]> sigrok.org Git - libsigrok.git/blob - src/hardware/kingst-la2016/protocol.c
kingst-la2016: rephrase FPGA bitstream content zero padding
[libsigrok.git] / src / hardware / kingst-la2016 / protocol.c
1 /*
2  * This file is part of the libsigrok project.
3  *
4  * Copyright (C) 2020 Florian Schmidt <schmidt_florian@gmx.de>
5  * Copyright (C) 2013 Marcus Comstedt <marcus@mc.pp.se>
6  * Copyright (C) 2013 Bert Vermeulen <bert@biot.com>
7  * Copyright (C) 2012 Joel Holdsworth <joel@airwebreathe.org.uk>
8  *
9  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
10  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
11  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
12  * (at your option) any later version.
13  *
14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17  * GNU General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
20  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
21  */
22
23 #include <config.h>
24
25 #include <libsigrok/libsigrok.h>
26 #include <string.h>
27
28 #include "libsigrok-internal.h"
29 #include "protocol.h"
30
31 #define UC_FIRMWARE     "kingst-la-%04x.fw"
32 #define FPGA_FW_LA2016  "kingst-la2016-fpga.bitstream"
33 #define FPGA_FW_LA2016A "kingst-la2016a1-fpga.bitstream"
34 #define FPGA_FW_LA1016  "kingst-la1016-fpga.bitstream"
35 #define FPGA_FW_LA1016A "kingst-la1016a1-fpga.bitstream"
36
37 #define MAX_SAMPLE_RATE_LA2016  SR_MHZ(200)
38 #define MAX_SAMPLE_RATE_LA1016  SR_MHZ(100)
39 #define MAX_SAMPLE_DEPTH        10e9
40 #define MAX_PWM_FREQ            SR_MHZ(20)
41 #define PWM_CLOCK               SR_MHZ(200)     /* 200MHz for both LA2016 and LA1016 */
42
43 /* USB vendor class control requests, executed by the Cypress FX2 MCU. */
44 #define CMD_FPGA_ENABLE 0x10
45 #define CMD_FPGA_SPI    0x20    /* R/W access to FPGA registers via SPI. */
46 #define CMD_BULK_START  0x30    /* Start sample data download via USB EP6 IN. */
47 #define CMD_BULK_RESET  0x38    /* Flush FIFO of FX2 USB EP6 IN. */
48 #define CMD_FPGA_INIT   0x50    /* Used before and after FPGA bitstream upload. */
49 #define CMD_KAUTH       0x60    /* Communicate to auth IC (U10). Not used. */
50 #define CMD_EEPROM      0xa2    /* R/W access to EEPROM content. */
51
52 /*
53  * FPGA register addresses (base addresses when registers span multiple
54  * bytes, in that case data is kept in little endian format). Passed to
55  * CMD_FPGA_SPI requests. The FX2 MCU transparently handles the detail
56  * of SPI transfers encoding the read (1) or write (0) direction in the
57  * MSB of the address field. There are some 60 byte-wide FPGA registers.
58  *
59  * Unfortunately the FPGA registers change their meaning between the
60  * read and write directions of access, or exclusively provide one of
61  * these directions and not the other. This is an arbitrary vendor's
62  * choice, there is nothing which the sigrok driver could do about it.
63  * Values written to registers typically cannot get read back, neither
64  * verified after writing a configuration, nor queried upon startup for
65  * automatic detection of the current configuration. Neither appear to
66  * be there echo registers for presence and communication checks, nor
67  * version identifying registers, as far as we know.
68  */
69 #define REG_RUN         0x00    /* Read capture status, write start capture. */
70 #define REG_PWM_EN      0x02    /* User PWM channels on/off. */
71 #define REG_CAPT_MODE   0x03    /* Write 0x00 capture to SDRAM, 0x01 streaming. */
72 #define REG_BULK        0x08    /* Write start addr, byte count to download samples. */
73 #define REG_SAMPLING    0x10    /* Write capture config, read capture SDRAM location. */
74 #define REG_TRIGGER     0x20    /* write level and edge trigger config. */
75 #define REG_THRESHOLD   0x68    /* Write PWM config to setup input threshold DAC. */
76 #define REG_PWM1        0x70    /* Write config for user PWM1. */
77 #define REG_PWM2        0x78    /* Write config for user PWM2. */
78
79 static int ctrl_in(const struct sr_dev_inst *sdi,
80         uint8_t bRequest, uint16_t wValue, uint16_t wIndex,
81         void *data, uint16_t wLength)
82 {
83         struct sr_usb_dev_inst *usb;
84         int ret;
85
86         usb = sdi->conn;
87
88         if ((ret = libusb_control_transfer(
89                      usb->devhdl, LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_IN,
90                      bRequest, wValue, wIndex, (unsigned char *)data, wLength,
91                      DEFAULT_TIMEOUT_MS)) != wLength) {
92                 sr_dbg("USB ctrl in: %d bytes, req %d val %#x idx %d: %s.",
93                         wLength, bRequest, wValue, wIndex,
94                         libusb_error_name(ret));
95                 sr_err("Cannot read %d bytes from USB: %s.",
96                         wLength, libusb_error_name(ret));
97                 return SR_ERR;
98         }
99
100         return SR_OK;
101 }
102
103 static int ctrl_out(const struct sr_dev_inst *sdi,
104         uint8_t bRequest, uint16_t wValue, uint16_t wIndex,
105         void *data, uint16_t wLength)
106 {
107         struct sr_usb_dev_inst *usb;
108         int ret;
109
110         usb = sdi->conn;
111
112         if ((ret = libusb_control_transfer(
113                      usb->devhdl, LIBUSB_REQUEST_TYPE_VENDOR | LIBUSB_ENDPOINT_OUT,
114                      bRequest, wValue, wIndex, (unsigned char*)data, wLength,
115                      DEFAULT_TIMEOUT_MS)) != wLength) {
116                 sr_dbg("USB ctrl out: %d bytes, req %d val %#x idx %d: %s.",
117                         wLength, bRequest, wValue, wIndex,
118                         libusb_error_name(ret));
119                 sr_err("Cannot write %d bytes to USB: %s.",
120                         wLength, libusb_error_name(ret));
121                 return SR_ERR;
122         }
123
124         return SR_OK;
125 }
126
127 /*
128  * Check the necessity for FPGA bitstream upload, because another upload
129  * would take some 600ms which is undesirable after program startup. Try
130  * to access some FPGA registers and check the values' plausibility. The
131  * check should fail on the safe side, request another upload when in
132  * doubt. A positive response (the request to continue operation with the
133  * currently active bitstream) should be conservative. Accessing multiple
134  * registers is considered cheap compared to the cost of bitstream upload.
