]> sigrok.org Git - libsigrokdecode.git/blobdiff - decoders/uart/pd.py
uart: add support for break condition detection
[libsigrokdecode.git] / decoders / uart / pd.py
index 0fa0e7ff442b8e307a883cbd9711b646be9372cd..ffacad9acfb6c83c65058b59a4cbda159d6a2b01 100644 (file)
 ## GNU General Public License for more details.
 ##
 ## You should have received a copy of the GNU General Public License
-## along with this program; if not, write to the Free Software
-## Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301 USA
+## along with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 ##
 
 import sigrokdecode as srd
+from common.srdhelper import bitpack
 from math import floor, ceil
 
 '''
@@ -76,7 +76,7 @@ class ChannelError(Exception):
     pass
 
 class Decoder(srd.Decoder):
-    api_version = 2
+    api_version = 3
     id = 'uart'
     name = 'UART'
     longname = 'Universal Asynchronous Receiver/Transmitter'
@@ -124,14 +124,18 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         ('tx-warnings', 'TX warnings'),
         ('rx-data-bits', 'RX data bits'),
         ('tx-data-bits', 'TX data bits'),
+        ('rx-break', 'RX break'),
+        ('tx-break', 'TX break'),
     )
     annotation_rows = (
         ('rx-data', 'RX', (0, 2, 4, 6, 8)),
         ('rx-data-bits', 'RX bits', (12,)),
         ('rx-warnings', 'RX warnings', (10,)),
+        ('rx-break', 'RX break', (14,)),
         ('tx-data', 'TX', (1, 3, 5, 7, 9)),
         ('tx-data-bits', 'TX bits', (13,)),
         ('tx-warnings', 'TX warnings', (11,)),
+        ('tx-break', 'TX break', (15,)),
     )
     binary = (
         ('rx', 'RX dump'),
@@ -156,11 +160,20 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         s, halfbit = self.samplenum, self.bit_width / 2.0
         self.put(s - floor(halfbit), s + ceil(halfbit), self.out_python, data)
 
+    def putgse(self, ss, es, data):
+        self.put(ss, es, self.out_ann, data)
+
+    def putpse(self, ss, es, data):
+        self.put(ss, es, self.out_python, data)
+
     def putbin(self, rxtx, data):
         s, halfbit = self.startsample[rxtx], self.bit_width / 2.0
         self.put(s - floor(halfbit), self.samplenum + ceil(halfbit), self.out_binary, data)
 
     def __init__(self):
+        self.reset()
+
+    def reset(self):
         self.samplerate = None
         self.samplenum = 0
         self.frame_start = [-1, -1]
@@ -171,9 +184,8 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         self.stopbit1 = [-1, -1]
         self.startsample = [-1, -1]
         self.state = ['WAIT FOR START BIT', 'WAIT FOR START BIT']
-        self.oldbit = [1, 1]
-        self.oldpins = [-1, -1]
         self.databits = [[], []]
+        self.break_start = [None, None]
 
     def start(self):
         self.out_python = self.register(srd.OUTPUT_PYTHON)
@@ -187,8 +199,8 @@ class Decoder(srd.Decoder):
             # The width of one UART bit in number of samples.
             self.bit_width = float(self.samplerate) / float(self.options['baudrate'])
 
-    # Return true if we reached the middle of the desired bit, false otherwise.
-    def reached_bit(self, rxtx, bitnum):
+    def get_sample_point(self, rxtx, bitnum):
+        # Determine absolute sample number of a bit slot's sample point.
         # bitpos is the samplenumber which is in the middle of the
         # specified UART bit (0 = start bit, 1..x = data, x+1 = parity bit
         # (if used) or the first stop bit, and so on).
@@ -196,32 +208,15 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         # index of the middle sample within bit window is (bit_width - 1) / 2.
         bitpos = self.frame_start[rxtx] + (self.bit_width - 1) / 2.0
         bitpos += bitnum * self.bit_width
-        if self.samplenum >= bitpos:
-            return True
-        return False
-
-    def reached_bit_last(self, rxtx, bitnum):
-        bitpos = self.frame_start[rxtx] + ((bitnum + 1) * self.bit_width)
-        if self.samplenum >= bitpos:
-            return True
-        return False
-
-    def wait_for_start_bit(self, rxtx, old_signal, signal):
-        # The start bit is always 0 (low). As the idle UART (and the stop bit)
-        # level is 1 (high), the beginning of a start bit is a falling edge.
-        if not (old_signal == 1 and signal == 0):
-            return
+        return bitpos
 
