]> sigrok.org Git - libsigrok.git/blobdiff - src/hardware/asix-sigma/protocol.h
asix-sigma: add support for "probe names" scan option
[libsigrok.git] / src / hardware / asix-sigma / protocol.h
index 9f3208586c078088b7c5051c40e8eba386e203c0..a35bcb0ad08ba45f66744997f66e866efb427289 100644 (file)
@@ -4,6 +4,7 @@
  * Copyright (C) 2010-2012 Håvard Espeland <gus@ping.uio.no>,
  * Copyright (C) 2010 Martin Stensgård <mastensg@ping.uio.no>
  * Copyright (C) 2010 Carl Henrik Lunde <chlunde@ping.uio.no>
+ * Copyright (C) 2020 Gerhard Sittig <gerhard.sittig@gmx.net>
  *
  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 
 #define LOG_PREFIX "asix-sigma"
 
-#define USB_VENDOR                     0xa600
-#define USB_PRODUCT                    0xa000
-#define USB_DESCRIPTION                        "ASIX SIGMA"
-#define USB_VENDOR_NAME                        "ASIX"
-#define USB_MODEL_NAME                 "SIGMA"
+/* Experimental support for OMEGA (scan only, operation is ENOIMPL). */
+#define ASIX_WITH_OMEGA 0
+
+#define USB_VENDOR_ASIX                        0xa600
+#define USB_PRODUCT_SIGMA              0xa000
+#define USB_PRODUCT_OMEGA              0xa004
+
+enum asix_device_type {
+       ASIX_TYPE_NONE,
+       ASIX_TYPE_SIGMA,
+       ASIX_TYPE_OMEGA,
+};
+
+/* Mask to isolate one bit, mask to span a number of bits. */
+#define BIT(pos)               (1UL << (pos))
+#define BITS_MASK(count)       ((1UL << (count)) - 1)
+
+#define HI4(b)                 (((b) >> 4) & 0x0f)
+#define LO4(b)                 (((b) >> 0) & 0x0f)
+
+/*
+ * FPGA commands are 8bits wide. The upper nibble is a command opcode,
+ * the lower nibble can carry operand values. 8bit register addresses
+ * and 8bit data values get communicated in two steps.
+ */
+
+/* Register access. */
+#define REG_ADDR_LOW           (0x0 << 4)
+#define REG_ADDR_HIGH          (0x1 << 4)
+#define REG_DATA_LOW           (0x2 << 4)
+#define REG_DATA_HIGH_WRITE    (0x3 << 4)
+#define REG_READ_ADDR          (0x4 << 4)
+#define REG_ADDR_ADJUST                BIT(0) /* Auto adjust register address. */
+#define REG_ADDR_DOWN          BIT(1) /* 1 decrement, 0 increment. */
+#define REG_ADDR_INC           (REG_ADDR_ADJUST)
+#define REG_ADDR_DEC           (REG_ADDR_ADJUST | REG_ADDR_DOWN)
+
+/* Sample memory access. */
+#define REG_DRAM_WAIT_ACK      (0x5 << 4) /* Wait for completion. */
+#define REG_DRAM_BLOCK         (0x6 << 4) /* DRAM to BRAM, plus bank select. */
+#define REG_DRAM_BLOCK_BEGIN   (0x8 << 4) /* Read first BRAM bytes. */
+#define REG_DRAM_BLOCK_DATA    (0xa << 4) /* Read full BRAM block. */
+#define REG_DRAM_SEL_N         (0x1 << 4) /* Bank select, added to 6/8/a. */
+#define REG_DRAM_SEL_BOOL(b)   ((b) ? REG_DRAM_SEL_N : 0)
+
+/*
+ * Registers at a specific address can have different meanings depending
+ * on whether data is read or written. This is why direction is part of
+ * the programming language identifiers.
+ *
+ * The vendor documentation suggests that in addition to the first 16
+ * register addresses which implement the logic analyzer's feature set,
+ * there are 240 more registers in the 16 to 255 address range which
+ * are available to applications and plugin features. Can libsigrok's
+ * asix-sigma driver store configuration data there, to avoid expensive
+ * operations (think: firmware re-load).
+ *
+ * Update: The documentation may be incorrect, or the FPGA netlist may
+ * be incomplete. Experiments show that registers beyond 0x0f can get
+ * accessed, USB communication passes, but data bytes are always 0xff.
+ * Are several firmware versions around, and the documentation does not
+ * match the one that ships with sigrok?
+ */
 
