decoders/sdcard_spi/pd.py

   1 ##
   2 ## This file is part of the libsigrokdecode project.
   3 ##
   4 ## Copyright (C) 2012-2014 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 import sigrokdecode as srd
  22
  23 cmd_name = {
  24     # Normal commands (CMD)
  25     0:  'GO_IDLE_STATE',
  26     1:  'SEND_OP_COND',
  27     6:  'SWITCH_FUNC',
  28     8:  'SEND_IF_COND',
  29     9:  'SEND_CSD',
  30     10: 'SEND_CID',
  31     12: 'STOP_TRANSMISSION',
  32     13: 'SEND_STATUS',
  33     16: 'SET_BLOCKLEN',
  34     17: 'READ_SINGLE_BLOCK',
  35     18: 'READ_MULTIPLE_BLOCK',
  36     24: 'WRITE_BLOCK',
  37     25: 'WRITE_MULTIPLE_BLOCK',
  38     27: 'PROGRAM_CSD',
  39     28: 'SET_WRITE_PROT',
  40     29: 'CLR_WRITE_PROT',
  41     30: 'SEND_WRITE_PROT',
  42     32: 'ERASE_WR_BLK_START_ADDR',
  43     33: 'ERASE_WR_BLK_END_ADDR',
  44     38: 'ERASE',
  45     42: 'LOCK_UNLOCK',
  46     55: 'APP_CMD',
  47     56: 'GEN_CMD',
  48     58: 'READ_OCR',
  49     59: 'CRC_ON_OFF',
  50     # CMD60-63: Reserved for manufacturer
  51
  52     # Application-specific commands (ACMD)
  53     13: 'SD_STATUS',
  54     18: 'Reserved for SD security applications',
  55     22: 'SEND_NUM_WR_BLOCKS',
  56     23: 'SET_WR_BLK_ERASE_COUNT',
  57     25: 'Reserved for SD security applications',
  58     26: 'Reserved for SD security applications',
  59     38: 'Reserved for SD security applications',
  60     41: 'SD_SEND_OP_COND',
  61     42: 'SET_CLR_CARD_DETECT',
  62     43: 'Reserved for SD security applications',
  63     44: 'Reserved for SD security applications',
  64     45: 'Reserved for SD security applications',
  65     46: 'Reserved for SD security applications',
  66     47: 'Reserved for SD security applications',
  67     48: 'Reserved for SD security applications',
  68     49: 'Reserved for SD security applications',
  69     51: 'SEND_SCR',
  70 }
  71
  72 def cmd_list():
  73     l = []
  74     for i in range(63 + 1):
  75         l.append(('cmd%d' % i, 'CMD%d' % i))
  76
  77     return tuple(l)
  78
  79 class Decoder(srd.Decoder):
  80     api_version = 2
  81     id = 'sdcard_spi'
  82     name = 'SD card (SPI mode)'
  83     longname = 'Secure Digital card (SPI mode)'
  84     desc = 'Secure Digital card (SPI mode) low-level protocol.'
  85     license = 'gplv2+'
  86     inputs = ['spi']
  87     outputs = ['sdcard_spi']
  88     annotations = cmd_list() + (
  89         ('cmd-desc', 'Command description'),
  90         ('r1', 'R1 reply'),
  91         ('r1b', 'R1B reply'),
  92         ('r2', 'R2 reply'),
  93         ('r3', 'R3 reply'),
  94         ('r7', 'R7 reply'),
  95         ('bits', 'Bits'),
  96         ('bit-warnings', 'Bit warnings'),
  97     )
  98     annotation_rows = (
  99         ('bits', 'Bits', (70, 71)),
 100         ('cmd-reply', 'Commands/replies',
 101             tuple(range(0, 63 + 1)) + tuple(range(65, 69 + 1))),
 102         ('cmd-token', 'Command tokens', (64,)),
 103     )
 104
 105     def __init__(self, **kwargs):
 106         self.state = 'IDLE'
 107         self.samplenum = 0
 108         self.ss, self.es = 0, 0
 109         self.bit_ss, self.bit_es = 0, 0
 110         self.cmd_ss, self.cmd_es = 0, 0
 111         self.cmd_token = []
 112         self.cmd_token_bits = []
 113         self.is_acmd = False # Indicates CMD vs. ACMD
 114         self.blocklen = 0
 115         self.read_buf = []
 116         self.cmd_str = ''
 117
 118     def start(self):
 119         self.out_ann = self.register(srd.OUTPUT_ANN)
 120
 121     def putx(self, data):
 122         self.put(self.cmd_ss, self.cmd_es, self.out_ann, data)
 123
 124     def putc(self, cmd, desc):
 125         self.putx([cmd, ['%s: %s' % (self.cmd_str, desc)]])
 126
 127     def putb(self, data):
 128         self.put(self.bit_ss, self.bit_es, self.out_ann, data)
 129
 130     def handle_command_token(self, mosi, miso):
 131         # Command tokens (6 bytes) are sent (MSB-first) by the host.