+    def wait_for_start_bit(self, rxtx, signal):
         # Save the sample number where the start bit begins.
         self.frame_start[rxtx] = self.samplenum
 
         self.state[rxtx] = 'GET START BIT'
 
     def get_start_bit(self, rxtx, signal):
-        # Skip samples until we're in the middle of the start bit.
-        if not self.reached_bit(rxtx, 0):
-            return
-
         self.startbit[rxtx] = signal
 
         # The startbit must be 0. If not, we report an error and wait
@@ -236,29 +231,16 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         self.datavalue[rxtx] = 0
         self.startsample[rxtx] = -1
 
-        self.state[rxtx] = 'GET DATA BITS'
-
         self.putp(['STARTBIT', rxtx, self.startbit[rxtx]])
         self.putg([rxtx + 2, ['Start bit', 'Start', 'S']])
 
-    def get_data_bits(self, rxtx, signal):
-        # Skip samples until we're in the middle of the desired data bit.
-        if not self.reached_bit(rxtx, self.cur_data_bit[rxtx] + 1):
-            return
+        self.state[rxtx] = 'GET DATA BITS'
 
+    def get_data_bits(self, rxtx, signal):
         # Save the sample number of the middle of the first data bit.
         if self.startsample[rxtx] == -1:
             self.startsample[rxtx] = self.samplenum
 
-        # Get the next data bit in LSB-first or MSB-first fashion.
-        if self.options['bit_order'] == 'lsb-first':
-            self.datavalue[rxtx] >>= 1
-            self.datavalue[rxtx] |= \
-                (signal << (self.options['num_data_bits'] - 1))
-        else:
-            self.datavalue[rxtx] <<= 1
-            self.datavalue[rxtx] |= (signal << 0)
-
         self.putg([rxtx + 12, ['%d' % signal]])
 
         # Store individual data bits and their start/end samplenumbers.
@@ -266,12 +248,15 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         self.databits[rxtx].append([signal, s - halfbit, s + halfbit])
 
         # Return here, unless we already received all data bits.
-        if self.cur_data_bit[rxtx] < self.options['num_data_bits'] - 1:
-            self.cur_data_bit[rxtx] += 1
+        self.cur_data_bit[rxtx] += 1
+        if self.cur_data_bit[rxtx] < self.options['num_data_bits']:
             return
 
-        self.state[rxtx] = 'GET PARITY BIT'
-
+        # Convert accumulated data bits to a data value.
+        bits = [b[0] for b in self.databits[rxtx]]
+        if self.options['bit_order'] == 'msb-first':
+            bits.reverse()
+        self.datavalue[rxtx] = bitpack(bits)
         self.putpx(rxtx, ['DATA', rxtx,
             (self.datavalue[rxtx], self.databits[rxtx])])
 
@@ -286,6 +271,12 @@ class Decoder(srd.Decoder):
 
         self.databits[rxtx] = []
 
+        # Advance to either reception of the parity bit, or reception of
+        # the STOP bits if parity is not applicable.
+        self.state[rxtx] = 'GET PARITY BIT'
+        if self.options['parity_type'] == 'none':
+            self.state[rxtx] = 'GET STOP BITS'
+
     def format_value(self, v):
         # Format value 'v' according to configured options.
         # Reflects the user selected kind of representation, as well as
@@ -329,19 +320,8 @@ class Decoder(srd.Decoder):
         return None
 
     def get_parity_bit(self, rxtx, signal):
-        # If no parity is used/configured, skip to the next state immediately.
-        if self.options['parity_type'] == 'none':
-            self.state[rxtx] = 'GET STOP BITS'
-            return
-
-        # Skip samples until we're in the middle of the parity bit.
-        if not self.reached_bit(rxtx, self.options['num_data_bits'] + 1):
-            return
-
         self.paritybit[rxtx] = signal
 
