decoders/dcf77/dcf77.py

   1 ##
   2 ## This file is part of the sigrok project.
   3 ##
   4 ## Copyright (C) 2012 Uwe Hermann <uwe@hermann-uwe.de>
   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, write to the Free Software
  18 ## Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301 USA
  19 ##
  20
  21 # DCF77 protocol decoder
  22
  23 import sigrokdecode as srd
  24 import calendar
  25
  26 # Annotation feed formats
  27 ANN_ASCII = 0
  28
  29 # Return the specified BCD number (max. 8 bits) as integer.
  30 def bcd2int(b):
  31     return (b & 0x0f) + ((b >> 4) * 10)
  32
  33 class Decoder(srd.Decoder):
  34     api_version = 1
  35     id = 'dcf77'
  36     name = 'DCF77'
  37     longname = 'DCF77 time protocol'
  38     desc = 'TODO.'
  39     longdesc = 'TODO.'
  40     license = 'gplv2+'
  41     inputs = ['logic']
  42     outputs = ['dcf77']
  43     probes = [
  44         {'id': 'data', 'name': 'DATA', 'desc': 'DATA line'},
  45     ]
  46     optional_probes = [
  47         {'id': 'pon', 'name': 'PON', 'desc': 'TODO'},
  48     ]
  49     options = {}
  50     annotations = [
  51         # ANN_ASCII
  52         ['ASCII', 'TODO: description'],
  53     ]
  54
  55     def __init__(self, **kwargs):
  56         self.state = 'WAIT FOR RISING EDGE'
  57         self.oldval = None
  58         self.samplenum = 0
  59         self.bit_start = 0
  60         self.bit_start_old = 0
  61         self.bitcount = 0 # Counter for the DCF77 bits (0..58)
  62         self.dcf77_bitnumber_is_known = 0
  63
  64     def start(self, metadata):
  65         self.samplerate = metadata['samplerate']
  66         # self.out_proto = self.add(srd.OUTPUT_PROTO, 'dcf77')
  67         self.out_ann = self.add(srd.OUTPUT_ANN, 'dcf77')
  68
  69     def report(self):
  70         pass
  71
  72     # TODO: Which range to use? Only the 100ms/200ms or full second?
  73     def handle_dcf77_bit(self, bit):
  74         c = self.bitcount
  75         a = self.out_ann
  76         ss = es = 0 # FIXME
  77
  78         # Create one annotation for each DCF77 bit (containing the 0/1 value).
  79         # Use 'Unknown DCF77 bit x: val' if we're not sure yet which of the
  80         # 0..58 bits it is (because we haven't seen a 'new minute' marker yet).
  81         # Otherwise, use 'DCF77 bit x: val'.
  82         s = '' if self.dcf77_bitnumber_is_known else 'Unknown '
  83         self.put(ss, es, a, [0, ['%sDCF77 bit %d: %d' % (s, c, bit)]])
  84
  85         # If we're not sure yet which of the 0..58 DCF77 bits we have, return.
  86         # We don't want to decode bogus data.
  87         if not self.dcf77_bitnumber_is_known:
  88             return
  89
  90         # Output specific "decoded" annotations for the respective DCF77 bits.
  91         if c == 0:
  92             # Start of minute: DCF bit 0.
  93             if bit == 0:
  94                 self.put(ss, es, a, [0, ['Start of minute (always 0)']])
  95             else:
  96                 self.put(ss, es, a, [0, ['ERROR: Start of minute != 0']])
  97         elif c in range(1, 14 + 1):
  98             # Special bits (civil warnings, weather forecast): DCF77 bits 1-14.
  99             if c == 1:
 100                 self.tmp = bit
 101             else:
 102                 self.tmp |= (bit << (c - 1))
 103             if c == 14:
 104                 self.put(ss, es, a, [0, ['Special bits: %s' % bin(self.tmp)]])
 105         elif c == 15:
 106             s = '' if (bit == 1) else 'not '
 107             self.put(ss, es, a, [0, ['Call bit is %sset' % s]])
 108             # TODO: Previously this bit indicated use of the backup antenna.
