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
  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 = sr_dev_inst_new();
 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 (!isalpha(buf->str[offset + i])
 170                                         && !isascii(buf->str[offset + i])
 171                                         && !isblank(buf->str[offset + i]))
 172                                 /* Doesn't look like a chunk ID. */
 173                                 return -1;
 174                 }
 175                 /* Skip past this chunk. */
 176                 offset += 8 + RL32(buf->str + offset + 4);
 177         }
 178
 179         return offset;
 180 }
 181
 182 static void send_chunk(const struct sr_input *in, int offset, int num_samples)
 183 {
 184         struct sr_datafeed_packet packet;
 185         struct sr_datafeed_analog analog;
 186         struct context *inc;
 187         float fdata[CHUNK_SIZE];
 188         uint64_t sample;
 189         int total_samples, samplenum;
 190         char *s, *d;
 191
 192         inc = in->priv;
 193
 194         s = in->buf->str + offset;
 195         d = (char *)fdata;
 196         memset(fdata, 0, CHUNK_SIZE);
 197         total_samples = num_samples * inc->num_channels;
 198         for (samplenum = 0; samplenum < total_samples; samplenum++) {
 199                 if (inc->fmt_code == WAVE_FORMAT_PCM) {
 200                         sample = 0;
 201                         memcpy(&sample, s, inc->unitsize);
 202                         switch (inc->samplesize) {
 203                         case 1:
 204                                 /* 8-bit PCM samples are unsigned. */
 205                                 fdata[samplenum] = (uint8_t)sample / (float)255;
 206                                 break;
 207                         case 2:
 208                                 fdata[samplenum] = RL16S(&sample) / (float)INT16_MAX;
 209                                 break;
 210                         case 4:
 211                                 fdata[samplenum] = RL32S(&sample) / (float)INT32_MAX;
 212                                 break;
 213                         }
 214                 } else {
 215                         /* BINARY32 float */
 216 #ifdef WORDS_BIGENDIAN
 217                         int i;
 218                         for (i = 0; i < inc->unitsize; i++)
 219                                 d[i] = s[inc->unitsize - 1 - i];
 220 #else
 221                         memcpy(d, s, inc->unitsize);
 222 #endif
 223                 }
 224                 s += inc->unitsize;
 225                 d += inc->unitsize;
 226         }
 227         packet.type = SR_DF_ANALOG;
 228         packet.payload = &analog;
 229         analog.channels = in->sdi->channels;
 230         analog.num_samples = num_samples;
 231         analog.mq = 0;
 232         analog.mqflags = 0;
 233         analog.unit = 0;
 234         analog.data = fdata;
 235         sr_session_send(in->sdi, &packet);
 236 }
 237
 238 static int process_buffer(struct sr_input *in)
 239 {
 240         struct context *inc;
 241         struct sr_datafeed_packet packet;
 242         struct sr_datafeed_meta meta;
 243         struct sr_channel *ch;
 244         struct sr_config *src;
 245         int offset, chunk_samples, total_samples, processed, max_chunk_samples;
 246         int num_samples, i;
 247         char channelname[8];
 248
 249         inc = in->priv;
 250         if (!inc->started) {
 251                 for (i = 0; i < inc->num_channels; i++) {
 252                         snprintf(channelname, 8, "CH%d", i + 1);
 253                         ch = sr_channel_new(i, SR_CHANNEL_ANALOG, TRUE, channelname);
 254                         in->sdi->channels = g_slist_append(in->sdi->channels, ch);
 255                 }
 256
 257                 std_session_send_df_header(in->sdi, LOG_PREFIX);
 258
 259                 packet.type = SR_DF_META;
 260                 packet.payload = &meta;
 261                 src = sr_config_new(SR_CONF_SAMPLERATE, g_variant_new_uint64(inc->samplerate));
 262                 meta.config = g_slist_append(NULL, src);
 263                 sr_session_send(in->sdi, &packet);
 264                 sr_config_free(src);
 265
 266                 inc->started = TRUE;
 267         }
 268
 269         if (!inc->found_data) {
 270                 /* Skip past size of 'fmt ' chunk. */
 271                 i = 20 + RL32(in->buf->str + 16);
 272                 offset = find_data_chunk(in->buf, i);
 273                 if (offset < 0) {
 274                         if (in->buf->len > MAX_DATA_CHUNK_OFFSET) {
 275                                 sr_err("Couldn't find data chunk.");
 276                                 return SR_ERR;
 277                         }
 278                 }
 279                 inc->found_data = TRUE;
 280         } else
 281                 offset = 0;
 282
 283         /* Round off up to the last channels * unitsize boundary. */
 284         chunk_samples = (in->buf->len - offset) / inc->num_channels / inc->unitsize;
 285         max_chunk_samples = CHUNK_SIZE / inc->num_channels / inc->unitsize;
 286         processed = 0;
 287         total_samples = chunk_samples;
 288         while (processed < total_samples) {
 289                 if (chunk_samples > max_chunk_samples)
 290                         num_samples = max_chunk_samples;
 291                 else
 292                         num_samples = chunk_samples;
 293                 send_chunk(in, offset, num_samples);
 294                 offset += num_samples * inc->unitsize;
 295                 chunk_samples -= num_samples;
 296                 processed += num_samples;
 297         }
 298
 299         if ((unsigned int)offset < in->buf->len) {
 300                 /*
 301                  * The incoming buffer wasn't processed completely. Stash
 302                  * the leftover data for next time.
 303                  */
 304                 g_string_erase(in->buf, 0, offset);
 305         } else
 306                 g_string_truncate(in->buf, 0);
 307
 308         return SR_OK;
 309 }
 310
 311 static int receive(struct sr_input *in, GString *buf)
 312 {
 313         struct context *inc;
 314         int ret;
 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                 /* sdi is ready, notify frontend. */
 335                 in->sdi_ready = TRUE;
 336                 return SR_OK;
 337         }
 338
 339         ret = process_buffer(in);
 340
 341         return ret;
 342 }
 343
 344 static int end(struct sr_input *in)
 345 {
 346         struct sr_datafeed_packet packet;
 347         struct context *inc;
 348         int ret;
 349
 350         if (in->sdi_ready)
 351                 ret = process_buffer(in);
 352         else
 353                 ret = SR_OK;
 354
 355         inc = in->priv;
 356         if (inc->started) {
 357                 packet.type = SR_DF_END;
 358                 sr_session_send(in->sdi, &packet);
 359         }
 360
 361         return ret;
 362 }
 363
 364 SR_PRIV struct sr_input_module input_wav = {
 365         .id = "wav",
 366         .name = "WAV",
 367         .desc = "WAV file",
 368         .metadata = { SR_INPUT_META_HEADER | SR_INPUT_META_REQUIRED },
 369         .format_match = format_match,
 370         .init = init,
 371         .receive = receive,
 372         .end = end,
 373 };
 374