 enum sigma_write_register {
        WRITE_CLOCK_SELECT      = 0,
-       WRITE_TRIGGER_SELECT0   = 1,
-       WRITE_TRIGGER_SELECT1   = 2,
+       WRITE_TRIGGER_SELECT    = 1,
+       WRITE_TRIGGER_SELECT2   = 2,
        WRITE_MODE              = 3,
        WRITE_MEMROW            = 4,
        WRITE_POST_TRIGGER      = 5,
        WRITE_TRIGGER_OPTION    = 6,
        WRITE_PIN_VIEW          = 7,
-
+       /* Unassigned register locations. */
        WRITE_TEST              = 15,
+       /* Reserved for plugin features. */
+       REG_PLUGIN_START        = 16,
+       REG_PLUGIN_STOP         = 256,
 };
 
 enum sigma_read_register {
@@ -64,96 +126,148 @@ enum sigma_read_register {
        READ_PIN_CHANGE_HIGH    = 9,
        READ_BLOCK_LAST_TS_LOW  = 10,
        READ_BLOCK_LAST_TS_HIGH = 11,
-       READ_PIN_VIEW           = 12,
-
+       READ_BLOCK_TS_OVERRUN   = 12,
+       READ_PIN_VIEW           = 13,
+       /* Unassigned register location. */
        READ_TEST               = 15,
+       /* Reserved for plugin features. See above. */
 };
 
-#define REG_ADDR_LOW           (0x0 << 4)
-#define REG_ADDR_HIGH          (0x1 << 4)
-#define REG_DATA_LOW           (0x2 << 4)
-#define REG_DATA_HIGH_WRITE    (0x3 << 4)
-#define REG_READ_ADDR          (0x4 << 4)
-#define REG_DRAM_WAIT_ACK      (0x5 << 4)
-
-/* Bit (1 << 4) can be low or high (double buffer / cache) */
-#define REG_DRAM_BLOCK         (0x6 << 4)
-#define REG_DRAM_BLOCK_BEGIN   (0x8 << 4)
-#define REG_DRAM_BLOCK_DATA    (0xa << 4)
-
-#define LEDSEL0                        6
-#define LEDSEL1                        7
-
-#define NEXT_REG               1
+#define CLKSEL_CLKSEL8         BIT(0)
+#define CLKSEL_PINMASK         BITS_MASK(4)
+#define CLKSEL_RISING          BIT(4)
+#define CLKSEL_FALLING         BIT(5)
+
+#define TRGSEL_SELINC_MASK     BITS_MASK(2)
+#define TRGSEL_SELINC_SHIFT    0
+#define TRGSEL_SELRES_MASK     BITS_MASK(2)
+#define TRGSEL_SELRES_SHIFT    2
+#define TRGSEL_SELA_MASK       BITS_MASK(2)
+#define TRGSEL_SELA_SHIFT      4
+#define TRGSEL_SELB_MASK       BITS_MASK(2)
+#define TRGSEL_SELB_SHIFT      6
+#define TRGSEL_SELC_MASK       BITS_MASK(2)
+#define TRGSEL_SELC_SHIFT      8
+#define TRGSEL_SELPRESC_MASK   BITS_MASK(4)
+#define TRGSEL_SELPRESC_SHIFT  12
+
+enum trgsel_selcode_t {
+       TRGSEL_SELCODE_LEVEL = 0,
+       TRGSEL_SELCODE_FALL = 1,
+       TRGSEL_SELCODE_RISE = 2,
+       TRGSEL_SELCODE_EVENT = 3,
+       TRGSEL_SELCODE_NEVER = 3,
+};
 
-#define EVENTS_PER_CLUSTER     7
+#define TRGSEL2_PINS_MASK      BITS_MASK(3)
+#define TRGSEL2_PINPOL_RISE    BIT(3)
+#define TRGSEL2_LUT_ADDR_MASK  BITS_MASK(4)
+#define TRGSEL2_LUT_WRITE      BIT(4)
+#define TRGSEL2_RESET          BIT(5)
+#define TRGSEL2_LEDSEL0                BIT(6)
+#define TRGSEL2_LEDSEL1                BIT(7)
+
+/* WRITE_MODE register fields. */
+#define WMR_SDRAMWRITEEN       BIT(0)
+#define WMR_SDRAMREADEN                BIT(1)
+#define WMR_TRGRES             BIT(2)
+#define WMR_TRGEN              BIT(3)
+#define WMR_FORCESTOP          BIT(4)
+#define WMR_TRGSW              BIT(5)
+/* not used: bit position 6 */
+#define WMR_SDRAMINIT          BIT(7)
+
+/* READ_MODE register fields. */
+#define RMR_SDRAMWRITEEN       BIT(0)
+#define RMR_SDRAMREADEN                BIT(1)
+/* not used: bit position 2 */
+#define RMR_TRGEN              BIT(3)
+#define RMR_ROUND              BIT(4)
+#define RMR_TRIGGERED          BIT(5)
+#define RMR_POSTTRIGGERED      BIT(6)
+/* not used: bit position 7 */
 