 132         #
 133         # Format:
 134         #  - CMD[47:47]: Start bit (always 0)
 135         #  - CMD[46:46]: Transmitter bit (1 == host)
 136         #  - CMD[45:40]: Command index (BCD; valid: 0-63)
 137         #  - CMD[39:08]: Argument
 138         #  - CMD[07:01]: CRC7
 139         #  - CMD[00:00]: End bit (always 1)
 140
 141         if len(self.cmd_token) == 0:
 142             self.cmd_ss = self.ss
 143
 144         self.cmd_token.append(mosi)
 145         self.cmd_token_bits.append(self.mosi_bits)
 146
 147         # All command tokens are 6 bytes long.
 148         if len(self.cmd_token) < 6:
 149             return
 150
 151         self.cmd_es = self.es
 152
 153         t = self.cmd_token
 154
 155         # CMD or ACMD?
 156         s = 'ACMD' if self.is_acmd else 'CMD'
 157
 158         def tb(byte, bit):
 159             return self.cmd_token_bits[5 - byte][bit]
 160
 161         # Bits[47:47]: Start bit (always 0)
 162         bit, self.bit_ss, self.bit_es = tb(5, 7)[0], tb(5, 7)[1], tb(5, 7)[2]
 163         if bit == 0:
 164             self.putb([70, ['Start bit: %d' % bit]])
 165         else:
 166             self.putb([71, ['Start bit: %s (Warning: Must be 0!)' % bit]])
 167
 168         # Bits[46:46]: Transmitter bit (1 == host)
 169         bit, self.bit_ss, self.bit_es = tb(5, 6)[0], tb(5, 6)[1], tb(5, 6)[2]
 170         if bit == 1:
 171             self.putb([70, ['Transmitter bit: %d' % bit]])
 172         else:
 173             self.putb([71, ['Transmitter bit: %d (Warning: Must be 1!)' % bit]])
 174
 175         # Bits[45:40]: Command index (BCD; valid: 0-63)
 176         cmd = self.cmd_index = t[0] & 0x3f
 177         self.bit_ss, self.bit_es = tb(5, 5)[1], tb(5, 0)[2]
 178         self.putb([70, ['Command: %s%d (%s)' % (s, cmd, cmd_name[cmd])]])
 179
 180         # Bits[39:8]: Argument
 181         self.arg = (t[1] << 24) | (t[2] << 16) | (t[3] << 8) | t[4]
 182         self.bit_ss, self.bit_es = tb(4, 7)[1], tb(1, 0)[2]
 183         self.putb([70, ['Argument: 0x%04x' % self.arg]])
 184
 185         # Bits[7:1]: CRC7
 186         # TODO: Check CRC7.
 187         crc = t[5] >> 1
 188         self.bit_ss, self.bit_es = tb(0, 7)[1], tb(0, 1)[2]
 189         self.putb([70, ['CRC7: 0x%01x' % crc]])
 190
 191         # Bits[0:0]: End bit (always 1)
 192         bit, self.bit_ss, self.bit_es = tb(0, 0)[0], tb(0, 0)[1], tb(0, 0)[2]
 193         self.putb([70, ['End bit: %d' % bit]])
 194         if bit == 1:
 195             self.putb([70, ['End bit: %d' % bit]])
 196         else:
 197             self.putb([71, ['End bit: %d (Warning: Must be 1!)' % bit]])
 198
 199         # Handle command.
 200         if cmd in (0, 1, 9, 16, 17, 41, 49, 55, 59):
 201             self.state = 'HANDLE CMD%d' % cmd
 202             self.cmd_str = '%s%d (%s)' % (s, cmd, cmd_name[cmd])
 203         else:
 204             self.state = 'HANDLE CMD999'
 205             a = '%s%d: %02x %02x %02x %02x %02x %02x' % ((s, cmd) + tuple(t))
 206             self.putx([cmd, [a]])
 207
 208         # ...