135  *
136  * It helps though that both the vendor software and the sigrok driver
137  * use the same bundle of MCU firmware and FPGA bitstream for any of the
138  * supported models. We don't expect to successfully communicate to the
139  * device yet disagree on its protocol. Ideally we would access version
140  * identifying registers for improved robustness, but are not aware of
141  * any. A bitstream reload can always be forced by a power cycle.
142  */
143 static int check_fpga_bitstream(const struct sr_dev_inst *sdi)
144 {
145         uint8_t init_rsp;
146         int ret;
147         uint16_t run_state;
148         uint8_t pwm_en;
149         size_t read_len;
150         uint8_t buff[sizeof(run_state)];
151         const uint8_t *rdptr;
152
153         sr_dbg("Checking operation of the FPGA bitstream.");
154
155         init_rsp = 0xff;
156         ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_INIT, 0x00, 0, &init_rsp, sizeof(init_rsp));
157         if (ret != SR_OK || init_rsp != 0) {
158                 sr_dbg("FPGA init query failed, or unexpected response.");
159                 return SR_ERR_IO;
160         }
161
162         read_len = sizeof(run_state);
163         ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_RUN, 0, buff, read_len);
164         if (ret != SR_OK) {
165                 sr_dbg("FPGA register access failed (run state).");
166                 return SR_ERR_IO;
167         }
168         rdptr = buff;
169         run_state = read_u16le_inc(&rdptr);
170         sr_spew("FPGA register: run state 0x%04x.", run_state);
171         if (run_state && (run_state & 0x3) != 0x1) {
172                 sr_dbg("Unexpected FPGA register content (run state).");
173                 return SR_ERR_DATA;
174         }
175         if (run_state && (run_state & ~0xf) != 0x85e0) {
176                 sr_dbg("Unexpected FPGA register content (run state).");
177                 return SR_ERR_DATA;
178         }
179
180         read_len = sizeof(pwm_en);
181         ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_PWM_EN, 0, buff, read_len);
182         if (ret != SR_OK) {
183                 sr_dbg("FPGA register access failed (PWM enable).");
184                 return SR_ERR_IO;
185         }
186         rdptr = buff;
187         pwm_en = read_u8_inc(&rdptr);
188         sr_spew("FPGA register: PWM enable 0x%02x.", pwm_en);
189         if ((pwm_en & 0x3) != 0x0) {
190                 sr_dbg("Unexpected FPGA register content (PWM enable).");
191                 return SR_ERR_DATA;
192         }
193
194         sr_info("Could re-use current FPGA bitstream. No upload required.");
195         return SR_OK;
196 }
197
198 static int upload_fpga_bitstream(const struct sr_dev_inst *sdi,
199         const char *bitstream_fname)
200 {
201         struct drv_context *drvc;
202         struct sr_usb_dev_inst *usb;
203         struct sr_resource bitstream;
204         uint32_t bitstream_size;
205         uint8_t buffer[sizeof(uint32_t)];
206         uint8_t *wrptr;
207         uint8_t block[4096];
208         int len, act_len;
209         unsigned int pos;
210         int ret;
211         unsigned int zero_pad_to;
212
213         drvc = sdi->driver->context;
214         usb = sdi->conn;
215
216         sr_info("Uploading FPGA bitstream '%s'.", bitstream_fname);
217
218         ret = sr_resource_open(drvc->sr_ctx, &bitstream, SR_RESOURCE_FIRMWARE, bitstream_fname);
219         if (ret != SR_OK) {
220                 sr_err("Cannot find FPGA bitstream %s.", bitstream_fname);
221                 return ret;
222         }
223
224         bitstream_size = (uint32_t)bitstream.size;
225         wrptr = buffer;
226         write_u32le_inc(&wrptr, bitstream_size);
227         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_INIT, 0x00, 0, buffer, wrptr - buffer)) != SR_OK) {
228                 sr_err("Cannot initiate FPGA bitstream upload.");
229                 sr_resource_close(drvc->sr_ctx, &bitstream);
230                 return ret;
231         }
232         zero_pad_to = bitstream_size;
233         zero_pad_to += LA2016_EP2_PADDING - 1;
234         zero_pad_to /= LA2016_EP2_PADDING;
235         zero_pad_to *= LA2016_EP2_PADDING;
236
237         pos = 0;
238         while (1) {
239                 if (pos < bitstream.size) {
240                         len = (int)sr_resource_read(drvc->sr_ctx, &bitstream, &block, sizeof(block));
241                         if (len < 0) {
242                                 sr_err("Cannot read FPGA bitstream.");
243                                 sr_resource_close(drvc->sr_ctx, &bitstream);
244                                 return SR_ERR;
245                         }
246                 } else {
247                         /*  Zero-pad until 'zero_pad_to'. */
248                         len = zero_pad_to - pos;
249                         if ((unsigned)len > sizeof(block))
250                                 len = sizeof(block);
251                         memset(&block, 0, len);
252                 }
253                 if (len == 0)
254                         break;
255
256                 ret = libusb_bulk_transfer(usb->devhdl, 2,
257                         &block[0], len, &act_len, DEFAULT_TIMEOUT_MS);
258                 if (ret != 0) {
259                         sr_dbg("Cannot write FPGA bitstream, block %#x len %d: %s.",
260                                 pos, (int)len, libusb_error_name(ret));
261                         ret = SR_ERR;
262                         break;
263                 }
264                 if (act_len != len) {
265                         sr_dbg("Short write for FPGA bitstream, block %#x len %d: got %d.",
266                                 pos, (int)len, act_len);
267                         ret = SR_ERR;
268                         break;
269                 }
270                 pos += len;
271         }
272         sr_resource_close(drvc->sr_ctx, &bitstream);
273         if (ret != 0)
274                 return ret;
275         sr_info("FPGA bitstream upload (%" PRIu64 " bytes) done.",
276                 bitstream.size);
277
278         return SR_OK;
279 }
280
281 static int enable_fpga_bitstream(const struct sr_dev_inst *sdi)
282 {
283         int ret;
284         uint8_t cmd_resp;
285
286         if ((ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_INIT, 0x00, 0, &cmd_resp, sizeof(cmd_resp))) != SR_OK) {
287                 sr_err("Cannot read response after FPGA bitstream upload.");
