src/hardware/asix-sigma/protocol.h

   1 /*
   2  * This file is part of the libsigrok project.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2010-2012 Håvard Espeland <gus@ping.uio.no>,
   5  * Copyright (C) 2010 Martin Stensgård <mastensg@ping.uio.no>
   6  * Copyright (C) 2010 Carl Henrik Lunde <chlunde@ping.uio.no>
   7  *
   8  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   9  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  11  * (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16  * GNU General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #ifndef LIBSIGROK_HARDWARE_ASIX_SIGMA_PROTOCOL_H
  23 #define LIBSIGROK_HARDWARE_ASIX_SIGMA_PROTOCOL_H
  24
  25 #include <stdint.h>
  26 #include <stdlib.h>
  27 #include <glib.h>
  28 #include <ftdi.h>
  29 #include <string.h>
  30 #include <libsigrok/libsigrok.h>
  31 #include "libsigrok-internal.h"
  32
  33 #define LOG_PREFIX "asix-sigma"
  34
  35 /*
  36  * Triggers are not working in this implementation. Stop claiming
  37  * support for the feature which effectively is not available, until
  38  * the implementation got fixed. Yet keep the code in place and allow
  39  * developers to turn on this switch during development.
  40  */
  41 #define ASIX_SIGMA_WITH_TRIGGER 0
  42
  43 /* Experimental support for OMEGA (scan only, operation is ENOIMPL). */
  44 #define ASIX_WITH_OMEGA 0
  45
  46 #define USB_VENDOR_ASIX                 0xa600
  47 #define USB_PRODUCT_SIGMA               0xa000
  48 #define USB_PRODUCT_OMEGA               0xa004
  49
  50 enum asix_device_type {
  51         ASIX_TYPE_NONE,
  52         ASIX_TYPE_SIGMA,
  53         ASIX_TYPE_OMEGA,
  54 };
  55
  56 /*
  57  * FPGA commands are 8bits wide. The upper nibble is a command opcode,
  58  * the lower nibble can carry operand values. 8bit register addresses
  59  * and 8bit data values get communicated in two steps.
  60  */
  61
  62 /* Register access. */
  63 #define REG_ADDR_LOW            (0x0 << 4)
  64 #define REG_ADDR_HIGH           (0x1 << 4)
  65 #define REG_DATA_LOW            (0x2 << 4)
  66 #define REG_DATA_HIGH_WRITE     (0x3 << 4)
  67 #define REG_READ_ADDR           (0x4 << 4)
  68 #define REG_ADDR_ADJUST         (1 << 0) /* Auto adjust register address. */
  69 #define REG_ADDR_DOWN           (1 << 1) /* 1 decrement, 0 increment. */
  70 #define REG_ADDR_INC            (REG_ADDR_ADJUST)
  71 #define REG_ADDR_DEC            (REG_ADDR_ADJUST | REG_ADDR_DOWN)
  72
  73 /* Sample memory access. */
  74 #define REG_DRAM_WAIT_ACK       (0x5 << 4) /* Wait for completion. */
  75 #define REG_DRAM_BLOCK          (0x6 << 4) /* DRAM to BRAM, plus bank select. */
  76 #define REG_DRAM_BLOCK_BEGIN    (0x8 << 4) /* Read first BRAM bytes. */
  77 #define REG_DRAM_BLOCK_DATA     (0xa << 4) /* Read full BRAM block. */
  78 #define REG_DRAM_SEL_N          (0x1 << 4) /* Bank select, added to 6/8/a. */
  79 #define REG_DRAM_SEL_BOOL(b)    ((b) ? REG_DRAM_SEL_N : 0)
  80
  81 /*
  82  * Registers at a specific address can have different meanings depending
  83  * on whether data is read or written. This is why direction is part of
  84  * the programming language identifiers.
  85  *
  86  * The vendor documentation suggests that in addition to the first 16
  87  * register addresses which implement the logic analyzer's feature set,
  88  * there are 240 more registers in the 16 to 255 address range which
  89  * are available to applications and plugin features. Can libsigrok's
  90  * asix-sigma driver store configuration data there, to avoid expensive
  91  * operations (think: firmware re-load).
