libftdi: (tomj) userspace URB processing (I'm hardcore...)
[libftdi] / ftdi / ftdi.c
index 18c4d1d..165c2bb 100644 (file)
  *   version 2.1 as published by the Free Software Foundation;             *
  *                                                                         *
  ***************************************************************************/
-
-#include <usb.h>
+#define _GNU_SOURCE
 
 #include "ftdi.h"
+#include <sys/ioctl.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/types.h>
+#include <sys/stat.h>
+
+/* Internal USB devfs functions. Do not use outside libftdi */
+static struct usbdevfs_urb * ftdi_usbdev_alloc_urb(int iso_packets);
+static int ftdi_usbdev_submit_urb(int fd, struct usbdevfs_urb *urb);
+static int ftdi_usbdev_reap_urb_ndelay(int fd, struct usbdevfs_urb **urb_return);
+
 
 /* ftdi_init return codes:
    0: all fine
   -1: couldn't allocate read buffer
 */
-int ftdi_init(struct ftdi_context *ftdi) {
+int ftdi_init(struct ftdi_context *ftdi)
+{
     ftdi->usb_dev = NULL;
     ftdi->usb_read_timeout = 5000;
     ftdi->usb_write_timeout = 5000;
 
+    ftdi->type = TYPE_BM;    /* chip type */
     ftdi->baudrate = -1;
     ftdi->bitbang_enabled = 0;
 
@@ -40,27 +51,39 @@ int ftdi_init(struct ftdi_context *ftdi) {
     ftdi->in_ep = 0x02;
     ftdi->out_ep = 0x81;
     ftdi->bitbang_mode = 1; /* 1: Normal bitbang mode, 2: SPI bitbang mode */
-    
+
     ftdi->error_str = NULL;
 
+    ftdi->urb = ftdi_usbdev_alloc_urb(0);
+    if (!ftdi->urb) {
+        ftdi->error_str = "out of memory for read URB";
+        return -1;
+    }
+          
     // all fine. Now allocate the readbuffer
     return ftdi_read_data_set_chunksize(ftdi, 4096);
 }
 
 
-void ftdi_deinit(struct ftdi_context *ftdi) {
+void ftdi_deinit(struct ftdi_context *ftdi)
+{
     if (ftdi->readbuffer != NULL) {
         free(ftdi->readbuffer);
         ftdi->readbuffer = NULL;
     }
+    
+    if (ftdi->urb != NULL) {
+        free (ftdi->urb);
+        ftdi->urb = NULL;
+    }
 }
 
 
-void ftdi_set_usbdev (struct ftdi_context *ftdi, usb_dev_handle *usb) {
+void ftdi_set_usbdev (struct ftdi_context *ftdi, usb_dev_handle *usb)
+{
     ftdi->usb_dev = usb;
 }
 
-
 /* ftdi_usb_open return codes:
    0: all fine
   -1: usb_find_busses() failed
@@ -93,7 +116,7 @@ int ftdi_usb_open(struct ftdi_context *ftdi, int vendor, int product) {
                 ftdi->usb_dev = usb_open(dev);
                 if (ftdi->usb_dev) {
                     if (usb_claim_interface(ftdi->usb_dev, ftdi->interface) != 0) {
-                        ftdi->error_str = "unable to claim usb device. You can still use it though...";
+                        ftdi->error_str = "unable to claim usb device. Make sure ftdi_sio is unloaded!";
                         return -5;
                     }
 
@@ -103,6 +126,16 @@ int ftdi_usb_open(struct ftdi_context *ftdi, int vendor, int product) {
                     if (ftdi_set_baudrate (ftdi, 9600) != 0)
                         return -7;
 
+                   // Try to guess chip type
+                   // Bug in the BM type chips: bcdDevice is 0x200 for serial == 0
+                   if (dev->descriptor.bcdDevice == 0x400 || (dev->descriptor.bcdDevice == 0x200
+                            && dev->descriptor.iSerialNumber == 0))
+                       ftdi->type = TYPE_BM;
+                   else if (dev->descriptor.bcdDevice == 0x200)
+                       ftdi->type = TYPE_AM;
+                   else if (dev->descriptor.bcdDevice == 0x500)
+                       ftdi->type = TYPE_2232C;
+
                     return 0;
                 } else {
                     ftdi->error_str = "usb_open() failed";
@@ -167,65 +200,135 @@ int ftdi_usb_close(struct ftdi_context *ftdi) {
 