288                 return ret;
289         }
290         if (cmd_resp != 0) {
291                 sr_err("Unexpected FPGA bitstream upload response, got 0x%02x, want 0.",
292                         cmd_resp);
293                 return SR_ERR;
294         }
295         g_usleep(30000);
296
297         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_ENABLE, 0x01, 0, NULL, 0)) != SR_OK) {
298                 sr_err("Cannot enable FPGA after bitstream upload.");
299                 return ret;
300         }
301         g_usleep(40000);
302
303         return SR_OK;
304 }
305
306 static int set_threshold_voltage(const struct sr_dev_inst *sdi, float voltage)
307 {
308         struct dev_context *devc;
309         int ret;
310
311         devc = sdi->priv;
312
313         uint16_t duty_R79, duty_R56;
314         uint8_t buf[2 * sizeof(uint16_t)];
315         uint8_t *wrptr;
316
317         /* Clamp threshold setting to valid range for LA2016. */
318         if (voltage > 4.0) {
319                 voltage = 4.0;
320         } else if (voltage < -4.0) {
321                 voltage = -4.0;
322         }
323
324         /*
325          * Two PWM output channels feed one DAC which generates a bias
326          * voltage, which offsets the input probe's voltage level, and
327          * in combination with the FPGA pins' fixed threshold result in
328          * a programmable input threshold from the user's perspective.
329          * The PWM outputs can be seen on R79 and R56 respectively, the
330          * frequency is 100kHz and the duty cycle varies. The R79 PWM
331          * uses three discrete settings. The R56 PWM varies with desired
332          * thresholds and depends on the R79 PWM configuration. See the
333          * schematics comments which discuss the formulae.
334          */
335         if (voltage >= 2.9) {
336                 duty_R79 = 0;           /* PWM off (0V). */
337                 duty_R56 = (uint16_t)(302 * voltage - 363);
338         } else if (voltage <= -0.4) {
339                 duty_R79 = 0x02d7;      /* 72% duty cycle. */
340                 duty_R56 = (uint16_t)(302 * voltage + 1090);
341         } else {
342                 duty_R79 = 0x00f2;      /* 25% duty cycle. */
343                 duty_R56 = (uint16_t)(302 * voltage + 121);
344         }
345
346         /* Clamp duty register values to sensible limits. */
347         if (duty_R56 < 10) {
348                 duty_R56 = 10;
349         } else if (duty_R56 > 1100) {
350                 duty_R56 = 1100;
351         }
352
353         sr_dbg("Set threshold voltage %.2fV.", voltage);
354         sr_dbg("Duty cycle values: R56 0x%04x, R79 0x%04x.", duty_R56, duty_R79);
355
356         wrptr = buf;
357         write_u16le_inc(&wrptr, duty_R56);
358         write_u16le_inc(&wrptr, duty_R79);
359
360         ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_THRESHOLD, 0, buf, wrptr - buf);
361         if (ret != SR_OK) {
362                 sr_err("Cannot set threshold voltage %.2fV.", voltage);
363                 return ret;
364         }
365         devc->threshold_voltage = voltage;
366
367         return SR_OK;
368 }
369
370 static int enable_pwm(const struct sr_dev_inst *sdi, uint8_t p1, uint8_t p2)
371 {
372         struct dev_context *devc;
373         uint8_t cfg;
374         int ret;
375
376         devc = sdi->priv;
377         cfg = 0;
378
379         if (p1) cfg |= 1 << 0;
380         if (p2) cfg |= 1 << 1;
381
382         sr_dbg("Set PWM enable %d %d. Config 0x%02x.", p1, p2, cfg);
383         ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_PWM_EN, 0, &cfg, sizeof(cfg));
384         if (ret != SR_OK) {
385                 sr_err("Cannot setup PWM enabled state.");
386                 return ret;
387         }
388         devc->pwm_setting[0].enabled = (p1) ? 1 : 0;
389         devc->pwm_setting[1].enabled = (p2) ? 1 : 0;
390
391         return SR_OK;
392 }
393
394 static int set_pwm(const struct sr_dev_inst *sdi, uint8_t which,
395         float freq, float duty)
396 {
397         int CTRL_PWM[] = { REG_PWM1, REG_PWM2 };
398         struct dev_context *devc;
399         pwm_setting_dev_t cfg;
400         pwm_setting_t *setting;
401         int ret;
402         uint8_t buf[2 * sizeof(uint32_t)];
403         uint8_t *wrptr;
404
405         devc = sdi->priv;
406
407         if (which < 1 || which > 2) {
408                 sr_err("Invalid PWM channel: %d.", which);
409                 return SR_ERR;
410         }
411         if (freq > MAX_PWM_FREQ) {
412                 sr_err("Too high a PWM frequency: %.1f.", freq);
413                 return SR_ERR;
414         }
415         if (duty > 100 || duty < 0) {
416                 sr_err("Invalid PWM duty cycle: %f.", duty);
417                 return SR_ERR;
418         }
419
420         cfg.period = (uint32_t)(PWM_CLOCK / freq);
421         cfg.duty = (uint32_t)(0.5f + (cfg.period * duty / 100.));
422         sr_dbg("Set PWM%d period %d, duty %d.", which, cfg.period, cfg.duty);
423
424         wrptr = buf;
425         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.period);
426         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.duty);
427         ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, CTRL_PWM[which - 1], 0, buf, wrptr - buf);
428         if (ret != SR_OK) {
429                 sr_err("Cannot setup PWM%d configuration %d %d.",
430                         which, cfg.period, cfg.duty);
431                 return ret;
432         }
433         setting = &devc->pwm_setting[which - 1];
434         setting->freq = freq;
435         setting->duty = duty;
436
437         return SR_OK;
438 }
439
440 static int set_defaults(const struct sr_dev_inst *sdi)
441 {
442         struct dev_context *devc;
443         int ret;
444
445         devc = sdi->priv;
446
447         devc->capture_ratio = 5; /* percent */
448         devc->cur_channels = 0xffff;
449         devc->limit_samples = 5000000;
450         devc->cur_samplerate = SR_MHZ(100);
451
452         ret = set_threshold_voltage(sdi, devc->threshold_voltage);
453         if (ret)
454                 return ret;
455
456         ret = enable_pwm(sdi, 0, 0);
457         if (ret)
458                 return ret;
459
460         ret = set_pwm(sdi, 1, 1e3, 50);
461         if (ret)
462                 return ret;
463
464         ret = set_pwm(sdi, 2, 100e3, 50);
465         if (ret)
466                 return ret;
467
468         ret = enable_pwm(sdi, 1, 1);