  92  */
  93
  94 enum sigma_write_register {
  95         WRITE_CLOCK_SELECT      = 0,
  96         WRITE_TRIGGER_SELECT    = 1,
  97         WRITE_TRIGGER_SELECT2   = 2,
  98         WRITE_MODE              = 3,
  99         WRITE_MEMROW            = 4,
 100         WRITE_POST_TRIGGER      = 5,
 101         WRITE_TRIGGER_OPTION    = 6,
 102         WRITE_PIN_VIEW          = 7,
 103         /* Unassigned register locations. */
 104         WRITE_TEST              = 15,
 105 };
 106
 107 enum sigma_read_register {
 108         READ_ID                 = 0,
 109         READ_TRIGGER_POS_LOW    = 1,
 110         READ_TRIGGER_POS_HIGH   = 2,
 111         READ_TRIGGER_POS_UP     = 3,
 112         READ_STOP_POS_LOW       = 4,
 113         READ_STOP_POS_HIGH      = 5,
 114         READ_STOP_POS_UP        = 6,
 115         READ_MODE               = 7,
 116         READ_PIN_CHANGE_LOW     = 8,
 117         READ_PIN_CHANGE_HIGH    = 9,
 118         READ_BLOCK_LAST_TS_LOW  = 10,
 119         READ_BLOCK_LAST_TS_HIGH = 11,
 120         READ_BLOCK_TS_OVERRUN   = 12,
 121         READ_PIN_VIEW           = 13,
 122         /* Unassigned register location. */
 123         READ_TEST               = 15,
 124 };
 125
 126 #define TRGSEL2_LEDSEL0         (1 << 6)
 127 #define TRGSEL2_LEDSEL1         (1 << 7)
 128
 129 /* WRITE_MODE register fields. */
 130 #define WMR_SDRAMWRITEEN        (1 << 0)
 131 #define WMR_SDRAMREADEN         (1 << 1)
 132 #define WMR_TRGRES              (1 << 2)
 133 #define WMR_TRGEN               (1 << 3)
 134 #define WMR_FORCESTOP           (1 << 4)
 135 #define WMR_TRGSW               (1 << 5)
 136 /* not used: bit position 6 */
 137 #define WMR_SDRAMINIT           (1 << 7)
 138
 139 /* READ_MODE register fields. */
 140 #define RMR_SDRAMWRITEEN        (1 << 0)
 141 #define RMR_SDRAMREADEN         (1 << 1)
 142 /* not used: bit position 2 */
 143 #define RMR_TRGEN               (1 << 3)
 144 #define RMR_ROUND               (1 << 4)
 145 #define RMR_TRIGGERED           (1 << 5)
 146 #define RMR_POSTTRIGGERED       (1 << 6)
 147 /* not used: bit position 7 */
 148
 149 /*
 150  * Trigger options. First and second write are similar, but _some_
 151  * positions change their meaning.
 152  */
 153 #define TRGOPT_TRGIEN           (1 << 7)
 154 #define TRGOPT_TRGOEN           (1 << 6)
 155 #define TRGOPT_TRGOINEN         (1 << 5) /* 1st write */
 156 #define TRGOPT_TRGINEG          TRGOPT1_TRGOINEN /* 2nd write */
 157 #define TRGOPT_TRGOEVNTEN       (1 << 4) /* 1st write */
 158 #define TRGOPT_TRGOPIN          TRGOPT1_TRGOEVNTEN /* 2nd write */
 159 #define TRGOPT_TRGOOUTEN        (1 << 3) /* 1st write */
 160 #define TRGOPT_TRGOLONG         TRGOPT1_TRGOOUTEN /* 2nd write */
 161 #define TRGOPT_TRGOUTR_OUT      (1 << 1)
 162 #define TRGOPT_TRGOUTR_EN       (1 << 0)
 163 #define TRGOPT_CLEAR_MASK       (TRGOPT_TRGOINEN | TRGOPT_TRGOEVNTEN | TRGOPT_TRGOOUTEN)
 164
 165 /*
 166  * Layout of the sample data DRAM, which will be downloaded to the PC:
 167  *
 168  * Sigma memory is organized in 32K rows. Each row contains 64 clusters.
