]> sigrok.org Git - libsigrokdecode.git/blob - decoders/ac97/pd.py
Add a CFP decoder.
[libsigrokdecode.git] / decoders / ac97 / pd.py
1 ##
2 ## This file is part of the libsigrokdecode project.
3 ##
4 ## Copyright (C) 2017 Gerhard Sittig <gerhard.sittig@gmx.net>
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 2 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 # This implementation is incomplete. TODO items:
21 # - Support the optional RESET# pin, detect cold and warm reset.
22 # - Split slot values into audio samples of their respective width and
23 #   frequency (either on user provided parameters, or from inspection of
24 #   decoded register access).
25
26 import sigrokdecode as srd
27
28 class ChannelError(Exception):
29     pass
30
31 class Pins:
32     (SYNC, BIT_CLK, SDATA_OUT, SDATA_IN, RESET) = range(5)
33
34 class Ann:
35     (
36         BITS_OUT, BITS_IN,
37         SLOT_OUT_RAW, SLOT_OUT_TAG, SLOT_OUT_ADDR, SLOT_OUT_DATA,
38         SLOT_OUT_03, SLOT_OUT_04, SLOT_OUT_05, SLOT_OUT_06,
39         SLOT_OUT_07, SLOT_OUT_08, SLOT_OUT_09, SLOT_OUT_10,
40         SLOT_OUT_11, SLOT_OUT_IO,
41         SLOT_IN_RAW, SLOT_IN_TAG, SLOT_IN_ADDR, SLOT_IN_DATA,
42         SLOT_IN_03, SLOT_IN_04, SLOT_IN_05, SLOT_IN_06,
43         SLOT_IN_07, SLOT_IN_08, SLOT_IN_09, SLOT_IN_10,
44         SLOT_IN_11, SLOT_IN_IO,
45         WARN, ERROR,
46     ) = range(32)
47     (
48         BIN_FRAME_OUT,
49         BIN_FRAME_IN,
50         BIN_SLOT_RAW_OUT,
51         BIN_SLOT_RAW_IN,
52     ) = range(4)
53
54 class Decoder(srd.Decoder):
55     api_version = 3
56     id = 'ac97'
57     name = "AC '97"
58     longname = "Audio Codec '97"
59     desc = 'Audio and modem control for PC systems.'
60     license = 'gplv2+'
61     inputs = ['logic']
62     outputs = ['ac97']
63     channels = (
64         {'id': 'sync', 'name': 'SYNC', 'desc': 'Frame synchronization'},
65         {'id': 'clk', 'name': 'BIT_CLK', 'desc': 'Data bits clock'},
66     )
67     optional_channels = (
68         {'id': 'out', 'name': 'SDATA_OUT', 'desc': 'Data output'},
69         {'id': 'in', 'name': 'SDATA_IN', 'desc': 'Data input'},
70         {'id': 'rst', 'name': 'RESET#', 'desc': 'Reset line'},
71     )
72     annotations = (
73         ('bit-out', 'Output bits'),
74         ('bit-in', 'Input bits'),
75         ('slot-out-raw', 'Output raw value'),
76         ('slot-out-tag', 'Output TAG'),
77         ('slot-out-cmd-addr', 'Output command address'),
78         ('slot-out-cmd-data', 'Output command data'),
79         ('slot-out-03', 'Output slot 3'),
80         ('slot-out-04', 'Output slot 4'),
81         ('slot-out-05', 'Output slot 5'),
82         ('slot-out-06', 'Output slot 6'),
83         ('slot-out-07', 'Output slot 7'),
84         ('slot-out-08', 'Output slot 8'),
85         ('slot-out-09', 'Output slot 9'),
86         ('slot-out-10', 'Output slot 10'),
87         ('slot-out-11', 'Output slot 11'),
88         ('slot-out-io-ctrl', 'Output I/O control'),
89         ('slot-in-raw', 'Input raw value'),
90         ('slot-in-tag', 'Input TAG'),
91         ('slot-in-sts-addr', 'Input status address'),
92         ('slot-in-sts-data', 'Input status data'),
93         ('slot-in-03', 'Input slot 3'),
94         ('slot-in-04', 'Input slot 4'),
95         ('slot-in-05', 'Input slot 5'),
96         ('slot-in-06', 'Input slot 6'),
97         ('slot-in-07', 'Input slot 7'),
98         ('slot-in-08', 'Input slot 8'),
99         ('slot-in-09', 'Input slot 9'),
100         ('slot-in-10', 'Input slot 10'),
101         ('slot-in-11', 'Input slot 11'),
102         ('slot-in-io-sts', 'Input I/O status'),
103         # TODO: Add more annotation classes:
104         # TAG: 'ready', 'valid', 'id', 'rsv'
105         # CMD ADDR: 'r/w', 'addr', 'unused'
106         # CMD DATA: 'data', 'unused'
107         # 3-11: 'data', 'unused', 'double data'
108         ('warning', 'Warning'),
109         ('error', 'Error'),
110     )
111     annotation_rows = (
112         ('bits-out', 'Output bits', (Ann.BITS_OUT,)),
113         ('slots-out-raw', 'Output numbers', (Ann.SLOT_OUT_RAW,)),
114         ('slots-out', 'Output slots', (
115             Ann.SLOT_OUT_TAG, Ann.SLOT_OUT_ADDR, Ann.SLOT_OUT_DATA,
116             Ann.SLOT_OUT_03, Ann.SLOT_OUT_04, Ann.SLOT_OUT_05, Ann.SLOT_OUT_06,
117             Ann.SLOT_OUT_07, Ann.SLOT_OUT_08, Ann.SLOT_OUT_09, Ann.SLOT_OUT_10,
118             Ann.SLOT_OUT_11, Ann.SLOT_OUT_IO,)),
119         ('bits-in', 'Input bits', (Ann.BITS_IN,)),
120         ('slots-in-raw', 'Input numbers', (Ann.SLOT_IN_RAW,)),
121         ('slots-in', 'Input slots', (
122             Ann.SLOT_IN_TAG, Ann.SLOT_IN_ADDR, Ann.SLOT_IN_DATA,
123             Ann.SLOT_IN_03, Ann.SLOT_IN_04, Ann.SLOT_IN_05, Ann.SLOT_IN_06,
124             Ann.SLOT_IN_07, Ann.SLOT_IN_08, Ann.SLOT_IN_09, Ann.SLOT_IN_10,
125             Ann.SLOT_IN_11, Ann.SLOT_IN_IO,)),
126         ('warnings', 'Warnings', (Ann.WARN,)),
127         ('errors', 'Errors', (Ann.ERROR,)),
128     )
129     binary = (
130         ('frame-out', 'Frame bits, output data'),
131         ('frame-in', 'Frame bits, input data'),
132         ('slot-raw-out', 'Raw slot bits, output data'),
133         ('slot-raw-in', 'Raw slot bits, input data'),
134         # TODO: Which (other) binary classes to implement?
135         # - Are binary annotations per audio slot useful?
136         # - Assume 20bit per slot, in 24bit units? Or assume 16bit
137         #   audio samples? Observe register access and derive width
138         #   of the audio data? Dump channels 3-11 or 1-12?
139     )
140
141     def putx(self, ss, es, cls, data):
142         self.put(ss, es, self.out_ann, [cls, data])
143
144     def putf(self, frombit, bitcount, cls, data):
145         ss = self.frame_ss_list[frombit]
146         es = self.frame_ss_list[frombit + bitcount]
147         self.putx(ss, es, cls, data)
148
149     def putb(self, frombit, bitcount, cls, data):
150         ss = self.frame_ss_list[frombit]
151         es = self.frame_ss_list[frombit + bitcount]
152         self.put(ss, es, self.out_binary, [cls, data])
153
154     def __init__(self):
155         self.out_binary = None
156         self.out_ann = None
157         self.reset()
158
159     def reset(self):
160         self.frame_ss_list = None
161         self.frame_slot_lens = [0, 16] + [16 + 20 * i for i in range(1, 13)]
162         self.frame_total_bits = self.frame_slot_lens[-1]
163         self.handle_slots = {
164             0: self.handle_slot_00,
165             1: self.handle_slot_01,
166             2: self.handle_slot_02,
167         }
168
169     def start(self):
170         if not self.out_binary:
171             self.out_binary = self.register(srd.OUTPUT_BINARY)
172         if not self.out_ann:
173             self.out_ann = self.register(srd.OUTPUT_ANN)
174
175     def metadata(self, key, value):
176         if key == srd.SRD_CONF_SAMPLERATE:
177             self.samplerate = value
178
179     def bits_to_int(self, bits):
180         # Convert MSB-first bit sequence to integer value.
181         if not bits:
182             return 0
183         count = len(bits)
184         value = sum([2 ** (count - 1 - i) for i in range(count) if bits[i]])
185         return value
186
187     def bits_to_bin_ann(self, bits):
188         # Convert MSB-first bit sequence to binary annotation data.
