src/input/wav.c

   1 /*
   2  * This file is part of the libsigrok project.
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Bert Vermeulen <bert@biot.com>
   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 #include <sys/types.h>
  21 #include <sys/stat.h>
  22 #include <unistd.h>
  23 #include <fcntl.h>
  24 #include <ctype.h>
  25 #include <string.h>
  26 #include <stdint.h>
  27 #include "libsigrok.h"
  28 #include "libsigrok-internal.h"
  29
  30 #define LOG_PREFIX "input/wav"
  31
  32 /* How many bytes at a time to process and send to the session bus. */
  33 #define CHUNK_SIZE 4096
  34
  35 /* Minimum size of header + 1 8-bit mono PCM sample. */
  36 #define MIN_DATA_CHUNK_OFFSET    45
  37
  38 /* Expect to find the "data" chunk within this offset from the start. */
  39 #define MAX_DATA_CHUNK_OFFSET    256
  40
  41 #define WAVE_FORMAT_PCM_         0x0001
  42 #define WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_  0x0003
  43 #define WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE_  0xfffe
  44
  45 struct context {
  46         gboolean started;
  47         int fmt_code;
  48         uint64_t samplerate;
  49         int samplesize;
  50         int num_channels;
  51         int unitsize;
  52         gboolean found_data;
  53 };
  54
  55 static int parse_wav_header(GString *buf, struct context *inc)
  56 {
  57         uint64_t samplerate;
  58         unsigned int fmt_code, samplesize, num_channels, unitsize;
  59
  60         if (buf->len < MIN_DATA_CHUNK_OFFSET)
  61                 return SR_ERR_NA;
  62
  63         fmt_code = RL16(buf->str + 20);
  64         samplerate = RL32(buf->str + 24);
  65
  66         samplesize = RL16(buf->str + 32);
  67         num_channels = RL16(buf->str + 22);
  68         if (num_channels == 0)
  69                 return SR_ERR;
  70         unitsize = samplesize / num_channels;
  71         if (unitsize != 1 && unitsize != 2 && unitsize != 4) {
  72                 sr_err("Only 8, 16 or 32 bits per sample supported.");
  73                 return SR_ERR_DATA;
  74         }
  75
  76         if (fmt_code == WAVE_FORMAT_PCM_) {
  77         } else if (fmt_code == WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_) {
  78                 if (unitsize != 4) {
  79                         sr_err("only 32-bit floats supported.");
  80                         return SR_ERR_DATA;
  81                 }
  82         } else if (fmt_code == WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE_) {
  83                 if (buf->len < 70)
  84                         /* Not enough for extensible header and next chunk. */
  85                         return SR_ERR_NA;
  86
  87                 if (RL16(buf->str + 16) != 40) {
  88                         sr_err("WAV extensible format chunk must be 40 bytes.");
  89                         return SR_ERR;
  90                 }
  91                 if (RL16(buf->str + 36) != 22) {
  92                         sr_err("WAV extension must be 22 bytes.");
  93                         return SR_ERR;
  94                 }
  95                 if (RL16(buf->str + 34) != RL16(buf->str + 38)) {
  96                         sr_err("Reduced valid bits per sample not supported.");
  97                         return SR_ERR_DATA;
  98                 }
  99                 /* Real format code is the first two bytes of the GUID. */
 100                 fmt_code = RL16(buf->str + 44);
 101                 if (fmt_code != WAVE_FORMAT_PCM_ && fmt_code != WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_) {
 102                         sr_err("Only PCM and floating point samples are supported.");
 103                         return SR_ERR_DATA;
 104                 }
 105                 if (fmt_code == WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_ && unitsize != 4) {
 106                         sr_err("only 32-bit floats supported.");
 107                         return SR_ERR_DATA;
 108                 }
 109         } else {
 110                 sr_err("Only PCM and floating point samples are supported.");
 111                 return SR_ERR_DATA;
 112         }
 113
 114         if (inc) {
 115                 inc->fmt_code = fmt_code;
 116                 inc->samplerate = samplerate;
 117                 inc->samplesize = samplesize;
 118                 inc->num_channels = num_channels;
 119                 inc->unitsize = unitsize;
 120                 inc->found_data = FALSE;
 121         }
 122
 123         return SR_OK;
 124 }
 125
 126 static int format_match(GHashTable *metadata)
 127 {
 128         GString *buf;
 129         int ret;
 130
 131         buf = g_hash_table_lookup(metadata, GINT_TO_POINTER(SR_INPUT_META_HEADER));
 132         if (strncmp(buf->str, "RIFF", 4))
 133                 return SR_ERR;
 134         if (strncmp(buf->str + 8, "WAVE", 4))
 135                 return SR_ERR;
 136         if (strncmp(buf->str + 12, "fmt ", 4))
 137                 return SR_ERR;
 138         /*
 139          * Only gets called when we already know this is a WAV file, so
 140          * this parser can log error messages.