 169  * Each cluster contains a timestamp (16bit) and 7 events (16bits each).
 170  * Events contain 16 bits of sample data (potentially taken at multiple
 171  * sample points, see below).
 172  *
 173  * Total memory size is 32K x 64 x 8 x 2 bytes == 32 MiB (256 Mbit). The
 174  * size of a memory row is 1024 bytes. Assuming x16 organization of the
 175  * memory array, address specs (sample count, trigger position) are kept
 176  * in 24bit entities. The upper 15 bit address the "row", the lower 9 bit
 177  * refer to the "event" within the row. Because there is one timestamp for
 178  * seven events each, one memory row can hold up to 64x7 == 448 events.
 179  *
 180  * Sample data is represented in 16bit quantities. The first sample in
 181  * the cluster corresponds to the cluster's timestamp. Each next sample
 182  * corresponds to the timestamp + 1, timestamp + 2, etc (the distance is
 183  * one sample period, according to the samplerate). In the absence of
 184  * pin level changes, no data is provided (RLE compression). A cluster
 185  * is enforced for each 64K ticks of the timestamp, to reliably handle
 186  * rollover and determine the next timestamp of the next cluster.
 187  *
 188  * For samplerates up to 50MHz, an event directly translates to one set
 189  * of sample data at a single sample point, spanning up to 16 channels.
 190  * For samplerates of 100MHz, there is one 16 bit entity for each 20ns
 191  * period (50MHz rate). The 16 bit memory contains 2 samples of up to
 192  * 8 channels. Bits of multiple samples are interleaved. For samplerates
 193  * of 200MHz one 16bit entity contains 4 samples of up to 4 channels,
 194  * each 5ns apart.
 195  */
 196
 197 #define ROW_COUNT               32768
 198 #define ROW_LENGTH_BYTES        1024
 199 #define ROW_LENGTH_U16          (ROW_LENGTH_BYTES / sizeof(uint16_t))
 200 #define ROW_SHIFT               9 /* log2 of u16 count */
 201 #define ROW_MASK                ((1UL << ROW_SHIFT) - 1)
 202 #define EVENTS_PER_CLUSTER      7
 203 #define CLUSTERS_PER_ROW        (ROW_LENGTH_U16 / (1 + EVENTS_PER_CLUSTER))
 204 #define EVENTS_PER_ROW          (CLUSTERS_PER_ROW * EVENTS_PER_CLUSTER)
 205
 206 struct sigma_dram_line {
 207         struct sigma_dram_cluster {
 208                 uint16_t timestamp;
 209                 uint16_t samples[EVENTS_PER_CLUSTER];
 210         } cluster[CLUSTERS_PER_ROW];
 211 };
 212
 213 struct clockselect_50 {
 214         uint8_t async;
 215         uint64_t fraction;
 216         uint16_t disabled_channels;
 217 };
 218
 219 /* The effect of all these are still a bit unclear. */
 220 struct triggerinout {
 221         uint8_t trgout_resistor_enable : 1;
 222         uint8_t trgout_resistor_pullup : 1;
 223         uint8_t reserved1 : 1;
 224         uint8_t trgout_bytrigger : 1;
 225         uint8_t trgout_byevent : 1;
 226         uint8_t trgout_bytriggerin : 1;
 227         uint8_t reserved2 : 2;
 228
 229         /* Should be set same as the first two */
 230         uint8_t trgout_resistor_enable2 : 1;
 231         uint8_t trgout_resistor_pullup2 : 1;
 232
 233         uint8_t reserved3 : 1;
 234         uint8_t trgout_long : 1;
 235         uint8_t trgout_pin : 1; /* Use 1k resistor. Pullup? */
 236         uint8_t trgin_negate : 1;
 237         uint8_t trgout_enable : 1;
 238         uint8_t trgin_enable : 1;
 239 };
 240
 241 struct triggerlut {
 242         /* The actual LUTs. */
 243         uint16_t m0d[4], m1d[4], m2d[4];
 244         uint16_t m3, m3s, m4;
 245
 246         /* Parameters should be sent as a single register write. */
 247         struct {
 248                 uint8_t selc : 2;