189         # It's assumed that the number of bits does not (in useful ways)
190         # fit into an integer, and we need to create an array of bytes
191         # from the data afterwards, anyway. Hence the separate routine
192         # and the conversion of eight bits each.
193         out = []
194         count = len(bits)
195         while count > 0:
196             count -= 8
197             by, bits = bits[:8], bits[8:]
198             by = self.bits_to_int(by)
199             out.append(by)
200         out = bytes(out)
201         return out
202
203     def int_to_nibble_text(self, value, bitcount):
204         # Convert number to hex digits for given bit count.
205         digits = (bitcount + 3) // 4
206         text = '{{:0{:d}x}}'.format(digits).format(value)
207         return text
208
209     def get_bit_field(self, data, size, off, count):
210         shift = size - off - count
211         data >>= shift
212         mask = (1 << count) - 1
213         data &= mask
214         return data
215
216     def flush_frame_bits(self):
217         # Flush raw frame bits to binary annotation.
218         anncls = Ann.BIN_FRAME_OUT
219         data = self.frame_bits_out[:]
220         count = len(data)
221         data = self.bits_to_bin_ann(data)
222         self.putb(0, count, anncls, data)
223
224         anncls = Ann.BIN_FRAME_IN
225         data = self.frame_bits_in[:]
226         count = len(data)
227         data = self.bits_to_bin_ann(data)
228         self.putb(0, count, anncls, data)
229
230     def start_frame(self, ss):
231         # Mark the start of a frame.
232         if self.frame_ss_list:
233             # Flush bits if we had a frame before the frame which is
234             # starting here.
235             self.flush_frame_bits()
236         self.frame_ss_list = [ss]
237         self.frame_bits_out = []
238         self.frame_bits_in = []
239         self.frame_slot_data_out = []
240         self.frame_slot_data_in = []
241         self.have_slots = {True: None, False: None}
242
243     def handle_slot_dummy(self, slotidx, bitidx, bitcount, is_out, data):
244         # Handle slot x, default/fallback handler.
245         # Only process data of slots 1-12 when slot 0 says "valid".
246         if not self.have_slots[is_out]:
247             return
248         if not self.have_slots[is_out][slotidx]:
249             return
250
251         # Emit a naive annotation with just the data bits that we saw
252         # for the slot (hex nibbles for density). For audio data this
253         # can be good enough. Slots with special meaning should not end
254         # up calling the dummy handler.
255         text = self.int_to_nibble_text(data, bitcount)
256         anncls = Ann.SLOT_OUT_TAG if is_out else Ann.SLOT_IN_TAG
257         self.putf(bitidx, bitcount, anncls + slotidx, [text])
258
259         # Emit binary output for the data that is contained in slots
260         # which end up calling the default handler. This transparently
261         # should translate to "the slots with audio data", as other
262         # slots which contain management data should have their specific
263         # handler routines. In the present form, this approach might be
264         # good enough to get a (header-less) audio stream for typical
265         # setups where only line-in or line-out are in use.
266         #
267         # TODO: Improve this early prototype implementation. For now the
268         # decoder just exports the upper 16 bits of each audio channel
269         # that happens to be valid. For an improved implementation, it
270         # either takes user provided specs or more smarts like observing
271         # register access (if the capture includes it).
272         anncls = Ann.BIN_SLOT_RAW_OUT if is_out else Ann.BIN_SLOT_RAW_IN
273         data_bin = data >> 4
274         data_bin &= 0xffff
275         data_bin = data_bin.to_bytes(2, byteorder = 'big')
276         self.putb(bitidx, bitcount, anncls, data_bin)
277
278     def handle_slot_00(self, slotidx, bitidx, bitcount, is_out, data):
279         # Handle slot 0, TAG.
280         slotpos = self.frame_slot_lens[slotidx]
281         fieldoff = 0
282         anncls = Ann.SLOT_OUT_TAG if is_out else Ann.SLOT_IN_TAG
283
284         fieldlen = 1
285         ready = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
286         text = ['READY: 1', 'READY', 'RDY', 'R'] if ready else ['ready: 0', 'rdy', '-']
287         self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
288         fieldoff += fieldlen
289
290         fieldlen = 12
291         valid = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
292         text = ['VALID: {:3x}'.format(valid), '{:3x}'.format(valid)]
293         self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
294         have_slots = [True] + [False] * 12
295         for idx in range(12):
296             have_slots[idx + 1] = bool(valid & (1 << (11 - idx)))
297         self.have_slots[is_out] = have_slots
298         fieldoff += fieldlen
299
300         fieldlen = 1
301         rsv = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
302         if rsv != 0:
303             text = ['reserved bit error', 'rsv error', 'rsv']
304             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
305         fieldoff += fieldlen
306
307         # TODO: Will input slot 0 have a Codec ID, or 3 reserved bits?