469         if (ret)
470                 return ret;
471
472         return SR_OK;
473 }
474
475 static int set_trigger_config(const struct sr_dev_inst *sdi)
476 {
477         struct dev_context *devc;
478         struct sr_trigger *trigger;
479         trigger_cfg_t cfg;
480         GSList *stages;
481         GSList *channel;
482         struct sr_trigger_stage *stage1;
483         struct sr_trigger_match *match;
484         uint16_t ch_mask;
485         int ret;
486         uint8_t buf[4 * sizeof(uint32_t)];
487         uint8_t *wrptr;
488
489         devc = sdi->priv;
490         trigger = sr_session_trigger_get(sdi->session);
491
492         memset(&cfg, 0, sizeof(cfg));
493
494         cfg.channels = devc->cur_channels;
495
496         if (trigger && trigger->stages) {
497                 stages = trigger->stages;
498                 stage1 = stages->data;
499                 if (stages->next) {
500                         sr_err("Only one trigger stage supported for now.");
501                         return SR_ERR;
502                 }
503                 channel = stage1->matches;
504                 while (channel) {
505                         match = channel->data;
506                         ch_mask = 1 << match->channel->index;
507
508                         switch (match->match) {
509                         case SR_TRIGGER_ZERO:
510                                 cfg.level |= ch_mask;
511                                 cfg.high_or_falling &= ~ch_mask;
512                                 break;
513                         case SR_TRIGGER_ONE:
514                                 cfg.level |= ch_mask;
515                                 cfg.high_or_falling |= ch_mask;
516                                 break;
517                         case SR_TRIGGER_RISING:
518                                 if ((cfg.enabled & ~cfg.level)) {
519                                         sr_err("Device only supports one edge trigger.");
520                                         return SR_ERR;
521                                 }
522                                 cfg.level &= ~ch_mask;
523                                 cfg.high_or_falling &= ~ch_mask;
524                                 break;
525                         case SR_TRIGGER_FALLING:
526                                 if ((cfg.enabled & ~cfg.level)) {
527                                         sr_err("Device only supports one edge trigger.");
528                                         return SR_ERR;
529                                 }
530                                 cfg.level &= ~ch_mask;
531                                 cfg.high_or_falling |= ch_mask;
532                                 break;
533                         default:
534                                 sr_err("Unknown trigger condition.");
535                                 return SR_ERR;
536                         }
537                         cfg.enabled |= ch_mask;
538                         channel = channel->next;
539                 }
540         }
541         sr_dbg("Set trigger config: "
542                 "channels 0x%04x, trigger-enabled 0x%04x, "
543                 "level-triggered 0x%04x, high/falling 0x%04x.",
544                 cfg.channels, cfg.enabled, cfg.level, cfg.high_or_falling);
545
546         devc->had_triggers_configured = cfg.enabled != 0;
547
548         wrptr = buf;
549         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.channels);
550         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.enabled);
551         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.level);
552         write_u32le_inc(&wrptr, cfg.high_or_falling);
553         ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_TRIGGER, 16, buf, wrptr - buf);
554         if (ret != SR_OK) {
555                 sr_err("Cannot setup trigger configuration.");
556                 return ret;
557         }
558
559         return SR_OK;
560 }
561
562 static int set_sample_config(const struct sr_dev_inst *sdi)
563 {
564         struct dev_context *devc;
565         double clock_divisor;
566         uint64_t total;
567         int ret;
568         uint16_t divisor;
569         uint8_t buf[2 * sizeof(uint32_t) + 48 / 8 + sizeof(uint16_t)];
570         uint8_t *wrptr;
571
572         devc = sdi->priv;
573         total = 128 * 1024 * 1024;
574
575         if (devc->cur_samplerate > devc->max_samplerate) {
576                 sr_err("Too high a sample rate: %" PRIu64 ".",
577                         devc->cur_samplerate);
578                 return SR_ERR;
579         }
580
581         clock_divisor = devc->max_samplerate / (double)devc->cur_samplerate;
582         if (clock_divisor > 0xffff)
583                 clock_divisor = 0xffff;
584         divisor = (uint16_t)(clock_divisor + 0.5);
585         devc->cur_samplerate = devc->max_samplerate / divisor;
586
587         if (devc->limit_samples > MAX_SAMPLE_DEPTH) {
588                 sr_err("Too high a sample depth: %" PRIu64 ".",
589                         devc->limit_samples);
590                 return SR_ERR;
591         }
592
593         devc->pre_trigger_size = (devc->capture_ratio * devc->limit_samples) / 100;
594
595         sr_dbg("Set sample config: %" PRIu64 "kHz, %" PRIu64 " samples, trigger-pos %" PRIu64 "%%.",
596                 devc->cur_samplerate / 1000,
597                 devc->limit_samples,
598                 devc->capture_ratio);
599
600         wrptr = buf;
601         write_u32le_inc(&wrptr, devc->limit_samples);
602         write_u8_inc(&wrptr, 0);
603         write_u32le_inc(&wrptr, devc->pre_trigger_size);
604         write_u32le_inc(&wrptr, ((total * devc->capture_ratio) / 100) & 0xffffff00);
605         write_u16le_inc(&wrptr, divisor);
606         write_u8_inc(&wrptr, 0);
607
608         ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_SAMPLING, 0, buf, wrptr - buf);
609         if (ret != SR_OK) {
610                 sr_err("Cannot setup acquisition configuration.");
611                 return ret;
612         }
613
614         return SR_OK;
615 }
616
617 /*
618  * FPGA register REG_RUN holds the run state (u16le format). Bit fields
619  * of interest:
620  *   bit 0: value 1 = idle
621  *   bit 1: value 1 = writing to SDRAM
622  *   bit 2: value 0 = waiting for trigger, 1 = trigger seen
623  *   bit 3: value 0 = pretrigger sampling, 1 = posttrigger sampling
624  * The meaning of other bit fields is unknown.