 141          */
 142         if ((ret = parse_wav_header(buf, NULL)) != SR_OK)
 143                 return ret;
 144
 145         return SR_OK;
 146 }
 147
 148 static int init(struct sr_input *in, GHashTable *options)
 149 {
 150         (void)options;
 151
 152         in->sdi = g_malloc0(sizeof(struct sr_dev_inst));
 153         in->priv = g_malloc0(sizeof(struct context));
 154
 155         return SR_OK;
 156 }
 157
 158 static int find_data_chunk(GString *buf, int initial_offset)
 159 {
 160         unsigned int offset, i;
 161
 162         offset = initial_offset;
 163         while (offset < MIN(MAX_DATA_CHUNK_OFFSET, buf->len)) {
 164                 if (!memcmp(buf->str + offset, "data", 4))
 165                         /* Skip into the samples. */
 166                         return offset + 8;
 167                 for (i = 0; i < 4; i++) {
 168                         if (!isalnum(buf->str[offset + i])
 169                                         && !isblank(buf->str[offset + i]))
 170                                 /* Doesn't look like a chunk ID. */
 171                                 return -1;
 172                 }
 173                 /* Skip past this chunk. */
 174                 offset += 8 + RL32(buf->str + offset + 4);
 175         }
 176
 177         return offset;
 178 }
 179
 180 static void send_chunk(const struct sr_input *in, int offset, int num_samples)
 181 {
 182         struct sr_datafeed_packet packet;
 183         struct sr_datafeed_analog analog;
 184         struct context *inc;
 185         float fdata[CHUNK_SIZE];
 186         uint64_t sample;
 187         int total_samples, samplenum;
 188         char *s, *d;
 189
 190         inc = in->priv;
 191
 192         s = in->buf->str + offset;
 193         d = (char *)fdata;
 194         memset(fdata, 0, CHUNK_SIZE);
 195         total_samples = num_samples * inc->num_channels;
 196         for (samplenum = 0; samplenum < total_samples; samplenum++) {
 197                 if (inc->fmt_code == WAVE_FORMAT_PCM_) {
 198                         sample = 0;
 199                         memcpy(&sample, s, inc->unitsize);
 200                         switch (inc->samplesize) {
 201                         case 1:
 202                                 /* 8-bit PCM samples are unsigned. */
 203                                 fdata[samplenum] = (uint8_t)sample / (float)255;
 204                                 break;
 205                         case 2:
 206                                 fdata[samplenum] = RL16S(&sample) / (float)INT16_MAX;
 207                                 break;
 208                         case 4:
 209                                 fdata[samplenum] = RL32S(&sample) / (float)INT32_MAX;
 210                                 break;
 211                         }
 212                 } else {
 213                         /* BINARY32 float */
 214 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
 215                         int i;
 216                         for (i = 0; i < inc->unitsize; i++)
 217                                 d[i] = s[inc->unitsize - 1 - i];
 218 #else
 219                         memcpy(d, s, inc->unitsize);
 220 #endif
 221                 }
 222                 s += inc->unitsize;
 223                 d += inc->unitsize;
 224         }
 225         packet.type = SR_DF_ANALOG;
 226         packet.payload = &analog;
 227         analog.channels = in->sdi->channels;
 228         analog.num_samples = num_samples;
 229         analog.mq = 0;
 230         analog.mqflags = 0;
 231         analog.unit = 0;
 232         analog.data = fdata;
 233         sr_session_send(in->sdi, &packet);
 234 }
 235
 236 static int process_buffer(struct sr_input *in)
 237 {
 238         struct context *inc;
 239         struct sr_datafeed_packet packet;
 240         struct sr_datafeed_meta meta;
 241         struct sr_config *src;
 242         int offset, chunk_samples, total_samples, processed, max_chunk_samples;
 243         int num_samples, i;
 244         char channelname[8];
 245
 246         inc = in->priv;
 247         if (!inc->started) {
 248                 for (i = 0; i < inc->num_channels; i++) {
 249                         snprintf(channelname, 8, "CH%d", i + 1);
 250                         sr_channel_new(in->sdi, i, SR_CHANNEL_ANALOG, TRUE, channelname);