 
 /*
+    ftdi_convert_baudrate returns nearest supported baud rate to that requested.
+    Function is only used internally
+*/
+static int ftdi_convert_baudrate(int baudrate, struct ftdi_context *ftdi,
+                                 unsigned short *value, unsigned short *index) {
+    static const char am_adjust_up[8] = {0, 0, 0, 1, 0, 3, 2, 1};
+    static const char am_adjust_dn[8] = {0, 0, 0, 1, 0, 1, 2, 3};
+    static const char frac_code[8] = {0, 3, 2, 4, 1, 5, 6, 7};
+    int divisor, best_divisor, best_baud, best_baud_diff;
+    unsigned long encoded_divisor;
+    int i;
+
+    if (baudrate <= 0) {
+        // Return error
+        return -1;
+    }
+
+    divisor = 24000000 / baudrate;
+
+    if (ftdi->type == TYPE_AM) {
+        // Round down to supported fraction (AM only)
+        divisor -= am_adjust_dn[divisor & 7];
+    }
+
+    // Try this divisor and the one above it (because division rounds down)
+    best_divisor = 0;
+    best_baud = 0;
+    best_baud_diff = 0;
+    for (i = 0; i < 2; i++) {
+        int try_divisor = divisor + i;
+        int baud_estimate;
+        int baud_diff;
+
+        // Round up to supported divisor value
+        if (try_divisor < 8) {
+            // Round up to minimum supported divisor
+            try_divisor = 8;
+        } else if (ftdi->type != TYPE_AM && try_divisor < 12) {
+            // BM doesn't support divisors 9 through 11 inclusive
+            try_divisor = 12;
+        } else if (divisor < 16) {
+            // AM doesn't support divisors 9 through 15 inclusive
+            try_divisor = 16;
+        } else {
+            if (ftdi->type == TYPE_AM) {
+                // Round up to supported fraction (AM only)
+                try_divisor += am_adjust_up[try_divisor & 7];
+                if (try_divisor > 0x1FFF8) {
+                    // Round down to maximum supported divisor value (for AM)
+                    try_divisor = 0x1FFF8;
+                }
+            } else {
+                if (try_divisor > 0x1FFFF) {
+                    // Round down to maximum supported divisor value (for BM)
+                    try_divisor = 0x1FFFF;
+                }
+            }
+        }
+        // Get estimated baud rate (to nearest integer)
+        baud_estimate = (24000000 + (try_divisor / 2)) / try_divisor;
+        // Get absolute difference from requested baud rate
+        if (baud_estimate < baudrate) {
+            baud_diff = baudrate - baud_estimate;
+        } else {
+            baud_diff = baud_estimate - baudrate;
+        }
+        if (i == 0 || baud_diff < best_baud_diff) {
+            // Closest to requested baud rate so far
+            best_divisor = try_divisor;
+            best_baud = baud_estimate;
+            best_baud_diff = baud_diff;
+            if (baud_diff == 0) {
+                // Spot on! No point trying
+                break;
+            }
+        }
+    }
+    // Encode the best divisor value
+    encoded_divisor = (best_divisor >> 3) | (frac_code[best_divisor & 7] << 14);
+    // Deal with special cases for encoded value
+    if (encoded_divisor == 1) {
+        encoded_divisor = 0;   // 3000000 baud
+    } else if (encoded_divisor == 0x4001) {
+        encoded_divisor = 1;   // 2000000 baud (BM only)
+    }
+    // Split into "value" and "index" values
+    *value = (unsigned short)(encoded_divisor & 0xFFFF);
+    if(ftdi->type == TYPE_2232C) {
+        *index = (unsigned short)(encoded_divisor >> 8);
+        *index &= 0xFF00;
+        *index |= ftdi->interface;
+    }
+    else
+        *index = (unsigned short)(encoded_divisor >> 16);
+    
+    // Return the nearest baud rate
+    return best_baud;
+}
+
+/*
     ftdi_set_baudrate return codes:
      0: all fine
     -1: invalid baudrate
     -2: setting baudrate failed
 */
 int ftdi_set_baudrate(struct ftdi_context *ftdi, int baudrate) {
-    unsigned short ftdi_baudrate;
+    unsigned short value, index;
+    int actual_baudrate;
 
     if (ftdi->bitbang_enabled) {
         baudrate = baudrate*4;
     }
 
-    switch (baudrate) {
-    case 300:
-        ftdi_baudrate = 0x2710;
-        break;
-    case 600:
-        ftdi_baudrate = 0x1388;
-        break;
-    case 1200:
-        ftdi_baudrate = 0x09C4;
-        break;
-    case 2400:
-        ftdi_baudrate = 0x04E2;
-        break;
-    case 4800:
-        ftdi_baudrate = 0x0271;
-        break;
-    case 9600:
-        ftdi_baudrate = 0x4138;
-        break;
-    case 19200:
-        ftdi_baudrate = 0x809C;
-        break;
-    case 38400:
-        ftdi_baudrate = 0xC04E;
-        break;
-    case 57600:
-        ftdi_baudrate = 0x0034;
-        break;
-    case 115200:
-        ftdi_baudrate = 0x001A;
-        break;
-    case 230400:
-        ftdi_baudrate = 0x000D;
-        break;
-    case 460800:
-        ftdi_baudrate = 0x4006;
-        break;
-    case 921600:
-        ftdi_baudrate = 0x8003;
-        break;
-    default:
-        ftdi->error_str = "Unknown baudrate. Note: bitbang baudrates are automatically multiplied by 4";
+    actual_baudrate = ftdi_convert_baudrate(baudrate, ftdi, &value, &index);
+    if (actual_baudrate <= 0) {
+        ftdi->error_str = "Silly baudrate <= 0.";
         return -1;
     }
 