-#define CHUNK_SIZE             1024
+/*
+ * Trigger options. First and second write are similar, but _some_
+ * positions change their meaning.
+ */
+#define TRGOPT_TRGIEN          BIT(7)
+#define TRGOPT_TRGOEN          BIT(6)
+#define TRGOPT_TRGOINEN                BIT(5) /* 1st write */
+#define TRGOPT_TRGINEG         TRGOPT1_TRGOINEN /* 2nd write */
+#define TRGOPT_TRGOEVNTEN      BIT(4) /* 1st write */
+#define TRGOPT_TRGOPIN         TRGOPT1_TRGOEVNTEN /* 2nd write */
+#define TRGOPT_TRGOOUTEN       BIT(3) /* 1st write */
+#define TRGOPT_TRGOLONG                TRGOPT1_TRGOOUTEN /* 2nd write */
+#define TRGOPT_TRGOUTR_OUT     BIT(1)
+#define TRGOPT_TRGOUTR_EN      BIT(0)
+#define TRGOPT_CLEAR_MASK      (TRGOPT_TRGOINEN | TRGOPT_TRGOEVNTEN | TRGOPT_TRGOOUTEN)
 
 /*
- * The entire ASIX Sigma DRAM is an array of struct sigma_dram_line[1024];
+ * Layout of the sample data DRAM, which will be downloaded to the PC:
+ *
+ * Sigma memory is organized in 32K rows. Each row contains 64 clusters.
+ * Each cluster contains a timestamp (16bit) and 7 events (16bits each).
+ * Events contain 16 bits of sample data (potentially taken at multiple
+ * sample points, see below).
+ *
+ * Total memory size is 32K x 64 x 8 x 2 bytes == 32 MiB (256 Mbit). The
+ * size of a memory row is 1024 bytes. Assuming x16 organization of the
+ * memory array, address specs (sample count, trigger position) are kept
+ * in 24bit entities. The upper 15 bit address the "row", the lower 9 bit
+ * refer to the "event" within the row. Because there is one timestamp for
+ * seven events each, one memory row can hold up to 64x7 == 448 events.
+ *
+ * Sample data is represented in 16bit quantities. The first sample in
+ * the cluster corresponds to the cluster's timestamp. Each next sample
+ * corresponds to the timestamp + 1, timestamp + 2, etc (the distance is
+ * one sample period, according to the samplerate). In the absence of
+ * pin level changes, no data is provided (RLE compression). A cluster
+ * is enforced for each 64K ticks of the timestamp, to reliably handle
+ * rollover and determine the next timestamp of the next cluster.
+ *
+ * For samplerates up to 50MHz, an event directly translates to one set
+ * of sample data at a single sample point, spanning up to 16 channels.
+ * For samplerates of 100MHz, there is one 16 bit entity for each 20ns
+ * period (50MHz rate). The 16 bit memory contains 2 samples of up to
+ * 8 channels. Bits of multiple samples are interleaved. For samplerates
+ * of 200MHz one 16bit entity contains 4 samples of up to 4 channels,
+ * each 5ns apart.
  */
 
-/* One "DRAM cluster" contains a timestamp and 7 samples, 16b total. */
-struct sigma_dram_cluster {
-       uint8_t         timestamp_lo;
-       uint8_t         timestamp_hi;
-       struct {
-               uint8_t sample_hi;
-               uint8_t sample_lo;
-       }               samples[7];
-};
+#define ROW_COUNT              32768
+#define ROW_LENGTH_BYTES       1024
+#define ROW_LENGTH_U16         (ROW_LENGTH_BYTES / sizeof(uint16_t))
+#define ROW_SHIFT              9 /* log2 of u16 count */
+#define ROW_MASK               BITS_MASK(ROW_SHIFT)
+#define EVENTS_PER_CLUSTER     7
+#define CLUSTERS_PER_ROW       (ROW_LENGTH_U16 / (1 + EVENTS_PER_CLUSTER))
+#define EVENTS_PER_ROW         (CLUSTERS_PER_ROW * EVENTS_PER_CLUSTER)
 
