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 <config.h>
  21 #include <sys/types.h>
  22 #include <sys/stat.h>
  23 #include <unistd.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <ctype.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <stdint.h>
  28 #include <libsigrok/libsigrok.h>
  29 #include "libsigrok-internal.h"
  30
  31 #define LOG_PREFIX "input/wav"
  32
  33 /* How many bytes at a time to process and send to the session bus. */
  34 #define CHUNK_SIZE               (1 * 1024 * 1024 * sizeof(float))
  35
  36 /* Minimum size of header + 1 8-bit mono PCM sample. */
  37 #define MIN_DATA_CHUNK_OFFSET    45
  38
  39 /* Expect to find the "data" chunk within this offset from the start. */
  40 #define MAX_DATA_CHUNK_OFFSET    1024
  41
  42 #define WAVE_FORMAT_PCM_         0x0001
  43 #define WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_  0x0003
  44 #define WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE_  0xfffe
  45
  46 struct context {
  47         gboolean started;
  48         int fmt_code;
  49         uint64_t samplerate;
  50         int samplesize;
  51         int num_channels;
  52         int unitsize;
  53         gboolean found_data;
  54 };
  55
  56 static int parse_wav_header(GString *buf, struct context *inc)
  57 {
  58         uint64_t samplerate;
  59         unsigned int fmt_code, samplesize, num_channels, unitsize;
  60
  61         if (buf->len < MIN_DATA_CHUNK_OFFSET)
  62                 return SR_ERR_NA;
  63
  64         fmt_code = RL16(buf->str + 20);
  65         samplerate = RL32(buf->str + 24);
  66
  67         samplesize = RL16(buf->str + 32);
  68         num_channels = RL16(buf->str + 22);
  69         if (num_channels == 0)
  70                 return SR_ERR;
  71         unitsize = samplesize / num_channels;
  72         if (unitsize != 1 && unitsize != 2 && unitsize != 4) {
  73                 sr_err("Only 8, 16 or 32 bits per sample supported.");
  74                 return SR_ERR_DATA;
  75         }
  76
  77         if (fmt_code == WAVE_FORMAT_PCM_) {
  78         } else if (fmt_code == WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_) {
  79                 if (unitsize != 4) {
  80                         sr_err("only 32-bit floats supported.");
  81                         return SR_ERR_DATA;
  82                 }
  83         } else if (fmt_code == WAVE_FORMAT_EXTENSIBLE_) {
  84                 if (buf->len < 70)
  85                         /* Not enough for extensible header and next chunk. */
  86                         return SR_ERR_NA;
  87
  88                 if (RL16(buf->str + 16) != 40) {
  89                         sr_err("WAV extensible format chunk must be 40 bytes.");
  90                         return SR_ERR;
  91                 }
  92                 if (RL16(buf->str + 36) != 22) {
  93                         sr_err("WAV extension must be 22 bytes.");
  94                         return SR_ERR;
  95                 }
  96                 if (RL16(buf->str + 34) != RL16(buf->str + 38)) {
  97                         sr_err("Reduced valid bits per sample not supported.");
  98                         return SR_ERR_DATA;
  99                 }
 100                 /* Real format code is the first two bytes of the GUID. */
 101                 fmt_code = RL16(buf->str + 44);
 102                 if (fmt_code != WAVE_FORMAT_PCM_ && fmt_code != WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_) {
 103                         sr_err("Only PCM and floating point samples are supported.");
 104                         return SR_ERR_DATA;
 105                 }
 106                 if (fmt_code == WAVE_FORMAT_IEEE_FLOAT_ && unitsize != 4) {
 107                         sr_err("only 32-bit floats supported.");
 108                         return SR_ERR_DATA;
 109                 }
 110         } else {
 111                 sr_err("Only PCM and floating point samples are supported.");
 112                 return SR_ERR_DATA;
 113         }
 114
 115         if (inc) {
 116                 inc->fmt_code = fmt_code;
 117                 inc->samplerate = samplerate;
 118                 inc->samplesize = samplesize;
 119                 inc->num_channels = num_channels;
 120                 inc->unitsize = unitsize;
 121                 inc->found_data = FALSE;
 122         }
 123
 124         return SR_OK;
 125 }
 126
 127 static int format_match(GHashTable *metadata)
 128 {
 129         GString *buf;
 130         int ret;
 131
 132         buf = g_hash_table_lookup(metadata, GINT_TO_POINTER(SR_INPUT_META_HEADER));
 133         if (strncmp(buf->str, "RIFF", 4))
 134                 return SR_ERR;
 135         if (strncmp(buf->str + 8, "WAVE", 4))
 136                 return SR_ERR;
 137         if (strncmp(buf->str + 12, "fmt ", 4))
 138                 return SR_ERR;
 139         /*
 140          * Only gets called when we already know this is a WAV file, so
 141          * this parser can log error messages.
