decoders/spi/pd.py

   1 ##
   2 ## This file is part of the libsigrokdecode project.
   3 ##
   4 ## Copyright (C) 2011 Gareth McMullin <gareth@blacksphere.co.nz>
   5 ## Copyright (C) 2012-2014 Uwe Hermann <uwe@hermann-uwe.de>
   6 ##
   7 ## This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8 ## it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9 ## the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10 ## (at your option) any later version.
  11 ##
  12 ## This program is distributed in the hope that it will be useful,
  13 ## but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 ## MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15 ## GNU General Public License for more details.
  16 ##
  17 ## You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 ## along with this program; if not, write to the Free Software
  19 ## Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301 USA
  20 ##
  21
  22 import sigrokdecode as srd
  23
  24 '''
  25 OUTPUT_PYTHON format:
  26
  27 Packet:
  28 [<ptype>, <data1>, <data2>]
  29
  30 <ptype>:
  31  - 'DATA': <data1> contains the MOSI data, <data2> contains the MISO data.
  32    The data is _usually_ 8 bits (but can also be fewer or more bits).
  33    Both data items are Python numbers (not strings), or None if the respective
  34    channel was not supplied.
  35  - 'BITS': <data1>/<data2> contain a list of bit values in this MOSI/MISO data
  36    item, and for each of those also their respective start-/endsample numbers.
  37  - 'CS CHANGE': <data1> is the old CS# pin value, <data2> is the new value.
  38    Both data items are Python numbers (0/1), not strings. At the beginning of
  39    the decoding a packet is generated with <data1> = None and <data2> being the
  40    initial state of the CS# pin or None if the chip select pin is not supplied.
  41
  42 Examples:
  43  ['CS-CHANGE', None, 1]
  44  ['CS-CHANGE', 1, 0]
  45  ['DATA', 0xff, 0x3a]
  46  ['BITS', [[1, 80, 82], [1, 83, 84], [1, 85, 86], [1, 87, 88],
  47            [1, 89, 90], [1, 91, 92], [1, 93, 94], [1, 95, 96]],
  48           [[0, 80, 82], [1, 83, 84], [0, 85, 86], [1, 87, 88],
  49            [1, 89, 90], [1, 91, 92], [0, 93, 94], [0, 95, 96]]]
  50  ['DATA', 0x65, 0x00]
  51  ['DATA', 0xa8, None]
  52  ['DATA', None, 0x55]
  53  ['CS-CHANGE', 0, 1]
  54 '''
  55
  56 # Key: (CPOL, CPHA). Value: SPI mode.
  57 # Clock polarity (CPOL) = 0/1: Clock is low/high when inactive.
  58 # Clock phase (CPHA) = 0/1: Data is valid on the leading/trailing clock edge.
  59 spi_mode = {
  60     (0, 0): 0, # Mode 0
  61     (0, 1): 1, # Mode 1
  62     (1, 0): 2, # Mode 2
  63     (1, 1): 3, # Mode 3
  64 }
  65
  66 class SamplerateError(Exception):
  67     pass
  68
  69 class ChannelError(Exception):
  70     pass
  71
  72 class Decoder(srd.Decoder):
  73     api_version = 2
  74     id = 'spi'
  75     name = 'SPI'
  76     longname = 'Serial Peripheral Interface'
  77     desc = 'Full-duplex, synchronous, serial bus.'