 109         elif c == 16:
 110             s = '' if (bit == 1) else 'not '
 111             self.put(ss, es, a, [0, ['Summer time announcement %sactive' % s]])
 112         elif c == 17:
 113             s = '' if (bit == 1) else 'not '
 114             self.put(ss, es, a, [0, ['CEST is %sin effect' % s]])
 115         elif c == 18:
 116             s = '' if (bit == 1) else 'not '
 117             self.put(ss, es, a, [0, ['CET is %sin effect' % s]])
 118         elif c == 19:
 119             s = '' if (bit == 1) else 'not '
 120             self.put(ss, es, a, [0, ['Leap second announcement %sactive' % s]])
 121         elif c == 20:
 122             # Start of encoded time: DCF bit 20.
 123             if bit == 1:
 124                 self.put(ss, es, a, [0, ['Start of encoded time (always 1)']])
 125             else:
 126                 self.put(ss, es, a,
 127                          [0, ['ERROR: Start of encoded time != 1']])
 128         elif c in range(21, 27 + 1):
 129             # Minutes (0-59): DCF77 bits 21-27 (BCD format).
 130             if c == 21:
 131                 self.tmp = bit
 132             else:
 133                 self.tmp |= (bit << (c - 21))
 134             if c == 27:
 135                 self.put(ss, es, a, [0, ['Minutes: %d' % bcd2int(self.tmp)]])
 136         elif c == 28:
 137             # Even parity over minute bits (21-28): DCF77 bit 28.
 138             self.tmp |= (bit << (c - 21))
 139             parity = bin(self.tmp).count('1')
 140             s = 'OK' if ((parity % 2) == 0) else 'INVALID!'
 141             self.put(ss, es, a, [0, ['Minute parity: %s' % s]])
 142         elif c in range(29, 34 + 1):
 143             # Hours (0-23): DCF77 bits 29-34 (BCD format).
 144             if c == 29:
 145                 self.tmp = bit
 146             else:
 147                 self.tmp |= (bit << (c - 29))
 148             if c == 34:
 149                 self.put(ss, es, a, [0, ['Hours: %d' % bcd2int(self.tmp)]])
 150         elif c == 35:
 151             # Even parity over hour bits (29-35): DCF77 bit 35.
 152             self.tmp |= (bit << (c - 29))
 153             parity = bin(self.tmp).count('1')
 154             s = 'OK' if ((parity % 2) == 0) else 'INVALID!'
 155             self.put(ss, es, a, [0, ['Hour parity: %s' % s]])
 156         elif c in range(36, 41 + 1):
 157             # Day of month (1-31): DCF77 bits 36-41 (BCD format).
 158             if c == 36:
 159                 self.tmp = bit
 160             else:
 161                 self.tmp |= (bit << (c - 36))
 162             if c == 41:
 163                 self.put(ss, es, a, [0, ['Day: %d' % bcd2int(self.tmp)]])
 164         elif c in range(42, 44 + 1):
 165             # Day of week (1-7): DCF77 bits 42-44 (BCD format).
 166             # A value of 1 means Monday, 7 means Sunday.
 167             if c == 42:
 168                 self.tmp = bit
 169             else:
 170                 self.tmp |= (bit << (c - 42))
 171             if c == 44:
 172                 d = bcd2int(self.tmp)
 173                 dn = calendar.day_name[d - 1] # day_name[0] == Monday
 174                 self.put(ss, es, a, [0, ['Day of week: %d (%s)' % (d, dn)]])
 175         elif c in range(45, 49 + 1):
 176             # Month (1-12): DCF77 bits 45-49 (BCD format).