-/* One "DRAM line" contains 64 "DRAM clusters", 1024b total. */
 struct sigma_dram_line {
-       struct sigma_dram_cluster       cluster[64];
-};
-
-struct clockselect_50 {
-       uint8_t async;
-       uint8_t fraction;
-       uint16_t disabled_channels;
+       struct sigma_dram_cluster {
+               uint16_t timestamp;
+               uint16_t samples[EVENTS_PER_CLUSTER];
+       } cluster[CLUSTERS_PER_ROW];
 };
 
 /* The effect of all these are still a bit unclear. */
 struct triggerinout {
-       uint8_t trgout_resistor_enable : 1;
-       uint8_t trgout_resistor_pullup : 1;
-       uint8_t reserved1 : 1;
-       uint8_t trgout_bytrigger : 1;
-       uint8_t trgout_byevent : 1;
-       uint8_t trgout_bytriggerin : 1;
-       uint8_t reserved2 : 2;
-
-       /* Should be set same as the first two */
-       uint8_t trgout_resistor_enable2 : 1;
-       uint8_t trgout_resistor_pullup2 : 1;
-
-       uint8_t reserved3 : 1;
-       uint8_t trgout_long : 1;
-       uint8_t trgout_pin : 1; /* Use 1k resistor. Pullup? */
-       uint8_t trgin_negate : 1;
-       uint8_t trgout_enable : 1;
-       uint8_t trgin_enable : 1;
+       gboolean trgout_resistor_enable, trgout_resistor_pullup;
+       gboolean trgout_resistor_enable2, trgout_resistor_pullup2;
+       gboolean trgout_bytrigger, trgout_byevent, trgout_bytriggerin;
+       gboolean trgout_long, trgout_pin; /* 1ms pulse, 1k resistor */
+       gboolean trgin_negate, trgout_enable, trgin_enable;
 };
 
 struct triggerlut {
-       /* The actual LUTs. */
        uint16_t m0d[4], m1d[4], m2d[4];
-       uint16_t m3, m3s, m4;
-
-       /* Parameters should be sent as a single register write. */
+       uint16_t m3q, m3s, m4;
        struct {
-               uint8_t selc : 2;
-               uint8_t selpresc : 6;
-
-               uint8_t selinc : 2;
-               uint8_t selres : 2;
-               uint8_t sela : 2;
-               uint8_t selb : 2;
-
-               uint16_t cmpb;
-               uint16_t cmpa;
+               uint8_t selpresc;
+               uint8_t sela, selb, selc;
+               uint8_t selinc, selres;
+               uint16_t cmpa, cmpb;
        } params;
 };
 
@@ -192,47 +306,121 @@ enum triggerfunc {
        FUNC_NXOR,
 };
 
-struct sigma_state {
+enum sigma_firmware_idx {
+       SIGMA_FW_NONE,
+       SIGMA_FW_50MHZ,
+       SIGMA_FW_100MHZ,
+       SIGMA_FW_200MHZ,
+       SIGMA_FW_SYNC,
+       SIGMA_FW_FREQ,
+};
+
+enum ext_clock_edge_t {
+       SIGMA_CLOCK_EDGE_RISING,
+       SIGMA_CLOCK_EDGE_FALLING,
+       SIGMA_CLOCK_EDGE_EITHER,
+};
+
+struct submit_buffer;
+
+struct dev_context {
+       struct {
+               uint16_t vid, pid;
+               uint32_t serno;
+               uint16_t prefix;
+               enum asix_device_type type;
+       } id;
+       char **channel_names;
+       struct {
+               struct ftdi_context ctx;
+               gboolean is_open, must_close;
+       } ftdi;
+       struct {
+               uint64_t samplerate;
+               gboolean use_ext_clock;
+               size_t clock_pin;
+               enum ext_clock_edge_t clock_edge;
+       } clock;
+       struct {
+               /*
+                * User specified configuration values, in contrast to
+                * internal arrangement of acquisition, and submission
+                * to the session feed.
+                */
+               struct sr_sw_limits config;
+               struct sr_sw_limits acquire;
+               struct sr_sw_limits submit;
+       } limit;
+       enum sigma_firmware_idx firmware_idx;
+       struct sigma_sample_interp {
+               /* Interpretation of sample memory. */
+               size_t num_channels;
+               size_t samples_per_event;
+               struct {
+                       uint16_t ts;
+                       uint16_t sample;
+               } last;
+               struct sigma_location {
+                       size_t raw, line, cluster, event;
+               } start, stop, trig, iter, trig_arm;
+               struct {
+                       size_t lines_total, lines_done;
+                       size_t lines_per_read; /* USB transfer limit */
+                       size_t lines_rcvd;
+                       struct sigma_dram_line *rcvd_lines;
+                       struct sigma_dram_line *curr_line;
+               } fetch;
+               struct {
+                       gboolean armed;
+                       gboolean matched;
+                       size_t evt_remain;
+               } trig_chk;
+       } interp;
+       uint64_t capture_ratio;
+       struct sigma_trigger trigger;
+       gboolean use_triggers;
+       gboolean late_trigger_timeout;
        enum {
                SIGMA_UNINITIALIZED = 0,
+               SIGMA_CONFIG,
                SIGMA_IDLE,
                SIGMA_CAPTURE,
+               SIGMA_STOPPING,
                SIGMA_DOWNLOAD,
        } state;
-
-       uint16_t lastts;
-       uint16_t lastsample;
+       struct submit_buffer *buffer;
 };
 