  78     license = 'gplv2+'
  79     inputs = ['logic']
  80     outputs = ['spi']
  81     channels = (
  82         {'id': 'clk', 'name': 'CLK', 'desc': 'Clock'},
  83     )
  84     optional_channels = (
  85         {'id': 'miso', 'name': 'MISO', 'desc': 'Master in, slave out'},
  86         {'id': 'mosi', 'name': 'MOSI', 'desc': 'Master out, slave in'},
  87         {'id': 'cs', 'name': 'CS#', 'desc': 'Chip-select'},
  88     )
  89     options = (
  90         {'id': 'cs_polarity', 'desc': 'CS# polarity', 'default': 'active-low',
  91             'values': ('active-low', 'active-high')},
  92         {'id': 'cpol', 'desc': 'Clock polarity', 'default': 0,
  93             'values': (0, 1)},
  94         {'id': 'cpha', 'desc': 'Clock phase', 'default': 0,
  95             'values': (0, 1)},
  96         {'id': 'bitorder', 'desc': 'Bit order',
  97             'default': 'msb-first', 'values': ('msb-first', 'lsb-first')},
  98         {'id': 'wordsize', 'desc': 'Word size', 'default': 8},
  99     )
 100     annotations = (
 101         ('miso-data', 'MISO data'),
 102         ('mosi-data', 'MOSI data'),
 103         ('miso-bits', 'MISO bits'),
 104         ('mosi-bits', 'MOSI bits'),
 105         ('warnings', 'Human-readable warnings'),
 106     )
 107     annotation_rows = (
 108         ('miso-data', 'MISO data', (0,)),
 109         ('miso-bits', 'MISO bits', (2,)),
 110         ('mosi-data', 'MOSI data', (1,)),
 111         ('mosi-bits', 'MOSI bits', (3,)),
 112         ('other', 'Other', (4,)),
 113     )
 114     binary = (
 115         ('miso', 'MISO'),
 116         ('mosi', 'MOSI'),
 117     )
 118
 119     def __init__(self):
 120         self.samplerate = None
 121         self.oldclk = 1
 122         self.bitcount = 0
 123         self.misodata = self.mosidata = 0
 124         self.misobits = []
 125         self.mosibits = []
 126         self.ss_block = -1
 127         self.samplenum = -1
 128         self.cs_was_deasserted = False
 129         self.oldcs = None
 130         self.oldpins = None
 131         self.have_cs = self.have_miso = self.have_mosi = None
 132         self.no_cs_notification = False
 133
 134     def metadata(self, key, value):
 135         if key == srd.SRD_CONF_SAMPLERATE:
 136             self.samplerate = value
 137
 138     def start(self):
 139         self.out_python = self.register(srd.OUTPUT_PYTHON)
 140         self.out_ann = self.register(srd.OUTPUT_ANN)
 141         self.out_bin = self.register(srd.OUTPUT_BINARY)
 142         self.out_bitrate = self.register(srd.OUTPUT_META,
 143                 meta=(int, 'Bitrate', 'Bitrate during transfers'))
 144
 145     def putw(self, data):
 146         self.put(self.ss_block, self.samplenum, self.out_ann, data)
 147
 148     def putdata(self):
 149         # Pass MISO and MOSI bits and then data to the next PD up the stack.
 150         so = self.misodata if self.have_miso else None
 151         si = self.mosidata if self.have_mosi else None
 152         so_bits = self.misobits if self.have_miso else None
 153         si_bits = self.mosibits if self.have_mosi else None
 154
 155         if self.have_miso:
 156             ss, es = self.misobits[-1][1], self.misobits[0][2]
 157             self.put(ss, es, self.out_bin, (0, bytes([so])))
 158         if self.have_mosi:
 159             ss, es = self.mosibits[-1][1], self.mosibits[0][2]
 160             self.put(ss, es, self.out_bin, (1, bytes([si])))
 161
 162         self.put(ss, es, self.out_python, ['BITS', si_bits, so_bits])
 163         self.put(ss, es, self.out_python, ['DATA', si, so])
 164
 165         # Bit annotations.
 166         if self.have_miso:
 167             for bit in self.misobits:
 168                 self.put(bit[1], bit[2], self.out_ann, [2, ['%d' % bit[0]]])
 169         if self.have_mosi:
 170             for bit in self.mosibits:
 171                 self.put(bit[1], bit[2], self.out_ann, [3, ['%d' % bit[0]]])
 172
 173         # Dataword annotations.
 174         if self.have_miso:
 175             self.put(ss, es, self.out_ann, [0, ['%02X' % self.misodata]])
 176         if self.have_mosi:
 177             self.put(ss, es, self.out_ann, [1, ['%02X' % self.mosidata]])
 178
 179     def reset_decoder_state(self):
 180         self.misodata = 0 if self.have_miso else None
 181         self.mosidata = 0 if self.have_mosi else None
 182         self.misobits = [] if self.have_miso else None
 183         self.mosibits = [] if self.have_mosi else None
 184         self.bitcount = 0
 185
 186     def handle_bit(self, miso, mosi, clk, cs):
 187         # If this is the first bit of a dataword, save its sample number.
 188         if self.bitcount == 0:
 189             self.ss_block = self.samplenum
 190             self.cs_was_deasserted = False
 191             if self.have_cs:
 192                 active_low = (self.options['cs_polarity'] == 'active-low')
 193                 self.cs_was_deasserted = (cs == 1) if active_low else (cs == 0)
 194
 195         ws = self.options['wordsize']
 196
 197         # Receive MISO bit into our shift register.