 209         if self.is_acmd and cmd != 55:
 210             self.is_acmd = False
 211
 212     def handle_cmd0(self):
 213         # CMD0: GO_IDLE_STATE
 214         self.putc(0, 'Reset the SD card')
 215         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 216
 217     def handle_cmd1(self):
 218         # CMD1: SEND_OP_COND
 219         self.putc(1, 'Send HCS info and activate the card init process')
 220         hcs = (self.arg & (1 << 30)) >> 30
 221         self.bit_ss = self.cmd_token_bits[5 - 4][6][1]
 222         self.bit_es = self.cmd_token_bits[5 - 4][6][2]
 223         self.putb([70, ['HCS: %d' % hcs]])
 224         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 225
 226     def handle_cmd9(self):
 227         # CMD9: SEND_CSD (128 bits / 16 bytes)
 228         self.putc(9, 'Ask card to send its card specific data (CSD)')
 229         if len(self.read_buf) == 0:
 230             self.cmd_ss = self.ss
 231         self.read_buf.append(self.miso)
 232         # FIXME
 233         ### if len(self.read_buf) < 16:
 234         if len(self.read_buf) < 16 + 4:
 235             return
 236         self.cmd_es = self.es
 237         self.read_buf = self.read_buf[4:] ### TODO: Document or redo.
 238         self.putx([9, ['CSD: %s' % self.read_buf]])
 239         # TODO: Decode all bits.
 240         self.read_buf = []
 241         ### self.state = 'GET RESPONSE R1'
 242         self.state = 'IDLE'
 243
 244     def handle_cmd10(self):
 245         # CMD10: SEND_CID (128 bits / 16 bytes)
 246         self.putc(10, 'Ask card to send its card identification (CID)')
 247         self.read_buf.append(self.miso)
 248         if len(self.read_buf) < 16:
 249             return
 250         self.putx([10, ['CID: %s' % self.read_buf]])
 251         # TODO: Decode all bits.
 252         self.read_buf = []
 253         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 254
 255     def handle_cmd16(self):
 256         # CMD16: SET_BLOCKLEN
 257         self.blocklen = self.arg
 258         # TODO: Sanity check on block length.
 259         self.putc(16, 'Set the block length to %d bytes' % self.blocklen)
 260         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 261
 262     def handle_cmd17(self):
 263         # CMD17: READ_SINGLE_BLOCK
 264         self.putc(17, 'Read a block from address 0x%04x' % self.arg)
 265         if len(self.read_buf) == 0:
 266             self.cmd_ss = self.ss
 267         self.read_buf.append(self.miso)
 268         if len(self.read_buf) < self.blocklen + 2: # FIXME
 269             return
 270         self.cmd_es = self.es
 271         self.read_buf = self.read_buf[2:] # FIXME
 272         self.putx([17, ['Block data: %s' % self.read_buf]])
 273         self.read_buf = []
 274         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 275
 276     def handle_cmd41(self):
 277         # ACMD41: SD_SEND_OP_COND
 278         self.putc(41, 'Send HCS info and activate the card init process')
 279         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 280
 281     def handle_cmd49(self):
 282         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 283
 284     def handle_cmd55(self):
 285         # CMD55: APP_CMD
 286         self.putc(55, 'Next command is an application-specific command')
 287         self.is_acmd = True
 288         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 289
 290     def handle_cmd59(self):
 291         # CMD59: CRC_ON_OFF
 292         crc_on_off = self.arg & (1 << 0)
 293         s = 'on' if crc_on_off == 1 else 'off'
 294         self.putc(59, 'Turn the SD card CRC option %s' % s)
 295         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 296
 297     def handle_cmd999(self):
 298         self.state = 'GET RESPONSE R1'
 299
 300     def handle_cid_register(self):
 301         # Card Identification (CID) register, 128bits
 302
 303         cid = self.cid
 304
 305         # Manufacturer ID: CID[127:120] (8 bits)
 306         mid = cid[15]
 307
 308         # OEM/Application ID: CID[119:104] (16 bits)
 309         oid = (cid[14] << 8) | cid[13]
 310
 311         # Product name: CID[103:64] (40 bits)
 312         pnm = 0
 313         for i in range(12, 8 - 1, -1):
 314             pnm <<= 8
 315             pnm |= cid[i]
 316
 317         # Product revision: CID[63:56] (8 bits)
 318         prv = cid[7]
 319
 320         # Product serial number: CID[55:24] (32 bits)
 321         psn = 0
 322         for i in range(6, 3 - 1, -1):
 323             psn <<= 8
 324             psn |= cid[i]
 325
 326         # RESERVED: CID[23:20] (4 bits)
 327
 328         # Manufacturing date: CID[19:8] (12 bits)
 329         # TODO
 330
 331         # CRC7 checksum: CID[7:1] (7 bits)
 332         # TODO
 333
 334         # Not used, always 1: CID[0:0] (1 bit)
 335         # TODO
 336
 337     def handle_response_r1(self, res):
 338         # The R1 response token format (1 byte).