625  *
626  * Typical values in order of appearance during execution:
627  *   0x85e2: pre-sampling, samples before the trigger position,
628  *     when capture ratio > 0%
629  *   0x85ea: pre-sampling complete, now waiting for the trigger
630  *     (whilst sampling continuously)
631  *   0x85ee: trigger seen, capturing post-trigger samples, running
632  *   0x85ed: idle
633  */
634 static uint16_t run_state(const struct sr_dev_inst *sdi)
635 {
636         uint16_t state;
637         static uint16_t previous_state = 0;
638         int ret;
639
640         if ((ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_RUN, 0, &state, sizeof(state))) != SR_OK) {
641                 sr_err("Cannot read run state.");
642                 return ret;
643         }
644
645         /*
646          * Avoid flooding the log, only dump values as they change.
647          * The routine is called about every 50ms.
648          */
649         if (state != previous_state) {
650                 previous_state = state;
651                 if ((state & 0x0003) == 0x01) {
652                         sr_dbg("Run state: 0x%04x (%s).", state, "idle");
653                 } else if ((state & 0x000f) == 0x02) {
654                         sr_dbg("Run state: 0x%04x (%s).", state,
655                                 "pre-trigger sampling");
656                 } else if ((state & 0x000f) == 0x0a) {
657                         sr_dbg("Run state: 0x%04x (%s).", state,
658                                 "sampling, waiting for trigger");
659                 } else if ((state & 0x000f) == 0x0e) {
660                         sr_dbg("Run state: 0x%04x (%s).", state,
661                                 "post-trigger sampling");
662                 } else {
663                         sr_dbg("Run state: 0x%04x.", state);
664                 }
665         }
666
667         return state;
668 }
669
670 static int set_run_mode(const struct sr_dev_inst *sdi, uint8_t fast_blinking)
671 {
672         int ret;
673
674         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_RUN, 0, &fast_blinking, sizeof(fast_blinking))) != SR_OK) {
675                 sr_err("Cannot configure run mode %d.", fast_blinking);
676                 return ret;
677         }
678
679         return SR_OK;
680 }
681
682 static int get_capture_info(const struct sr_dev_inst *sdi)
683 {
684         struct dev_context *devc;
685         int ret;
686         uint8_t buf[3 * sizeof(uint32_t)];
687         const uint8_t *rdptr;
688
689         devc = sdi->priv;
690
691         if ((ret = ctrl_in(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_SAMPLING, 0, buf, sizeof(buf))) != SR_OK) {
692                 sr_err("Cannot read capture info.");
693                 return ret;
694         }
695
696         rdptr = buf;
697         devc->info.n_rep_packets = read_u32le_inc(&rdptr);
698         devc->info.n_rep_packets_before_trigger = read_u32le_inc(&rdptr);
699         devc->info.write_pos = read_u32le_inc(&rdptr);
700
701         sr_dbg("Capture info: n_rep_packets: 0x%08x/%d, before_trigger: 0x%08x/%d, write_pos: 0x%08x%d.",
702                 devc->info.n_rep_packets, devc->info.n_rep_packets,
703                 devc->info.n_rep_packets_before_trigger,
704                 devc->info.n_rep_packets_before_trigger,
705                 devc->info.write_pos, devc->info.write_pos);
706
707         if (devc->info.n_rep_packets % 5) {
708                 sr_warn("Unexpected packets count %lu, not a multiple of 5.",
709                         (unsigned long)devc->info.n_rep_packets);
710         }
711
712         return SR_OK;
713 }
714
715 SR_PRIV int la2016_upload_firmware(struct sr_context *sr_ctx,
716         libusb_device *dev, uint16_t product_id)
717 {
718         char fw_file[1024];
719         snprintf(fw_file, sizeof(fw_file) - 1, UC_FIRMWARE, product_id);
720         return ezusb_upload_firmware(sr_ctx, dev, USB_CONFIGURATION, fw_file);
721 }
722
723 SR_PRIV int la2016_setup_acquisition(const struct sr_dev_inst *sdi)
724 {
725         struct dev_context *devc;
726         int ret;
727         uint8_t cmd;
728
729         devc = sdi->priv;
730
731         ret = set_threshold_voltage(sdi, devc->threshold_voltage);
732         if (ret != SR_OK)
733                 return ret;
734
735         cmd = 0;
736         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_CAPT_MODE, 0, &cmd, sizeof(cmd))) != SR_OK) {
737                 sr_err("Cannot send command to stop sampling.");
738                 return ret;
739         }
740
741         ret = set_trigger_config(sdi);
742         if (ret != SR_OK)
743                 return ret;
744
745         ret = set_sample_config(sdi);
746         if (ret != SR_OK)
747                 return ret;
748
749         return SR_OK;
750 }
751
752 SR_PRIV int la2016_start_acquisition(const struct sr_dev_inst *sdi)
753 {
754         int ret;
755
756         ret = set_run_mode(sdi, 3);
757         if (ret != SR_OK)
758                 return ret;
759
760         return SR_OK;
761 }
762
763 static int la2016_stop_acquisition(const struct sr_dev_inst *sdi)
764 {
765         int ret;
766
767         ret = set_run_mode(sdi, 0);
768         if (ret != SR_OK)
769                 return ret;
770
771         return SR_OK;
772 }
773
774 SR_PRIV int la2016_abort_acquisition(const struct sr_dev_inst *sdi)
775 {
776         int ret;
777         struct dev_context *devc;
778
779         ret = la2016_stop_acquisition(sdi);
780         if (ret != SR_OK)
781                 return ret;
782
783         devc = sdi ? sdi->priv : NULL;
784         if (devc && devc->transfer)
785                 libusb_cancel_transfer(devc->transfer);
786
787         return SR_OK;
788 }
789
790 static int la2016_has_triggered(const struct sr_dev_inst *sdi)
791 {
792         uint16_t state;
793
794         state = run_state(sdi);
795