 198         if self.have_miso:
 199             if self.options['bitorder'] == 'msb-first':
 200                 self.misodata |= miso << (ws - 1 - self.bitcount)
 201             else:
 202                 self.misodata |= miso << self.bitcount
 203
 204         # Receive MOSI bit into our shift register.
 205         if self.have_mosi:
 206             if self.options['bitorder'] == 'msb-first':
 207                 self.mosidata |= mosi << (ws - 1 - self.bitcount)
 208             else:
 209                 self.mosidata |= mosi << self.bitcount
 210
 211         # Guesstimate the endsample for this bit (can be overridden below).
 212         es = self.samplenum
 213         if self.bitcount > 0:
 214             if self.have_miso:
 215                 es += self.samplenum - self.misobits[0][1]
 216             elif self.have_mosi:
 217                 es += self.samplenum - self.mosibits[0][1]
 218
 219         if self.have_miso:
 220             self.misobits.insert(0, [miso, self.samplenum, es])
 221         if self.have_mosi:
 222             self.mosibits.insert(0, [mosi, self.samplenum, es])
 223
 224         if self.bitcount > 0 and self.have_miso:
 225             self.misobits[1][2] = self.samplenum
 226         if self.bitcount > 0 and self.have_mosi:
 227             self.mosibits[1][2] = self.samplenum
 228
 229         self.bitcount += 1
 230
 231         # Continue to receive if not enough bits were received, yet.
 232         if self.bitcount != ws:
 233             return
 234
 235         self.putdata()
 236
 237         # Meta bitrate.
 238         elapsed = 1 / float(self.samplerate)
 239         elapsed *= (self.samplenum - self.ss_block + 1)
 240         bitrate = int(1 / elapsed * self.options['wordsize'])
 241         self.put(self.ss_block, self.samplenum, self.out_bitrate, bitrate)
 242
 243         if self.have_cs and self.cs_was_deasserted:
 244             self.putw([4, ['CS# was deasserted during this data word!']])
 245
 246         self.reset_decoder_state()
 247
 248     def find_clk_edge(self, miso, mosi, clk, cs):
 249         if self.have_cs and self.oldcs != cs:
 250             # Send all CS# pin value changes.
 251             self.put(self.samplenum, self.samplenum, self.out_python,
 252                      ['CS-CHANGE', self.oldcs, cs])
 253             self.oldcs = cs
 254             # Reset decoder state when CS# changes (and the CS# pin is used).
 255             self.reset_decoder_state()
 256
 257         # Ignore sample if the clock pin hasn't changed.
 258         if clk == self.oldclk:
 259             return
 260
 261         self.oldclk = clk
 262
 263         # Sample data on rising/falling clock edge (depends on mode).
 264         mode = spi_mode[self.options['cpol'], self.options['cpha']]
 265         if mode == 0 and clk == 0:   # Sample on rising clock edge
 266             return
 267         elif mode == 1 and clk == 1: # Sample on falling clock edge
 268             return
 269         elif mode == 2 and clk == 1: # Sample on falling clock edge
 270             return
 271         elif mode == 3 and clk == 0: # Sample on rising clock edge
 272             return
 273
 274         # Found the correct clock edge, now get the SPI bit(s).
 275         self.handle_bit(miso, mosi, clk, cs)
 276
 277     def decode(self, ss, es, data):
 278         if not self.samplerate:
 279             raise SamplerateError('Cannot decode without samplerate.')
 280         # Either MISO or MOSI can be omitted (but not both). CS# is optional.
 281         for (self.samplenum, pins) in data:
 282
 283             # Ignore identical samples early on (for performance reasons).
 284             if self.oldpins == pins:
 285                 continue
 286             self.oldpins, (clk, miso, mosi, cs) = pins, pins
 287             self.have_miso = (miso in (0, 1))
 288             self.have_mosi = (mosi in (0, 1))
 289             self.have_cs = (cs in (0, 1))
 290
 291             # Either MISO or MOSI (but not both) can be omitted.
 292             if not (self.have_miso or self.have_mosi):
 293                 raise ChannelError('Either MISO or MOSI (or both) pins required.')
 294
 295             # Tell stacked decoders that we don't have a CS# signal.
 296             if not self.no_cs_notification and not self.have_cs:
 297                 self.put(0, 0, self.out_python, ['CS-CHANGE', None, None])
 298                 self.no_cs_notification = True
 299
 300             self.find_clk_edge(miso, mosi, clk, cs)