308         fieldlen = 2
309         codec = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
310         text = ['CODEC: {:1x}'.format(codec), '{:1x}'.format(codec)]
311         self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
312         fieldoff += fieldlen
313
314     def handle_slot_01(self, slotidx, bitidx, bitcount, is_out, data):
315         # Handle slot 1, command/status address.
316         slotpos = self.frame_slot_lens[slotidx]
317         if not self.have_slots[is_out]:
318             return
319         if not self.have_slots[is_out][slotidx]:
320             return
321         fieldoff = 0
322         anncls = Ann.SLOT_OUT_TAG if is_out else Ann.SLOT_IN_TAG
323         anncls += slotidx
324
325         fieldlen = 1
326         if is_out:
327             is_read = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
328             text = ['READ', 'RD', 'R'] if is_read else ['WRITE', 'WR', 'W']
329             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
330             # TODO: Check for the "atomic" constraint? Some operations
331             # involve address _and_ data, which cannot be spread across
332             # several frames. Slot 0 and 1 _must_ be provided within the
333             # same frame (the test should occur in the handler for slot
334             # 2 of course, in slot 1 we don't know what will follow).
335         else:
336             rsv = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
337             if rsv != 0:
338                 text = ['reserved bit error', 'rsv error', 'rsv']
339                 self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
340         fieldoff += fieldlen
341
342         fieldlen = 7
343         regaddr = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
344         # TODO: Present 0-63 or 0-126 as the address of the 16bit register?
345         text = ['ADDR: {:2x}'.format(regaddr), '{:2x}'.format(regaddr)]
346         self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
347         if regaddr & 0x01:
348             text = ['odd register address', 'odd reg addr', 'odd addr', 'odd']
349             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
350         fieldoff += fieldlen
351
352         # Strictly speaking there are 10 data request bits and 2 reserved
353         # bits for input slots, and 12 reserved bits for output slots. We
354         # test for 10 and 2 bits, to simplify the logic. Only in case of
355         # non-zero reserved bits for outputs this will result in "a little
356         # strange" an annotation. This is a cosmetic issue, we don't mind.
357         fieldlen = 10
358         reqdata = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
359         if is_out and reqdata != 0:
360             text = ['reserved bit error', 'rsv error', 'rsv']
361             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
362         if not is_out:
363             text = ['REQ: {:3x}'.format(reqdata), '{:3x}'.format(reqdata)]
364             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
365         fieldoff += fieldlen
366
367         fieldlen = 2
368         rsv = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
369         if rsv != 0:
370             text = ['reserved bit error', 'rsv error', 'rsv']
371             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
372         fieldoff += fieldlen
373
374     def handle_slot_02(self, slotidx, bitidx, bitcount, is_out, data):
375         # Handle slot 2, command/status data.
376         slotpos = self.frame_slot_lens[slotidx]
377         if not self.have_slots[is_out]:
378             return
379         if not self.have_slots[is_out][slotidx]:
380             return
381         fieldoff = 0
382         anncls = Ann.SLOT_OUT_TAG if is_out else Ann.SLOT_IN_TAG
383         anncls += slotidx
384
385         fieldlen = 16
386         rwdata = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
387         # TODO: Check for zero output data when the operation is a read.
388         # TODO: Check for the "atomic" constraint.
389         text = ['DATA: {:4x}'.format(rwdata), '{:4x}'.format(rwdata)]
390         self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, anncls, text)
391         fieldoff += fieldlen
392
393         fieldlen = 4
394         rsv = self.get_bit_field(data, bitcount, fieldoff, fieldlen)
395         if rsv != 0:
396             text = ['reserved bits error', 'rsv error', 'rsv']
397             self.putf(slotpos + fieldoff, fieldlen, Ann.ERROR, text)
398         fieldoff += fieldlen
399
400     # TODO: Implement other slots.
401     # - 1: cmd/status addr (check status vs command)
402     # - 2: cmd/status data (check status vs command)
403     # - 3-11: audio out/in
404     # - 12: io control/status (modem GPIO(?))
405
406     def handle_slot(self, slotidx, data_out, data_in):
407         # Process a received slot of a frame.
