timestamp == prev_timestamp) {
 419                                 /* Ignore repeated timestamps (e.g. sigrok outputs these) */
 420                         }
 421                         else {
 422                                 if (ctx->compress != 0 && timestamp - prev_timestamp > ctx->compress)
 423                                 {
 424                                         /* Compress long idle periods */
 425                                         prev_timestamp = timestamp - ctx->compress;
 426                                 }
 427
 428                                 sr_dbg("New timestamp: %" PRIu64, timestamp);
 429
 430                                 /* Generate samples from prev_timestamp up to timestamp - 1. */
 431                                 send_samples(sdi, prev_values, timestamp - prev_timestamp);
 432                                 prev_timestamp = timestamp;
 433                         }
 434                 } else if (token->str[0] == '$' && token->len > 1) {
 435                         /* This is probably a $dumpvars, $comment or similar.
 436                          * $dump* contain useful data, but other tags will be skipped until $end. */
 437                         if (g_strcmp0(token->str, "$dumpvars") == 0
 438                                         || g_strcmp0(token->str, "$dumpon") == 0
 439                                         || g_strcmp0(token->str, "$dumpoff") == 0
 440                                         || g_strcmp0(token->str, "$end") == 0) {
 441                                 /* Ignore, parse contents as normally. */
 442                         } else {
 443                                 /* Skip until $end */
 444                                 read_until(file, NULL, '$');
 445                         }
 446                 }
 447                 else if (strchr("bBrR", token->str[0]) != NULL) {
 448                         /* A vector value. Skip it and also the following identifier. */
 449                         read_until(file, NULL, 'N');
 450                         read_until(file, NULL, 'W');
 451                 } else if (strchr("01xXzZ", token->str[0]) != NULL) {
 452                         /* A new 1-bit sample value */
 453                         int i, bit;
 454                         GSList *l;
 455                         struct vcd_channel *vcd_ch;
 456
 457                         bit = (token->str[0] == '1');
 458
 459                         g_string_erase(token, 0, 1);
 460                         if (token->len == 0) {
 461                                 /* There was a space between value and identifier.
 462                                  * Read in the rest.
 463                                  */
 464                                 read_until(file, NULL, 'N');
 465                                 read_until(file, token, 'W');
 466                         }
 467
 468                         for (i = 0, l = ctx->channels; i < ctx->channelcount && l; i++, l = l->next) {
 469                                 vcd_ch = l->data;
 470
 471                                 if (g_strcmp0(token->str, vcd_ch->identifier) == 0) {
 472                                         /* Found our channel */
 473                                         if (bit)
 474                                                 prev_values |= (uint64_t)1 << i;
 475                                         else
 476                                                 prev_values &= ~((uint64_t)1 << i);
 477
 478                                         break;
 479                                 }
 480                         }
 481
 482                         if (i == ctx->channelcount)
 483                                 sr_dbg("Did not find channel for identifier '%s'.", token->str);
 484                 } else {
 485                         sr_warn("Skipping unknown token '%s'.", token->str);
 486                 }
 487
 488                 g_string_truncate(token, 0);
 489         }
 490
 491         g_string_free(token, TRUE);
 492 }
 493
 494 static int loadfile(struct sr_input *in, const char *filename)
 495 {
 496         struct sr_datafeed_packet packet;
 497         struct sr_datafeed_meta meta;
 498         struct sr_config *src;
 499         FILE *file;
 500         struct context *ctx;
 501         uint64_t samplerate;
 502
 503         ctx = in->internal;
 504
 505         if ((file = fopen(filename, "r")) == NULL)
 506                 return SR_ERR;
 507
 508         if (!parse_header(file, ctx)) {
 509                 sr_err("VCD parsing failed");
 510                 fclose(file);
 511                 return SR_ERR;
 512         }
 513
 514         /* Send header packet to the session bus. */
 515         std_session_send_df_header(in->sdi, LOG_PREFIX);
 516
 517         /* Send metadata about the SR_DF_LOGIC packets to come. */
 518         packet.type = SR_DF_META;
 519         packet.payload = &meta;
 520         samplerate = ctx->samplerate / ctx->downsample;
 521         src = sr_config_new(SR_CONF_SAMPLERATE, g_variant_new_uint64(samplerate));
 522         meta.config = g_slist_append(NULL, src);
 523         sr_session_send(in->sdi, &packet);
 524         sr_config_free(src);
 525
 526         /* Parse the contents of the VCD file */
 527         parse_contents(file, in->sdi, ctx);
 528
 529         /* Send end packet to the session bus. */
 530         packet.type = SR_DF_END;
 531         sr_session_send(in->sdi, &packet);
 532
 533         fclose(file);
 534         release_context(ctx);
 535         in->internal = NULL;
 536
 537         return SR_OK;
 538 }
 539
 540 SR_PRIV struct sr_input_format input_vcd = {
 541         .id = "vcd",
 542         .description = "Value Change Dump",
 543         .format_match = format_match,
 544         .init = init,
 545         .loadfile = loadfile,
 546 };