 142          */
 143         if ((ret = parse_wav_header(buf, NULL)) != SR_OK)
 144                 return ret;
 145
 146         return SR_OK;
 147 }
 148
 149 static int init(struct sr_input *in, GHashTable *options)
 150 {
 151         (void)options;
 152
 153         in->sdi = g_malloc0(sizeof(struct sr_dev_inst));
 154         in->priv = g_malloc0(sizeof(struct context));
 155
 156         return SR_OK;
 157 }
 158
 159 static int find_data_chunk(GString *buf, int initial_offset)
 160 {
 161         unsigned int offset, i;
 162
 163         offset = initial_offset;
 164         while (offset < MIN(MAX_DATA_CHUNK_OFFSET, buf->len)) {
 165                 if (!memcmp(buf->str + offset, "data", 4))
 166                         /* Skip into the samples. */
 167                         return offset + 8;
 168                 for (i = 0; i < 4; i++) {
 169                         if (!isalnum(buf->str[offset + i])
 170                                         && !isblank(buf->str[offset + i]))
 171                                 /* Doesn't look like a chunk ID. */
 172                                 return -1;
 173                 }
 174                 /* Skip past this chunk. */
 175                 offset += 8 + RL32(buf->str + offset + 4);
 176         }
 177
 178         if (offset > MAX_DATA_CHUNK_OFFSET)
 179                 return -1;
 180
 181         return offset;
 182 }
 183
 184 static void send_chunk(const struct sr_input *in, int offset, int num_samples)
 185 {
 186         struct sr_datafeed_packet packet;
 187         struct sr_datafeed_analog analog;
 188         struct sr_analog_encoding encoding;
 189         struct sr_analog_meaning meaning;
 190         struct sr_analog_spec spec;
 191         struct context *inc;
 192         float *fdata;
 193         int total_samples, samplenum;
 194         char *s, *d;
 195
 196         inc = in->priv;
 197
 198         s = in->buf->str + offset;
 199         fdata = g_malloc0(CHUNK_SIZE * sizeof(float));
 200         d = (char *)fdata;
 201         total_samples = num_samples * inc->num_channels;
 202         for (samplenum = 0; samplenum < total_samples; samplenum++) {
 203                 if (inc->fmt_code == WAVE_FORMAT_PCM_) {
 204                         switch (inc->unitsize) {
 205                         case 1:
 206                                 /* 8-bit PCM samples are unsigned. */
 207                                 fdata[samplenum] = *(uint8_t*)(s) / (float)255;
 208                                 break;
 209                         case 2:
 210                                 fdata[samplenum] = RL16S(s) / (float)INT16_MAX;
 211                                 break;
 212                         case 4:
 213                                 fdata[samplenum] = RL32S(s) / (float)INT32_MAX;
 214                                 break;
 215                         }
 216                 } else {
 217                         /* BINARY32 float */
 218 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
 219                         int i;
 220                         for (i = 0; i < inc->unitsize; i++)
 221                                 d[i] = s[inc->unitsize - 1 - i];
 222 #else
 223                         memcpy(d, s, inc->unitsize);
 224 #endif
 225                 }
 226                 s += inc->unitsize;
 227                 d += inc->unitsize;
 228         }
 229
 230         /* TODO: Use proper 'digits' value for this device (and its modes). */
 231         sr_analog_init(&analog, &encoding, &meaning, &spec, 2);
 232         packet.type = SR_DF_ANALOG;
 233         packet.payload = &analog;
 234         analog.num_samples = num_samples;
 235         analog.data = fdata;
 236         analog.meaning->channels = in->sdi->channels;
 237         analog.meaning->mq = 0;
 238         analog.meaning->mqflags = 0;
 239         analog.meaning->unit = 0;
 240         sr_session_send(in->sdi, &packet);
 241         g_free(fdata);
 242 }
 243
 244 static int process_buffer(struct sr_input *in)
 245 {
 246         struct context *inc;
 247         struct sr_datafeed_packet packet;
 248         struct sr_datafeed_meta meta;
 249         struct sr_config *src;
 250         int offset, chunk_samples, total_samples, processed, max_chunk_samples;
 251         int num_samples, i;
 252
 253         inc = in->priv;
 254         if (!inc->started) {
 255                 std_session_send_df_header(in->sdi);
 256
 257                 packet.type = SR_DF_META;
 258                 packet.payload = &meta;