+    // Check within tolerance (about 5%)
+    if ((actual_baudrate * 2 < baudrate /* Catch overflows */ )
+            || ((actual_baudrate < baudrate)
+                ? (actual_baudrate * 21 < baudrate * 20)
+                : (baudrate * 21 < actual_baudrate * 20))) {
+        ftdi->error_str = "Unsupported baudrate. Note: bitbang baudrates are automatically multiplied by 4";
+        return -1;
+    }
 
-    if (usb_control_msg(ftdi->usb_dev, 0x40, 3, ftdi_baudrate, ftdi->index, NULL, 0, ftdi->usb_write_timeout) != 0) {
+    if (usb_control_msg(ftdi->usb_dev, 0x40, 3, value, index, NULL, 0, ftdi->usb_write_timeout) != 0) {
         ftdi->error_str = "Setting new baudrate failed";
         return -2;
     }
@@ -272,7 +375,9 @@ int ftdi_write_data_get_chunksize(struct ftdi_context *ftdi, unsigned int *chunk
 
 
 int ftdi_read_data(struct ftdi_context *ftdi, unsigned char *buf, int size) {
-    int offset = 0, ret = 1;
+    struct timeval tv, tv_ref, tv_now;
+    struct usbdevfs_urb *returned_urb;
+    int offset = 0, ret = 1, waiting;
 
     // everything we want is still in the readbuffer?
     if (size <= ftdi->readbuffer_remaining) {
@@ -293,18 +398,83 @@ int ftdi_read_data(struct ftdi_context *ftdi, unsigned char *buf, int size) {
         // Fix offset
         offset += ftdi->readbuffer_remaining;
     }
+    
     // do the actual USB read
     while (offset < size && ret > 0) {
         ftdi->readbuffer_remaining = 0;
         ftdi->readbuffer_offset = 0;
-        /* returns how much received */
-        ret = usb_bulk_read (ftdi->usb_dev, ftdi->out_ep, ftdi->readbuffer, ftdi->readbuffer_chunksize, ftdi->usb_read_timeout);
-
-        if (ret == -1) {
-            ftdi->error_str = "bulk read failed";
+        
+        /*
+            // Old read functions, not status byte safe!
+            // returns how much received
+            ret = usb_bulk_read (ftdi->usb_dev, ftdi->out_ep, ftdi->readbuffer,
+                           ftdi->readbuffer_chunksize, ftdi->usb_read_timeout);
+        */
+        
+        /* Real userspace URB processing to cope with
+           a race condition where two or more status bytes
+           could already be in the kernel USB buffer */
+        memset(ftdi->urb, 0, sizeof(struct usbdevfs_urb));
+        
+        ftdi->urb->type = USBDEVFS_URB_TYPE_BULK;
+        ftdi->urb->endpoint = ftdi->out_ep | USB_DIR_IN;
+        ftdi->urb->buffer = ftdi->readbuffer;
+        ftdi->urb->buffer_length = ftdi->readbuffer_chunksize;
+    
+        /* Submit URB to USB layer */
+        if (ftdi_usbdev_submit_urb(ftdi->usb_dev->fd, ftdi->urb) == -1) {
+            ftdi->error_str = "ftdi_usbdev_submit_urb for bulk read failed";
             return -1;
         }
-
+        
+        /* Wait for the result to come in.
+           Timer stuff is borrowed from libusb's interrupt transfer */
+        gettimeofday(&tv_ref, NULL);
+        tv_ref.tv_sec = tv_ref.tv_sec + ftdi->usb_read_timeout / 1000;
+        tv_ref.tv_usec = tv_ref.tv_usec + (ftdi->usb_read_timeout % 1000) * 1000;
+        
+        if (tv_ref.tv_usec > 1e6) {
+            tv_ref.tv_usec -= 1e6;
+            tv_ref.tv_sec++;
+        }
+        
+        waiting = 1;
+        memset (&tv, 0, sizeof (struct timeval));
+        while (((ret = ftdi_usbdev_reap_urb_ndelay(ftdi->usb_dev->fd, &returned_urb)) == -1) && waiting) {
+            tv.tv_sec = 0;
+            tv.tv_usec = 1000; // 1 msec
+            select(0, NULL, NULL, NULL, &tv); //sub second wait
+        
+            /* compare with actual time, as the select timeout is not that precise */
+            gettimeofday(&tv_now, NULL);
+        
+            if ((tv_now.tv_sec > tv_ref.tv_sec) ||
+                ((tv_now.tv_sec == tv_ref.tv_sec) && (tv_now.tv_usec >= tv_ref.tv_usec)))
+            waiting = 0;
+        }        
+        
+        if (!waiting) {
+            ftdi->error_str = "timeout during ftdi_read_data";
+            return -1;
+        }
+        
+        if (ret < 0) {
+            ftdi->error_str = "ftdi_usbdev_reap_urb for bulk read failed";
+            return -1;
+        }
+        
+        if (returned_urb->status) {
+            ftdi->error_str = "URB return status not OK";
+            return -1;
+        }
+        
+        /* Paranoia check */
+        if (returned_urb->buffer != ftdi->readbuffer) {
+            ftdi->error_str = "buffer paranoia check failed";
+            return -1;
+        }
+        
+        ret = returned_urb->actual_length;
         if (ret > 2) {
             // skip FTDI status bytes.
             // Maybe stored in the future to enable modem use
@@ -321,20 +491,20 @@ int ftdi_read_data(struct ftdi_context *ftdi, unsigned char *buf, int size) {
                 //printf("buf[0] = %X, buf[1] = %X\n", buf[0], buf[1]);
                 offset += ret;
 