796         return (state & 0x3) == 1;
797 }
798
799 static int la2016_start_retrieval(const struct sr_dev_inst *sdi,
800         libusb_transfer_cb_fn cb)
801 {
802         struct dev_context *devc;
803         struct sr_usb_dev_inst *usb;
804         int ret;
805         uint8_t wrbuf[2 * sizeof(uint32_t)];
806         uint8_t *wrptr;
807         uint32_t to_read;
808         uint8_t *buffer;
809
810         devc = sdi->priv;
811         usb = sdi->conn;
812
813         if ((ret = get_capture_info(sdi)) != SR_OK)
814                 return ret;
815
816         devc->n_transfer_packets_to_read = devc->info.n_rep_packets / NUM_PACKETS_IN_CHUNK;
817         devc->n_bytes_to_read = devc->n_transfer_packets_to_read * TRANSFER_PACKET_LENGTH;
818         devc->read_pos = devc->info.write_pos - devc->n_bytes_to_read;
819         devc->n_reps_until_trigger = devc->info.n_rep_packets_before_trigger;
820
821         sr_dbg("Want to read %u xfer-packets starting from pos %" PRIu32 ".",
822                 devc->n_transfer_packets_to_read, devc->read_pos);
823
824         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_BULK_RESET, 0x00, 0, NULL, 0)) != SR_OK) {
825                 sr_err("Cannot reset USB bulk state.");
826                 return ret;
827         }
828         sr_dbg("Will read from 0x%08lx, 0x%08x bytes.",
829                 (unsigned long)devc->read_pos, devc->n_bytes_to_read);
830         wrptr = wrbuf;
831         write_u32le_inc(&wrptr, devc->read_pos);
832         write_u32le_inc(&wrptr, devc->n_bytes_to_read);
833         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_SPI, REG_BULK, 0, wrbuf, wrptr - wrbuf)) != SR_OK) {
834                 sr_err("Cannot send USB bulk config.");
835                 return ret;
836         }
837         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_BULK_START, 0x00, 0, NULL, 0)) != SR_OK) {
838                 sr_err("Cannot unblock USB bulk transfers.");
839                 return ret;
840         }
841
842         /*
843          * Pick a buffer size for all USB transfers. The buffer size
844          * must be a multiple of the endpoint packet size. And cannot
845          * exceed a maximum value.
846          */
847         to_read = devc->n_bytes_to_read;
848         if (to_read >= LA2016_USB_BUFSZ) /* Multiple transfers. */
849                 to_read = LA2016_USB_BUFSZ;
850         else /* One transfer. */
851                 to_read = (to_read + (LA2016_EP6_PKTSZ-1)) & ~(LA2016_EP6_PKTSZ-1);
852         buffer = g_try_malloc(to_read);
853         if (!buffer) {
854                 sr_dbg("USB bulk transfer size %d bytes.", (int)to_read);
855                 sr_err("Cannot allocate buffer for USB bulk transfer.");
856                 return SR_ERR_MALLOC;
857         }
858
859         devc->transfer = libusb_alloc_transfer(0);
860         libusb_fill_bulk_transfer(
861                 devc->transfer, usb->devhdl,
862                 0x86, buffer, to_read,
863                 cb, (void *)sdi, DEFAULT_TIMEOUT_MS);
864
865         if ((ret = libusb_submit_transfer(devc->transfer)) != 0) {
866                 sr_err("Cannot submit USB transfer: %s.", libusb_error_name(ret));
867                 libusb_free_transfer(devc->transfer);
868                 devc->transfer = NULL;
869                 g_free(buffer);
870                 return SR_ERR;
871         }
872
873         return SR_OK;
874 }
875
876 static void send_chunk(struct sr_dev_inst *sdi,
877         const uint8_t *packets, unsigned int num_tfers)
878 {
879         struct dev_context *devc;
880         struct sr_datafeed_logic logic;
881         struct sr_datafeed_packet sr_packet;
882         unsigned int max_samples, n_samples, total_samples, free_n_samples;
883         unsigned int i, j, k;
884         int do_signal_trigger;
885         uint16_t *wp;
886         const uint8_t *rp;
887         uint16_t state;
888         uint8_t repetitions;
889
890         devc = sdi->priv;
891
892         logic.unitsize = 2;
893         logic.data = devc->convbuffer;
894
895         sr_packet.type = SR_DF_LOGIC;
896         sr_packet.payload = &logic;
897
898         max_samples = devc->convbuffer_size / 2;
899         n_samples = 0;
900         wp = (uint16_t *)devc->convbuffer;
901         total_samples = 0;
902         do_signal_trigger = 0;
903
904         if (devc->had_triggers_configured && devc->reading_behind_trigger == 0 && devc->info.n_rep_packets_before_trigger == 0) {
905                 std_session_send_df_trigger(sdi);
906                 devc->reading_behind_trigger = 1;
907         }
908
909         rp = packets;
910         for (i = 0; i < num_tfers; i++) {
911                 for (k = 0; k < NUM_PACKETS_IN_CHUNK; k++) {
912                         free_n_samples = max_samples - n_samples;
913                         if (free_n_samples < 256 || do_signal_trigger) {
914                                 logic.length = n_samples * 2;
915                                 sr_session_send(sdi, &sr_packet);
916                                 n_samples = 0;
917                                 wp = (uint16_t *)devc->convbuffer;
918                                 if (do_signal_trigger) {
919                                         std_session_send_df_trigger(sdi);
920                                         do_signal_trigger = 0;
921                                 }
922                         }
923
924                         state = read_u16le_inc(&rp);
925                         repetitions = read_u8_inc(&rp);
926                         for (j = 0; j < repetitions; j++)
927                                 *wp++ = state;
928
929                         n_samples += repetitions;
930                         total_samples += repetitions;
931                         devc->total_samples += repetitions;
932                         if (!devc->reading_behind_trigger) {