-/* Private, per-device-instance driver context. */
-struct dev_context {
-       struct ftdi_context ftdic;
-       uint64_t cur_samplerate;
-       uint64_t period_ps;
-       uint64_t limit_msec;
-       uint64_t limit_samples;
-       struct timeval start_tv;
-       int cur_firmware;
-       int num_channels;
-       int cur_channels;
-       int samples_per_event;
-       int capture_ratio;
-       struct sigma_trigger trigger;
-       int use_triggers;
-       struct sigma_state state;
-};
-
-extern SR_PRIV const uint64_t samplerates[];
-extern SR_PRIV const size_t samplerates_count;
-
-SR_PRIV int sigma_write_register(uint8_t reg, uint8_t *data, size_t len, 
-                                struct dev_context *devc);
-SR_PRIV int sigma_set_register(uint8_t reg, uint8_t value, struct dev_context *devc);
-SR_PRIV int sigma_write_trigger_lut(struct triggerlut *lut, struct dev_context *devc);
-SR_PRIV void sigma_clear_helper(void *priv);
-SR_PRIV int sigma_set_samplerate(const struct sr_dev_inst *sdi, uint64_t samplerate);
+/* "Automatic" and forced USB connection open/close support. */
+SR_PRIV int sigma_check_open(const struct sr_dev_inst *sdi);
+SR_PRIV int sigma_check_close(struct dev_context *devc);
+SR_PRIV int sigma_force_open(const struct sr_dev_inst *sdi);
+SR_PRIV int sigma_force_close(struct dev_context *devc);
+
+/* Save configuration across sessions, to reduce cost of continuation. */
+SR_PRIV int sigma_store_hw_config(const struct sr_dev_inst *sdi);
+SR_PRIV int sigma_fetch_hw_config(const struct sr_dev_inst *sdi);
+
+/* Send register content (simple and complex) to the hardware. */
+SR_PRIV int sigma_write_register(struct dev_context *devc,
+       uint8_t reg, uint8_t *data, size_t len);
+SR_PRIV int sigma_set_register(struct dev_context *devc,
+       uint8_t reg, uint8_t value);
+SR_PRIV int sigma_write_trigger_lut(struct dev_context *devc,
+       struct triggerlut *lut);
+
+/* Samplerate constraints check, get/set/list helpers. */
+SR_PRIV int sigma_normalize_samplerate(uint64_t want_rate, uint64_t *have_rate);
+SR_PRIV GVariant *sigma_get_samplerates_list(void);
+
+/* Preparation of data acquisition, spec conversion, hardware configuration. */
+SR_PRIV int sigma_set_samplerate(const struct sr_dev_inst *sdi);
+SR_PRIV int sigma_set_acquire_timeout(struct dev_context *devc);
 SR_PRIV int sigma_convert_trigger(const struct sr_dev_inst *sdi);
+SR_PRIV int sigma_build_basic_trigger(struct dev_context *devc,
+       struct triggerlut *lut);
+
+/* Callback to periodically drive acuisition progress. */
 SR_PRIV int sigma_receive_data(int fd, int revents, void *cb_data);
-SR_PRIV int sigma_build_basic_trigger(struct triggerlut *lut, struct dev_context *devc);
 
 #endif