-        self.state[rxtx] = 'GET STOP BITS'
-
         if parity_ok(self.options['parity_type'], self.paritybit[rxtx],
                      self.datavalue[rxtx], self.options['num_data_bits']):
             self.putp(['PARITYBIT', rxtx, self.paritybit[rxtx]])
@@ -351,14 +331,10 @@ class Decoder(srd.Decoder):
             self.putp(['PARITY ERROR', rxtx, (0, 1)]) # FIXME: Dummy tuple...
             self.putg([rxtx + 6, ['Parity error', 'Parity err', 'PE']])
 
+        self.state[rxtx] = 'GET STOP BITS'
+
     # TODO: Currently only supports 1 stop bit.
     def get_stop_bits(self, rxtx, signal):
-        # Skip samples until we're in the middle of the stop bit(s).
-        skip_parity = 0 if self.options['parity_type'] == 'none' else 1
-        b = self.options['num_data_bits'] + 1 + skip_parity
-        if not self.reached_bit(rxtx, b):
-            return
-
         self.stopbit1[rxtx] = signal
 
         # Stop bits must be 1. If not, we report an error.
@@ -367,52 +343,110 @@ class Decoder(srd.Decoder):
             self.putg([rxtx + 10, ['Frame error', 'Frame err', 'FE']])
             # TODO: Abort? Ignore the frame? Other?
 
-        self.state[rxtx] = 'WAIT FOR START BIT'
-
         self.putp(['STOPBIT', rxtx, self.stopbit1[rxtx]])
         self.putg([rxtx + 4, ['Stop bit', 'Stop', 'T']])
 