 339         # Sent by the card after every command except for SEND_STATUS.
 340
 341         self.cmd_ss, self.cmd_es = self.miso_bits[7][1], self.miso_bits[0][2]
 342         self.putx([65, ['R1: 0x%02x' % res]])
 343
 344         def putbit(bit, data):
 345             b = self.miso_bits[bit]
 346             self.bit_ss, self.bit_es = b[1], b[2]
 347             self.putb([70, data])
 348
 349         # Bit 0: 'In idle state' bit
 350         s = '' if (res & (1 << 0)) else 'not '
 351         putbit(0, ['Card is %sin idle state' % s])
 352
 353         # Bit 1: 'Erase reset' bit
 354         s = '' if (res & (1 << 1)) else 'not '
 355         putbit(1, ['Erase sequence %scleared' % s])
 356
 357         # Bit 2: 'Illegal command' bit
 358         s = 'I' if (res & (1 << 2)) else 'No i'
 359         putbit(2, ['%sllegal command detected' % s])
 360
 361         # Bit 3: 'Communication CRC error' bit
 362         s = 'failed' if (res & (1 << 3)) else 'was successful'
 363         putbit(3, ['CRC check of last command %s' % s])
 364
 365         # Bit 4: 'Erase sequence error' bit
 366         s = 'E' if (res & (1 << 4)) else 'No e'
 367         putbit(4, ['%srror in the sequence of erase commands' % s])
 368
 369         # Bit 5: 'Address error' bit
 370         s = 'M' if (res & (1 << 4)) else 'No m'
 371         putbit(5, ['%sisaligned address used in command' % s])
 372
 373         # Bit 6: 'Parameter error' bit
 374         s = '' if (res & (1 << 4)) else 'not '
 375         putbit(6, ['Command argument %soutside allowed range' % s])
 376
 377         # Bit 7: Always set to 0
 378         putbit(7, ['Bit 7 (always 0)'])
 379
 380         self.state = 'IDLE'
 381
 382     def handle_response_r1b(self, res):
 383         # TODO
 384         pass
 385
 386     def handle_response_r2(self, res):
 387         # TODO
 388         pass
 389
 390     def handle_response_r3(self, res):
 391         # TODO
 392         pass
 393
 394     # Note: Response token formats R4 and R5 are reserved for SDIO.
 395
 396     # TODO: R6?
 397
 398     def handle_response_r7(self, res):
 399         # TODO
 400         pass
 401
 402     def decode(self, ss, es, data):
 403         ptype, mosi, miso = data
 404
 405         # For now, only use DATA and BITS packets.
 406         if ptype not in ('DATA', 'BITS'):
 407             return
 408
 409         # Store the individual bit values and ss/es numbers. The next packet
 410         # is guaranteed to be a 'DATA' packet belonging to this 'BITS' one.
 411         if ptype == 'BITS':
 412             self.miso_bits, self.mosi_bits = miso, mosi
 413             return
 414
 415         self.ss, self.es = ss, es
 416
 417         # State machine.
 418         if self.state == 'IDLE':
 419             # Ignore stray 0xff bytes, some devices seem to send those!?
 420             if mosi == 0xff: # TODO?
 421                 return
 422             self.state = 'GET COMMAND TOKEN'
 423             self.handle_command_token(mosi, miso)
 424         elif self.state == 'GET COMMAND TOKEN':
 425             self.handle_command_token(mosi, miso)
 426         elif self.state.startswith('HANDLE CMD'):
 427             self.miso, self.mosi = miso, mosi
 428             # Call the respective handler method for the command.
 429             s = 'handle_cmd%s' % self.state[10:].lower()
 430             handle_cmd = getattr(self, s)
 431             handle_cmd()
 432             self.cmd_token = []
 433             self.cmd_token_bits = []
 434         elif self.state.startswith('GET RESPONSE'):
 435             # Ignore stray 0xff bytes, some devices seem to send those!?
 436             if miso == 0xff: # TODO?
 437                 return
 438
 439             # Call the respective handler method for the response.
 440             s = 'handle_response_%s' % self.state[13:].lower()
 441             handle_response = getattr(self, s)
 442             handle_response(miso)
 443
 444             self.state = 'IDLE'
 445         else:
 446             raise Exception('Invalid state: %s' % self.state)
 447