 249                 uint8_t selpresc : 6;
 250
 251                 uint8_t selinc : 2;
 252                 uint8_t selres : 2;
 253                 uint8_t sela : 2;
 254                 uint8_t selb : 2;
 255
 256                 uint16_t cmpb;
 257                 uint16_t cmpa;
 258         } params;
 259 };
 260
 261 /* Trigger configuration */
 262 struct sigma_trigger {
 263         /* Only two channels can be used in mask. */
 264         uint16_t risingmask;
 265         uint16_t fallingmask;
 266
 267         /* Simple trigger support (<= 50 MHz). */
 268         uint16_t simplemask;
 269         uint16_t simplevalue;
 270
 271         /* TODO: Advanced trigger support (boolean expressions). */
 272 };
 273
 274 /* Events for trigger operation. */
 275 enum triggerop {
 276         OP_LEVEL = 1,
 277         OP_NOT,
 278         OP_RISE,
 279         OP_FALL,
 280         OP_RISEFALL,
 281         OP_NOTRISE,
 282         OP_NOTFALL,
 283         OP_NOTRISEFALL,
 284 };
 285
 286 /* Logical functions for trigger operation. */
 287 enum triggerfunc {
 288         FUNC_AND = 1,
 289         FUNC_NAND,
 290         FUNC_OR,
 291         FUNC_NOR,
 292         FUNC_XOR,
 293         FUNC_NXOR,
 294 };
 295
 296 struct sigma_state {
 297         enum {
 298                 SIGMA_UNINITIALIZED = 0,
 299                 SIGMA_CONFIG,
 300                 SIGMA_IDLE,
 301                 SIGMA_CAPTURE,
 302                 SIGMA_STOPPING,
 303                 SIGMA_DOWNLOAD,
 304         } state;
 305         uint16_t lastts;
 306         uint16_t lastsample;
 307 };
 308
 309 enum sigma_firmware_idx {
 310         SIGMA_FW_NONE,
 311         SIGMA_FW_50MHZ,
 312         SIGMA_FW_100MHZ,
 313         SIGMA_FW_200MHZ,
 314         SIGMA_FW_SYNC,
 315         SIGMA_FW_FREQ,
 316 };
 317
 318 struct submit_buffer;
 319
 320 struct dev_context {
 321         struct {
 322                 uint16_t vid, pid;
 323                 uint32_t serno;
 324                 uint16_t prefix;
 325                 enum asix_device_type type;
 326         } id;
 327         struct ftdi_context ftdic;
 328         uint64_t samplerate;
 329         struct sr_sw_limits cfg_limits; /* Configured limits (user specified). */
 330         struct sr_sw_limits acq_limits; /* Acquisition limits (internal use). */
 331         struct sr_sw_limits feed_limits; /* Datafeed limits (internal use). */
 332         enum sigma_firmware_idx firmware_idx;
 333         int num_channels;
 334         int samples_per_event;
 335         uint64_t capture_ratio;
 336         struct sigma_trigger trigger;
 337         int use_triggers;
 338         struct sigma_state state;
 339         struct submit_buffer *buffer;
 340 };
 341
 342 extern SR_PRIV const uint64_t samplerates[];
 343 extern SR_PRIV const size_t samplerates_count;
 344
 345 SR_PRIV int sigma_write_register(struct dev_context *devc,
 346         uint8_t reg, uint8_t *data, size_t len);
 347 SR_PRIV int sigma_set_register(struct dev_context *devc,
 348         uint8_t reg, uint8_t value);
 349 SR_PRIV int sigma_write_trigger_lut(struct dev_context *devc,
 350         struct triggerlut *lut);
 351 SR_PRIV int sigma_normalize_samplerate(uint64_t want_rate, uint64_t *have_rate);
 352 SR_PRIV int sigma_set_samplerate(const struct sr_dev_inst *sdi);
 353 SR_PRIV int sigma_set_acquire_timeout(struct dev_context *devc);
 354 SR_PRIV int sigma_convert_trigger(const struct sr_dev_inst *sdi);
 355 SR_PRIV int sigma_receive_data(int fd, int revents, void *cb_data);
 356 SR_PRIV int sigma_build_basic_trigger(struct dev_context *devc,
 357         struct triggerlut *lut);
 358
 359 #endif