 259                 src = sr_config_new(SR_CONF_SAMPLERATE, g_variant_new_uint64(inc->samplerate));
 260                 meta.config = g_slist_append(NULL, src);
 261                 sr_session_send(in->sdi, &packet);
 262                 g_slist_free(meta.config);
 263                 sr_config_free(src);
 264
 265                 inc->started = TRUE;
 266         }
 267
 268         if (!inc->found_data) {
 269                 /* Skip past size of 'fmt ' chunk. */
 270                 i = 20 + RL32(in->buf->str + 16);
 271                 offset = find_data_chunk(in->buf, i);
 272                 if (offset < 0) {
 273                         if (in->buf->len > MAX_DATA_CHUNK_OFFSET) {
 274                                 sr_err("Couldn't find data chunk.");
 275                                 return SR_ERR;
 276                         }
 277                 }
 278                 inc->found_data = TRUE;
 279         } else
 280                 offset = 0;
 281
 282         /* Round off up to the last channels * unitsize boundary. */
 283         chunk_samples = (in->buf->len - offset) / inc->samplesize;
 284         max_chunk_samples = CHUNK_SIZE / inc->samplesize;
 285         processed = 0;
 286         total_samples = chunk_samples;
 287         while (processed < total_samples) {
 288                 if (chunk_samples > max_chunk_samples)
 289                         num_samples = max_chunk_samples;
 290                 else
 291                         num_samples = chunk_samples;
 292                 send_chunk(in, offset, num_samples);
 293                 offset += num_samples * inc->samplesize;
 294                 chunk_samples -= num_samples;
 295                 processed += num_samples;
 296         }
 297
 298         if ((unsigned int)offset < in->buf->len) {
 299                 /*
 300                  * The incoming buffer wasn't processed completely. Stash
 301                  * the leftover data for next time.
 302                  */
 303                 g_string_erase(in->buf, 0, offset);
 304         } else
 305                 g_string_truncate(in->buf, 0);
 306
 307         return SR_OK;
 308 }
 309
 310 static int receive(struct sr_input *in, GString *buf)
 311 {
 312         struct context *inc;
 313         int ret;
 314         char channelname[8];
 315
 316         g_string_append_len(in->buf, buf->str, buf->len);
 317
 318         if (in->buf->len < MIN_DATA_CHUNK_OFFSET) {
 319                 /*
 320                  * Don't even try until there's enough room
 321                  * for the data segment to start.
 322                  */
 323                 return SR_OK;
 324         }
 325
 326         inc = in->priv;
 327         if (!in->sdi_ready) {
 328                 if ((ret = parse_wav_header(in->buf, inc)) == SR_ERR_NA)
 329                         /* Not enough data yet. */
 330                         return SR_OK;
 331                 else if (ret != SR_OK)
 332                         return ret;
 333
 334                 for (int i = 0; i < inc->num_channels; i++) {
 335                         snprintf(channelname, sizeof(channelname), "CH%d", i + 1);
 336                         sr_channel_new(in->sdi, i, SR_CHANNEL_ANALOG, TRUE, channelname);
 337                 }
 338
 339                 /* sdi is ready, notify frontend. */
 340                 in->sdi_ready = TRUE;
 341                 return SR_OK;
 342         }
 343
 344         ret = process_buffer(in);
 345
 346         return ret;
 347 }
 348
 349 static int end(struct sr_input *in)
 350 {
 351         struct context *inc;
 352         int ret;
 353
 354         if (in->sdi_ready)
 355                 ret = process_buffer(in);
 356         else
 357                 ret = SR_OK;
 358
 359         inc = in->priv;
 360         if (inc->started)
 361                 std_session_send_df_end(in->sdi);
 362
 363         return ret;
 364 }
 365
 366 static int reset(struct sr_input *in)
 367 {
 368         struct context *inc = in->priv;
 369
 370         inc->started = FALSE;
 371         g_string_truncate(in->buf, 0);
 372
 373         return SR_OK;
 374 }
 375
 376 SR_PRIV struct sr_input_module input_wav = {
 377         .id = "wav",
 378         .name = "WAV",
 379         .desc = "Microsoft WAV file format data",
 380         .exts = (const char*[]){"wav", NULL},
 381         .metadata = { SR_INPUT_META_HEADER | SR_INPUT_META_REQUIRED },
 382         .format_match = format_match,
 383         .init = init,
 384         .receive = receive,
 385         .end = end,
 386         .reset = reset,
 387 };