-    def decode(self, ss, es, data):
+        self.state[rxtx] = 'WAIT FOR START BIT'
+
+    def handle_break(self, rxtx):
+        self.putpse(self.frame_start[rxtx], self.samplenum,
+                ['BREAK', rxtx, 0])
+        self.putgse(self.frame_start[rxtx], self.samplenum,
+                [rxtx + 14, ['Break condition', 'Break', 'Brk', 'B']])
+        self.state[rxtx] = 'WAIT FOR START BIT'
+
+    def get_wait_cond(self, rxtx, inv):
+        # Return condititions that are suitable for Decoder.wait(). Those
+        # conditions either match the falling edge of the START bit, or
+        # the sample point of the next bit time.
+        state = self.state[rxtx]
+        if state == 'WAIT FOR START BIT':
+            return {rxtx: 'r' if inv else 'f'}
+        if state == 'GET START BIT':
+            bitnum = 0
+        elif state == 'GET DATA BITS':
+            bitnum = 1 + self.cur_data_bit[rxtx]
+        elif state == 'GET PARITY BIT':
+            bitnum = 1 + self.options['num_data_bits']
+        elif state == 'GET STOP BITS':
+            bitnum = 1 + self.options['num_data_bits']
+            bitnum += 0 if self.options['parity_type'] == 'none' else 1
+        want_num = ceil(self.get_sample_point(rxtx, bitnum))
+        return {'skip': want_num - self.samplenum}
+
+    def inspect_sample(self, rxtx, signal, inv):
+        # Inspect a sample returned by .wait() for the specified UART line.
+        if inv:
+            signal = not signal
+
+        state = self.state[rxtx]
+        if state == 'WAIT FOR START BIT':
+            self.wait_for_start_bit(rxtx, signal)
+        elif state == 'GET START BIT':
+            self.get_start_bit(rxtx, signal)
+        elif state == 'GET DATA BITS':
+            self.get_data_bits(rxtx, signal)
+        elif state == 'GET PARITY BIT':
+            self.get_parity_bit(rxtx, signal)
+        elif state == 'GET STOP BITS':
+            self.get_stop_bits(rxtx, signal)
+
+    def inspect_edge(self, rxtx, signal, inv):
+        # Inspect edges, independently from traffic, to detect break conditions.
+        if inv:
+            signal = not signal
+        if not signal:
+            # Signal went low. Start another interval.
+            self.break_start[rxtx] = self.samplenum
+            return
+        # Signal went high. Was there an extended period with low signal?
+        if self.break_start[rxtx] is None:
+            return
+        diff = self.samplenum - self.break_start[rxtx]
+        if diff >= self.break_min_sample_count:
+            self.handle_break(rxtx)
+        self.break_start[rxtx] = None
+
+    def decode(self):
         if not self.samplerate:
             raise SamplerateError('Cannot decode without samplerate.')
-        for (self.samplenum, pins) in data:
-
-            # We want to skip identical samples for performance reasons but,
-            # for now, we can only do that when we are in the idle state
-            # (meaning both channels are waiting for the start bit).
-            if self.state == self.idle_state and self.oldpins == pins:
-                continue
-
-            self.oldpins, (rx, tx) = pins, pins
-
-            if self.options['invert_rx'] == 'yes':
-                rx = not rx
-            if self.options['invert_tx'] == 'yes':
-                tx = not tx
-
-            # Either RX or TX (but not both) can be omitted.
-            has_pin = [rx in (0, 1), tx in (0, 1)]
-            if has_pin == [False, False]:
-                raise ChannelError('Either TX or RX (or both) pins required.')
-
-            # State machine.
-            for rxtx in (RX, TX):
-                # Don't try to handle RX (or TX) if not supplied.
-                if not has_pin[rxtx]:
-                    continue
-
-                signal = rx if (rxtx == RX) else tx
-
-                if self.state[rxtx] == 'WAIT FOR START BIT':
-                    self.wait_for_start_bit(rxtx, self.oldbit[rxtx], signal)
-                elif self.state[rxtx] == 'GET START BIT':
-                    self.get_start_bit(rxtx, signal)
-                elif self.state[rxtx] == 'GET DATA BITS':
-                    self.get_data_bits(rxtx, signal)
-                elif self.state[rxtx] == 'GET PARITY BIT':
-                    self.get_parity_bit(rxtx, signal)
-                elif self.state[rxtx] == 'GET STOP BITS':
-                    self.get_stop_bits(rxtx, signal)
-
-                # Save current RX/TX values for the next round.
-                self.oldbit[rxtx] = signal
+
+        has_pin = [self.has_channel(ch) for ch in (RX, TX)]
+        if has_pin == [False, False]:
+            raise ChannelError('Either TX or RX (or both) pins required.')
+
+        opt = self.options
+        inv = [opt['invert_rx'] == 'yes', opt['invert_tx'] == 'yes']
+        cond_data_idx = [None] * len(has_pin)
+
+        # Determine the number of samples for a complete frame's time span.
+        # A period of low signal (at least) that long is a break condition.
+        frame_samples = 1 # START
+        frame_samples += self.options['num_data_bits']
+        frame_samples += 0 if self.options['parity_type'] == 'none' else 1
+        frame_samples += self.options['num_stop_bits']
+        frame_samples *= self.bit_width
+        self.break_min_sample_count = ceil(frame_samples)
+        cond_edge_idx = [None] * len(has_pin)
+
+        while True:
+            conds = []
+            if has_pin[RX]:
+                cond_data_idx[RX] = len(conds)
+                conds.append(self.get_wait_cond(RX, inv[RX]))
+                cond_edge_idx[RX] = len(conds)
+                conds.append({RX: 'e'})
+            if has_pin[TX]:
+                cond_data_idx[TX] = len(conds)
+                conds.append(self.get_wait_cond(TX, inv[TX]))
+                cond_edge_idx[TX] = len(conds)
+                conds.append({TX: 'e'})
+            (rx, tx) = self.wait(conds)
+            if cond_data_idx[RX] is not None and self.matched[cond_data_idx[RX]]:
+                self.inspect_sample(RX, rx, inv[RX])
+            if cond_edge_idx[RX] is not None and self.matched[cond_edge_idx[RX]]:
+                self.inspect_edge(RX, rx, inv[RX])
+            if cond_data_idx[TX] is not None and self.matched[cond_data_idx[TX]]:
+                self.inspect_sample(TX, tx, inv[TX])
+            if cond_edge_idx[TX] is not None and self.matched[cond_edge_idx[TX]]:
+                self.inspect_edge(TX, tx, inv[TX])