-               /* Did we read exactly the right amount of bytes? */
+                /* Did we read exactly the right amount of bytes? */
                 if (offset == size)
                     return offset;
             } else {
                 // only copy part of the data or size <= readbuffer_chunksize
                 int part_size = size-offset;
                 memcpy (buf+offset, ftdi->readbuffer+ftdi->readbuffer_offset, part_size);
-
+                
                 ftdi->readbuffer_offset += part_size;
                 ftdi->readbuffer_remaining = ret-part_size;
                 offset += part_size;
 
-                /* printf("Returning part: %d - size: %d - offset: %d - ret: %d - remaining: %d\n", 
-                          part_size, size, offset, ret, ftdi->readbuffer_remaining); */
+                /* printf("Returning part: %d - size: %d - offset: %d - ret: %d - remaining: %d\n",
+                part_size, size, offset, ret, ftdi->readbuffer_remaining); */
 
                 return offset;
             }
@@ -363,7 +533,7 @@ int ftdi_read_data_set_chunksize(struct ftdi_context *ftdi, unsigned int chunksi
 }
 
 
-int ftdi_readt_data_get_chunksize(struct ftdi_context *ftdi, unsigned int *chunksize) {
+int ftdi_read_data_get_chunksize(struct ftdi_context *ftdi, unsigned int *chunksize) {
     *chunksize = ftdi->readbuffer_chunksize;
     return 0;
 }
@@ -439,8 +609,8 @@ int ftdi_get_latency_timer(struct ftdi_context *ftdi, unsigned char *latency) {
 
 
 void ftdi_eeprom_initdefaults(struct ftdi_eeprom *eeprom) {
-    eeprom->vendor_id = 0403;
-    eeprom->product_id = 6001;
+    eeprom->vendor_id = 0x0403;
+    eeprom->product_id = 0x6001;
 
     eeprom->self_powered = 1;
     eeprom->remote_wakeup = 1;
@@ -452,7 +622,7 @@ void ftdi_eeprom_initdefaults(struct ftdi_eeprom *eeprom) {
 
     eeprom->use_serial = 0;
     eeprom->change_usb_version = 0;
-    eeprom->usb_version = 200;
+    eeprom->usb_version = 0x0200;
     eeprom->max_power = 0;
 
     eeprom->manufacturer = NULL;
@@ -659,3 +829,24 @@ int ftdi_erase_eeprom(struct ftdi_context *ftdi) {
 
     return 0;
 }
+
+
+/* Functions needed for userspace URB processing */
+static struct usbdevfs_urb * ftdi_usbdev_alloc_urb(int iso_packets)
+{
+    return calloc(sizeof(struct usbdevfs_urb)
+                    + iso_packets * sizeof(struct usbdevfs_iso_packet_desc),
+                    1);
+}
+
+
+static int ftdi_usbdev_submit_urb(int fd, struct usbdevfs_urb *urb)
+{
+    return ioctl(fd, USBDEVFS_SUBMITURB, urb);
+}
+
+
+static int ftdi_usbdev_reap_urb_ndelay(int fd, struct usbdevfs_urb **urb_return)
+{
+    return ioctl(fd, USBDEVFS_REAPURBNDELAY, urb_return);
+}