933                                 devc->n_reps_until_trigger--;
934                                 if (devc->n_reps_until_trigger == 0) {
935                                         devc->reading_behind_trigger = 1;
936                                         do_signal_trigger = 1;
937                                         sr_dbg("Trigger position after %" PRIu64 " samples, %.6fms.",
938                                                 devc->total_samples,
939                                                 (double)devc->total_samples / devc->cur_samplerate * 1e3);
940                                 }
941                         }
942                 }
943                 (void)read_u8_inc(&rp); /* Skip sequence number. */
944         }
945         if (n_samples) {
946                 logic.length = n_samples * 2;
947                 sr_session_send(sdi, &sr_packet);
948                 if (do_signal_trigger) {
949                         std_session_send_df_trigger(sdi);
950                 }
951         }
952         sr_dbg("Send_chunk done after %u samples.", total_samples);
953 }
954
955 static void LIBUSB_CALL receive_transfer(struct libusb_transfer *transfer)
956 {
957         struct sr_dev_inst *sdi;
958         struct dev_context *devc;
959         struct sr_usb_dev_inst *usb;
960         int ret;
961
962         sdi = transfer->user_data;
963         devc = sdi->priv;
964         usb = sdi->conn;
965
966         sr_dbg("receive_transfer(): status %s received %d bytes.",
967                 libusb_error_name(transfer->status), transfer->actual_length);
968
969         if (transfer->status == LIBUSB_TRANSFER_TIMED_OUT) {
970                 sr_err("USB bulk transfer timeout.");
971                 devc->transfer_finished = 1;
972         }
973         send_chunk(sdi, transfer->buffer, transfer->actual_length / TRANSFER_PACKET_LENGTH);
974
975         devc->n_bytes_to_read -= transfer->actual_length;
976         if (devc->n_bytes_to_read) {
977                 uint32_t to_read = devc->n_bytes_to_read;
978                 /*
979                  * Determine read size for the next USB transfer. Make
980                  * the buffer size a multiple of the endpoint packet
981                  * size. Don't exceed a maximum value.
982                  */
983                 if (to_read >= LA2016_USB_BUFSZ)
984                         to_read = LA2016_USB_BUFSZ;
985                 else
986                         to_read = (to_read + (LA2016_EP6_PKTSZ-1)) & ~(LA2016_EP6_PKTSZ-1);
987                 libusb_fill_bulk_transfer(
988                         transfer, usb->devhdl,
989                         0x86, transfer->buffer, to_read,
990                         receive_transfer, (void *)sdi, DEFAULT_TIMEOUT_MS);
991
992                 if ((ret = libusb_submit_transfer(transfer)) == 0)
993                         return;
994                 sr_err("Cannot submit another USB transfer: %s.",
995                         libusb_error_name(ret));
996         }
997
998         g_free(transfer->buffer);
999         libusb_free_transfer(transfer);
1000         devc->transfer_finished = 1;
1001 }
1002
1003 SR_PRIV int la2016_receive_data(int fd, int revents, void *cb_data)
1004 {
1005         const struct sr_dev_inst *sdi;
1006         struct dev_context *devc;
1007         struct drv_context *drvc;
1008         struct timeval tv;
1009
1010         (void)fd;
1011         (void)revents;
1012
1013         sdi = cb_data;
1014         devc = sdi->priv;
1015         drvc = sdi->driver->context;
1016
1017         if (devc->have_trigger == 0) {
1018                 if (la2016_has_triggered(sdi) == 0) {
1019                         /* Not yet ready for sample data download. */
1020                         return TRUE;
1021                 }
1022                 devc->have_trigger = 1;
1023                 devc->transfer_finished = 0;
1024                 devc->reading_behind_trigger = 0;
1025                 devc->total_samples = 0;
1026                 /* We can start downloading sample data. */
1027                 if (la2016_start_retrieval(sdi, receive_transfer) != SR_OK) {
1028                         sr_err("Cannot start acquisition data download.");
1029                         return FALSE;
1030                 }
1031                 sr_dbg("Acquisition data download started.");
1032                 std_session_send_df_frame_begin(sdi);
1033
1034                 return TRUE;
1035         }
1036
1037         tv.tv_sec = tv.tv_usec = 0;
1038         libusb_handle_events_timeout(drvc->sr_ctx->libusb_ctx, &tv);
1039
1040         if (devc->transfer_finished) {
1041                 sr_dbg("Download finished, post processing.");
1042                 std_session_send_df_frame_end(sdi);
1043
1044                 usb_source_remove(sdi->session, drvc->sr_ctx);
1045                 std_session_send_df_end(sdi);
1046
1047                 la2016_stop_acquisition(sdi);
1048
1049                 g_free(devc->convbuffer);
1050                 devc->convbuffer = NULL;
1051
1052                 devc->transfer = NULL;
1053
1054                 sr_dbg("Download finished, done post processing.");
1055         }
1056
1057         return TRUE;
1058 }
1059
1060 SR_PRIV int la2016_init_device(const struct sr_dev_inst *sdi)
1061 {
1062         struct dev_context *devc;
1063         uint16_t state;
1064         uint8_t buf[8];
1065         int16_t purchase_date_bcd[2];
1066         uint8_t magic;
1067         const char *bitstream_fn;
1068         int ret;
1069
1070         devc = sdi->priv;
1071
1072         /*
1073          * Four EEPROM bytes at offset 0x20 are purchase year and month
1074          * in BCD format, with 16bit complemented checksum. For example
1075          * 20 04 df fb translates to 2020-04. This can help identify the
1076          * age of devices when unknown magic numbers are seen.
