decoders/sdcard_spi/pd.py

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