 177             if c == 45:
 178                 self.tmp = bit
 179             else:
 180                 self.tmp |= (bit << (c - 45))
 181             if c == 49:
 182                 m = bcd2int(self.tmp)
 183                 mn = calendar.month_name[m] # month_name[1] == January
 184                 self.put(ss, es, a, [0, ['Month: %d (%s)' % (m, mn)]])
 185         elif c in range(50, 57 + 1):
 186             # Year (0-99): DCF77 bits 50-57 (BCD format).
 187             if c == 50:
 188                 self.tmp = bit
 189             else:
 190                 self.tmp |= (bit << (c - 50))
 191             if c == 57:
 192                 self.put(ss, es, a, [0, ['Year: %d' % bcd2int(self.tmp)]])
 193         elif c == 58:
 194             # Even parity over date bits (36-58): DCF77 bit 58.
 195             self.tmp |= (bit << (c - 50))
 196             parity = bin(self.tmp).count('1')
 197             s = 'OK' if ((parity % 2) == 0) else 'INVALID!'
 198             self.put(ss, es, a, [0, ['Date parity: %s' % s]])
 199         else:
 200             raise Exception('Invalid DCF77 bit: %d' % c)
 201
 202     def decode(self, ss, es, data):
 203         for samplenum, (val) in data: # TODO: Handle optional PON.
 204
 205             self.samplenum += 1 # FIXME. Use samplenum. Off-by-one?
 206
 207             if self.state == 'WAIT FOR RISING EDGE':
 208                 # Wait until the next rising edge occurs.
 209                 if not (self.oldval == 0 and val == 1):
 210                     self.oldval = val
 211                     continue
 212
 213                 # Save the sample number where the DCF77 bit begins.
 214                 self.bit_start = self.samplenum
 215
 216                 # Calculate the length (in ms) between two rising edges.
 217                 len_edges = self.bit_start - self.bit_start_old
 218                 len_edges_ms = int((len_edges / self.samplerate) * 1000)
 219
 220                 # The time between two rising edges is usually around 1000ms.
 221                 # For DCF77 bit 59, there is no rising edge at all, i.e. the
 222                 # time between DCF77 bit 59 and DCF77 bit 0 (of the next
 223                 # minute) is around 2000ms. Thus, if we see an edge with a
 224                 # 2000ms distance to the last one, this edge marks the
 225                 # beginning of a new minute (and DCF77 bit 0 of that minute).
 226                 if len_edges_ms in range(1600, 2400 + 1):
 227                     self.put(ss, es, self.out_ann, [0, ['New minute starts']])
 228                     self.bitcount = 0
 229                     self.bit_start_old = self.bit_start
 230                     self.dcf77_bitnumber_is_known = 1
 231                     # Don't switch to GET_BIT state this time.
 232                     continue
 233
 234                 self.bit_start_old = self.bit_start
 235                 self.state = GET_BIT
 236
 237             elif self.state == GET_BIT:
 238                 # Wait until the next falling edge occurs.
 239                 if not (self.oldval == 1 and val == 0):
 240                     self.oldval = val
 241                     continue
 242
 243                 # Calculate the length (in ms) of the current high period.
 244                 len_high = self.samplenum - self.bit_start
 245                 len_high_ms = int((len_high / self.samplerate) * 1000)
 246
 247                 # If the high signal was 100ms long, that encodes a 0 bit.
 248                 # If it was 200ms long, that encodes a 1 bit.
 249                 if len_high_ms in range(40, 160 + 1):
 250                     bit = 0
 251                 elif len_high_ms in range(161, 260 + 1):
 252                     bit = 1
 253                 else:
 254                     bit = -1 # TODO: Error?
 255
 256                 # TODO: There's no bit 59, make sure none is decoded.
 257                 if bit in (0, 1) and self.bitcount in range(0, 58 + 1):
 258                     self.handle_dcf77_bit(bit)
 259                     self.bitcount += 1
 260
 261                 self.state = 'WAIT FOR RISING EDGE'
 262
 263             else:
 264                 raise Exception('Invalid state: %d' % self.state)
 265
 266             self.oldval = val
 267