1077          */
1078         if ((ret = ctrl_in(sdi, CMD_EEPROM, 0x20, 0, purchase_date_bcd, sizeof(purchase_date_bcd))) != SR_OK) {
1079                 sr_err("Cannot read purchase date in EEPROM.");
1080         } else {
1081                 sr_dbg("Purchase date: 20%02hx-%02hx.",
1082                         (purchase_date_bcd[0]) & 0xff,
1083                         (purchase_date_bcd[0] >> 8) & 0xff);
1084                 if (purchase_date_bcd[0] != (0x0ffff & ~purchase_date_bcd[1])) {
1085                         sr_err("Purchase date fails checksum test.");
1086                 }
1087         }
1088
1089         /*
1090          * Several Kingst logic analyzer devices share the same USB VID
1091          * and PID. The product ID determines which MCU firmware to load.
1092          * The MCU firmware provides access to EEPROM content which then
1093          * allows to identify the device model. Which in turn determines
1094          * which FPGA bitstream to load. Eight bytes at offset 0x08 are
1095          * to get inspected.
1096          *
1097          * EEPROM content for model identification is kept redundantly
1098          * in memory. The values are stored in verbatim and in inverted
1099          * form, multiple copies are kept at different offsets. Example
1100          * data:
1101          *
1102          *   magic 0x08
1103          *    | ~magic 0xf7
1104          *    | |
1105          *   08f7000008f710ef
1106          *            | |
1107          *            | ~magic backup
1108          *            magic backup
1109          *
1110          * Exclusively inspecting the magic byte appears to be sufficient,
1111          * other fields seem to be 'don't care'.
1112          *
1113          *   magic 2 == LA2016 using "kingst-la2016-fpga.bitstream"
1114          *   magic 3 == LA1016 using "kingst-la1016-fpga.bitstream"
1115          *   magic 8 == LA2016a using "kingst-la2016a1-fpga.bitstream"
1116          *              (latest v1.3.0 PCB, perhaps others)
1117          *   magic 9 == LA1016a using "kingst-la1016a1-fpga.bitstream"
1118          *              (latest v1.3.0 PCB, perhaps others)
1119          *
1120          * When EEPROM content does not match the hardware configuration
1121          * (the board layout), the software may load but yield incorrect
1122          * results (like swapped channels). The FPGA bitstream itself
1123          * will authenticate with IC U10 and fail when its capabilities
1124          * do not match the hardware model. An LA1016 won't become a
1125          * LA2016 by faking its EEPROM content.
1126          */
1127         if ((ret = ctrl_in(sdi, CMD_EEPROM, 0x08, 0, &buf, sizeof(buf))) != SR_OK) {
1128                 sr_err("Cannot read EEPROM device identifier bytes.");
1129                 return ret;
1130         }
1131
1132         magic = 0;
1133         if (buf[0] == (0xff & ~buf[1])) {
1134                 /* Primary copy of magic passes complement check. */
1135                 magic = buf[0];
1136         } else if (buf[4] == (0xff & ~buf[5])) {
1137                 /* Backup copy of magic passes complement check. */
1138                 sr_dbg("Using backup copy of device type magic number.");
1139                 magic = buf[4];
1140         }
1141
1142         sr_dbg("Device type: magic number is %hhu.", magic);
1143
1144         /* Select the FPGA bitstream depending on the model. */
1145         switch (magic) {
1146         case 2:
1147                 bitstream_fn = FPGA_FW_LA2016;
1148                 devc->max_samplerate = MAX_SAMPLE_RATE_LA2016;
1149                 break;
1150         case 3:
1151                 bitstream_fn = FPGA_FW_LA1016;
1152                 devc->max_samplerate = MAX_SAMPLE_RATE_LA1016;
1153                 break;
1154         case 8:
1155                 bitstream_fn = FPGA_FW_LA2016A;
1156                 devc->max_samplerate = MAX_SAMPLE_RATE_LA2016;
1157                 break;
1158         case 9:
1159                 bitstream_fn = FPGA_FW_LA1016A;
1160                 devc->max_samplerate = MAX_SAMPLE_RATE_LA1016;
1161                 break;
1162         default:
1163                 bitstream_fn = NULL;
1164                 break;
1165         }
1166         if (!bitstream_fn || !*bitstream_fn) {
1167                 sr_err("Cannot identify as one of the supported models.");
1168                 return SR_ERR;
1169         }
1170
1171         if (check_fpga_bitstream(sdi) != SR_OK) {
1172                 ret = upload_fpga_bitstream(sdi, bitstream_fn);
1173                 if (ret != SR_OK) {
1174                         sr_err("Cannot upload FPGA bitstream.");
1175                         return ret;
1176                 }
1177         }
1178         ret = enable_fpga_bitstream(sdi);
1179         if (ret != SR_OK) {
1180                 sr_err("Cannot enable FPGA bitstream after upload.");
1181                 return ret;
1182         }
1183
1184         state = run_state(sdi);
1185         if (state != 0x85e9) {
1186                 sr_warn("Unexpected run state, want 0x85e9, got 0x%04x.", state);
1187         }
1188
1189         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_BULK_RESET, 0x00, 0, NULL, 0)) != SR_OK) {
1190                 sr_err("Cannot reset USB bulk transfer.");
1191                 return ret;
1192         }
1193
1194         sr_dbg("Device should be initialized.");
1195
1196         return set_defaults(sdi);
1197 }
1198
1199 SR_PRIV int la2016_deinit_device(const struct sr_dev_inst *sdi)
1200 {
1201         int ret;
1202
1203         if ((ret = ctrl_out(sdi, CMD_FPGA_ENABLE, 0x00, 0, NULL, 0)) != SR_OK) {
1204                 sr_err("Cannot deinitialize device's FPGA.");
1205                 return ret;
1206         }
1207
1208         return SR_OK;
1209 }