408         func = self.handle_slots.get(slotidx, self.handle_slot_dummy)
409         bitidx = self.frame_slot_lens[slotidx]
410         bitcount = self.frame_slot_lens[slotidx + 1] - bitidx
411         if data_out is not None:
412             func(slotidx, bitidx, bitcount, True, data_out)
413         if data_in is not None:
414             func(slotidx, bitidx, bitcount, False, data_in)
415
416     def handle_bits(self, ss, es, bit_out, bit_in):
417         # Process a received pair of bits.
418         # Emit the bits' annotations. Only interpret the data when we
419         # are in a frame (have seen the start of the frame, and don't
420         # exceed the expected number of bits in a frame).
421         if bit_out is not None:
422             self.putx(ss, es, Ann.BITS_OUT, ['{:d}'.format(bit_out)])
423         if bit_in is not None:
424             self.putx(ss, es, Ann.BITS_IN, ['{:d}'.format(bit_in)])
425         if self.frame_ss_list is None:
426             return
427         self.frame_ss_list.append(es)
428         have_len = len(self.frame_ss_list) - 1
429         if have_len > self.frame_total_bits:
430             return
431
432         # Accumulate the bits within the frame, until one slot of the
433         # frame has become available.
434         slot_idx = 0
435         if bit_out is not None:
436             self.frame_bits_out.append(bit_out)
437             slot_idx = len(self.frame_slot_data_out)
438         if bit_in is not None:
439             self.frame_bits_in.append(bit_in)
440             slot_idx = len(self.frame_slot_data_in)
441         want_len = self.frame_slot_lens[slot_idx + 1]
442         if have_len != want_len:
443             return
444         prev_len = self.frame_slot_lens[slot_idx]
445
446         # Convert bits to integer values. This shall simplify extraction
447         # of bit fields in multiple other locations.
448         slot_data_out = None
449         if bit_out is not None:
450             slot_bits = self.frame_bits_out[prev_len:]
451             slot_data = self.bits_to_int(slot_bits)
452             self.frame_slot_data_out.append(slot_data)
453             slot_data_out = slot_data
454         slot_data_in = None
455         if bit_in is not None:
456             slot_bits = self.frame_bits_in[prev_len:]
457             slot_data = self.bits_to_int(slot_bits)
458             self.frame_slot_data_in.append(slot_data)
459             slot_data_in = slot_data
460
461         # Emit simple annotations for the integer values, until upper
462         # layer decode stages will be implemented.
463         slot_len = have_len - prev_len
464         slot_ss = self.frame_ss_list[prev_len]
465         slot_es = self.frame_ss_list[have_len]
466         if slot_data_out is not None:
467             slot_text = self.int_to_nibble_text(slot_data_out, slot_len)
468             self.putx(slot_ss, slot_es, Ann.SLOT_OUT_RAW, [slot_text])
469         if slot_data_in is not None:
470             slot_text = self.int_to_nibble_text(slot_data_in, slot_len)
471             self.putx(slot_ss, slot_es, Ann.SLOT_IN_RAW, [slot_text])
472
473         self.handle_slot(slot_idx, slot_data_out, slot_data_in)
474
475     def decode(self):
476         have_sdo = self.has_channel(Pins.SDATA_OUT)
477         have_sdi = self.has_channel(Pins.SDATA_IN)
478         if not have_sdo and not have_sdi:
479             raise ChannelError('Either SDATA_OUT or SDATA_IN (or both) are required.')
480         have_reset = self.has_channel(Pins.RESET)
481
482         # Data is sampled at falling CLK edges. Annotations need to span
483         # the period between rising edges. SYNC rises one cycle _before_
484         # the start of a frame. Grab the earliest SYNC sample we can get
485         # and advance to the start of a bit time. Then keep getting the
486         # samples and the end of all subsequent bit times.
487         prev_sync = [None, None, None]
488         pins = self.wait({Pins.BIT_CLK: 'e'})
489         if pins[Pins.BIT_CLK] == 0:
490             prev_sync[-1] = pins[Pins.SYNC]
491             pins = self.wait({Pins.BIT_CLK: 'r'})
492         bit_ss = self.samplenum
493         while True:
494             pins = self.wait({Pins.BIT_CLK: 'f'})
495             prev_sync.pop(0)
496             prev_sync.append(pins[Pins.SYNC])
497             self.wait({Pins.BIT_CLK: 'r'})
498             if prev_sync[0] == 0 and prev_sync[1] == 1:
499                 self.start_frame(bit_ss)
500             self.handle_bits(bit_ss, self.samplenum,
501                     pins[Pins.SDATA_OUT] if have_sdo else None,
502                     pins[Pins.SDATA_IN] if have_sdi else None)
503             bit_ss = self.samplenum