 251                 }
 252
 253                 std_session_send_df_header(in->sdi, LOG_PREFIX);
 254
 255                 packet.type = SR_DF_META;
 256                 packet.payload = &meta;
 257                 src = sr_config_new(SR_CONF_SAMPLERATE, g_variant_new_uint64(inc->samplerate));
 258                 meta.config = g_slist_append(NULL, src);
 259                 sr_session_send(in->sdi, &packet);
 260                 sr_config_free(src);
 261
 262                 inc->started = TRUE;
 263         }
 264
 265         if (!inc->found_data) {
 266                 /* Skip past size of 'fmt ' chunk. */
 267                 i = 20 + RL32(in->buf->str + 16);
 268                 offset = find_data_chunk(in->buf, i);
 269                 if (offset < 0) {
 270                         if (in->buf->len > MAX_DATA_CHUNK_OFFSET) {
 271                                 sr_err("Couldn't find data chunk.");
 272                                 return SR_ERR;
 273                         }
 274                 }
 275                 inc->found_data = TRUE;
 276         } else
 277                 offset = 0;
 278
 279         /* Round off up to the last channels * unitsize boundary. */
 280         chunk_samples = (in->buf->len - offset) / inc->num_channels / inc->unitsize;
 281         max_chunk_samples = CHUNK_SIZE / inc->num_channels / inc->unitsize;
 282         processed = 0;
 283         total_samples = chunk_samples;
 284         while (processed < total_samples) {
 285                 if (chunk_samples > max_chunk_samples)
 286                         num_samples = max_chunk_samples;
 287                 else
 288                         num_samples = chunk_samples;
 289                 send_chunk(in, offset, num_samples);
 290                 offset += num_samples * inc->unitsize;
 291                 chunk_samples -= num_samples;
 292                 processed += num_samples;
 293         }
 294
 295         if ((unsigned int)offset < in->buf->len) {
 296                 /*
 297                  * The incoming buffer wasn't processed completely. Stash
 298                  * the leftover data for next time.
 299                  */
 300                 g_string_erase(in->buf, 0, offset);
 301         } else
 302                 g_string_truncate(in->buf, 0);
 303
 304         return SR_OK;
 305 }
 306
 307 static int receive(struct sr_input *in, GString *buf)
 308 {
 309         struct context *inc;
 310         int ret;
 311
 312         g_string_append_len(in->buf, buf->str, buf->len);
 313
 314         if (in->buf->len < MIN_DATA_CHUNK_OFFSET) {
 315                 /*
 316                  * Don't even try until there's enough room
 317                  * for the data segment to start.
 318                  */
 319                 return SR_OK;
 320         }
 321
 322         inc = in->priv;
 323         if (!in->sdi_ready) {
 324                 if ((ret = parse_wav_header(in->buf, inc)) == SR_ERR_NA)
 325                         /* Not enough data yet. */
 326                         return SR_OK;
 327                 else if (ret != SR_OK)
 328                         return ret;
 329
 330                 /* sdi is ready, notify frontend. */
 331                 in->sdi_ready = TRUE;
 332                 return SR_OK;
 333         }
 334
 335         ret = process_buffer(in);
 336
 337         return ret;
 338 }
 339
 340 static int end(struct sr_input *in)
 341 {
 342         struct sr_datafeed_packet packet;
 343         struct context *inc;
 344         int ret;
 345
 346         if (in->sdi_ready)
 347                 ret = process_buffer(in);
 348         else
 349                 ret = SR_OK;
 350
 351         inc = in->priv;
 352         if (inc->started) {
 353                 packet.type = SR_DF_END;
 354                 sr_session_send(in->sdi, &packet);
 355         }
 356
 357         return ret;
 358 }
 359
 360 SR_PRIV struct sr_input_module input_wav = {
 361         .id = "wav",
 362         .name = "WAV",
 363         .desc = "WAV file",
 364         .exts = (const char*[]){"wav", NULL},
 365         .metadata = { SR_INPUT_META_HEADER | SR_INPUT_META_REQUIRED },
 366         .format_match = format_match,
 367         .init = init,
 368         .receive = receive,
 369         .end = end,
 370 };