share/examples/isdn/v21/v21modem.c

   1 /*
   2  * ----------------------------------------------------------------------------
   3  * "THE BEER-WARE LICENSE" (Revision 42):
   4  * <phk@FreeBSD.org> wrote this file.  As long as you retain this notice you
   5  * can do whatever you want with this stuff. If we meet some day, and you think
   6  * this stuff is worth it, you can buy me a beer in return.   Poul-Henning Kamp
   7  * ----------------------------------------------------------------------------
   8  *
   9  * This is a V.21 modem for ISDN4BSD.
  10  *
  11  * $FreeBSD: src/share/examples/isdn/v21/v21modem.c,v 1.2.2.1 2001/08/10 14:59:48 obrien Exp $
  12  */
  13
  14 #include <string.h>
  15 #include <stdio.h>
  16 #include <unistd.h>
  17 #include <stdlib.h>
  18 #include <fcntl.h>
  19 #include <err.h>
  20 #include <sys/ioccom.h>
  21 #include <errno.h>
  22 #include <syslog.h>
  23 #include <sys/types.h>
  24 #include <sys/ioctl.h>
  25 #include <termios.h>
  26 #include <libutil.h>
  27
  28 #include <machine/i4b_tel_ioctl.h>
  29
  30 static void create_session(void);
  31 static void input_byte(int byte, int stopbit);
  32 static void sample(int vol, int* tones);
  33 static void tonedetect(unsigned char *ptr, int count);
  34 static void uart(int bit);
  35
  36 static int dcd;                 /* Carrier on ? */
  37 static int ptyfd = -1;          /* PTY filedescriptor */
  38 static int telfd = -1;          /* I4BTEL filedescriptor */
  39
  40 /*
  41  * Alaw to Linear [-32767..32767] conversion
  42  */
  43
  44 static int a2l[256] = { -5504, -5248, -6016, -5760, -4480, -4224,
  45 -4992, -4736, -7552, -7296, -8064, -7808, -6528, -6272, -7040,
  46 -6784, -2752, -2624, -3008, -2880, -2240, -2112, -2496, -2368,
  47 -3776, -3648, -4032, -3904, -3264, -3136, -3520, -3392, -22016,
  48 -20992, -24064, -23040, -17920, -16896, -19968, -18944, -30208,
  49 -29184, -32256, -31232, -26112, -25088, -28160, -27136, -11008,
  50 -10496, -12032, -11520, -8960, -8448, -9984, -9472, -15104, -14592,
  51 -16128, -15616, -13056, -12544, -14080, -13568, -344, -328, -376,
  52 -360, -280, -264, -312, -296, -472, -456, -504, -488, -408, -392,
  53 -440, -424, -88, -72, -120, -104, -24, -8, -56, -40, -216, -200,
  54 -248, -232, -152, -136, -184, -168, -1376, -1312, -1504, -1440,
  55 -1120, -1056, -1248, -1184, -1888, -1824, -2016, -1952, -1632,
  56 -1568, -1760, -1696, -688, -656, -752, -720, -560, -528, -624,
  57 -592, -944, -912, -1008, -976, -816, -784, -880, -848, 5504, 5248,
  58 6016, 5760, 4480, 4224, 4992, 4736, 7552, 7296, 8064, 7808, 6528,
  59 6272, 7040, 6784, 2752, 2624, 3008, 2880, 2240, 2112, 2496, 2368,
  60 3776, 3648, 4032, 3904, 3264, 3136, 3520, 3392, 22016, 20992, 24064,
  61 23040, 17920, 16896, 19968, 18944, 30208, 29184, 32256, 31232,
  62 26112, 25088, 28160, 27136, 11008, 10496, 12032, 11520, 8960, 8448,
  63 9984, 9472, 15104, 14592, 16128, 15616, 13056, 12544, 14080, 13568,
  64 344, 328, 376, 360, 280, 264, 312, 296, 472, 456, 504, 488, 408,
  65 392, 440, 424, 88, 72, 120, 104, 24, 8, 56, 40, 216, 200, 248, 232,
  66 152, 136, 184, 168, 1376, 1312, 1504, 1440, 1120, 1056, 1248, 1184,
  67 1888, 1824, 2016, 1952, 1632, 1568, 1760, 1696, 688, 656, 752, 720,
  68 560, 528, 624, 592, 944, 912, 1008, 976, 816, 784, 880, 848 };
  69
  70 /*
  71  * A High Q Tone detector
  72  */
  73
  74 #define NTONES  2               /* Number of tones to detect */
  75 #define SCALE   4096            /* Scaling factor */
  76 #define EXPAVG  14              /* Exponential Average factor */
  77 #define POLERAD 3885            /* pole_radius ^ 2 * SCALE */
  78
  79 /* Table of "-cos(2 * PI * frequency / sample_rate) * SCALE" */
  80 static int p[NTONES] = {
  81         -2941,                  /* 980 Hz */
  82         -2460                   /* 1180 Hz */
  83 };
  84
  85 static void
  86 tonedetect(unsigned char *ptr, int count)
  87 {
  88         int i, j;
  89         int y;
  90         int c, d, f, n;
  91         static int k[NTONES], h[NTONES];
  92         static int tones[NTONES];
  93         static int amplitude;
  94
  95
  96         for (i = 0; i < count; i++) {
  97                 y = a2l[*ptr++];
  98                 if (y > 0)
  99                         amplitude += (y - amplitude) / EXPAVG;
 100                 else
 101                         amplitude += (-y - amplitude) / EXPAVG;
 102
 103                 for(j = 0; j < NTONES; j++) {
 104                         c = (POLERAD * (y - k[j])) / SCALE;
 105                         d = y + c;
 106                         f = (p[j] * (d - h[j])) / SCALE;
 107                         n = y - k[j] - c;
 108                         if (n < 0)
 109                                 n = -n;
 110                         k[j] = h[j] + f;
 111                         h[j] = f + d;
 112                         tones[j] += (n - tones[j]) / EXPAVG;
 113                 }
 114                 sample(amplitude, tones);
 115         }
 116 }
 117
 118 /*
 119  * Taste each sample, detect (loss off) carrier, and feed uart
 120  */
 121
 122 #define NCARRIER        1000    /* Samples of carrier for detection */
 123
 124 static void
 125 sample(int vol, int* tones)
 126 {
 127         static int carrier;
 128
 129         if ((tones[0] + tones[1]) > vol * 3/2) {        /* XXX */
 130                 if (carrier < NCARRIER)
 131                         carrier ++;
 132         } else {
 133                 if (carrier > 0)
 134                         carrier --;
 135         }
 136
 137         if (!dcd && carrier > NCARRIER / 2) {
 138                 syslog(LOG_ERR, "CARRIER ON");
 139                 dcd = 1;
 140         } else if (dcd && carrier < NCARRIER / 2) {
 141                 syslog(LOG_ERR, "CARRIER OFF");
 142                 dcd = 0;
 143         }
 144
 145         if (!dcd)
 146                 return;
 147
 148         if (tones[0] > tones[1]) {
 149                 uart(1);
 150         } else {
 151                 uart(0);
 152         }
 153 }
 154
 155 /*
 156  * A UART in software
 157  */
 158
 159 #define BITCENTER       13      /* Middle of a bit: 8000/300/2 */
 160 static int bitsample[] = {      /* table of sampling points */
 161         BITCENTER,
 162         BITCENTER + 27,
 163         BITCENTER + 54,
 164         BITCENTER + 80,
 165         BITCENTER + 107,
 166         BITCENTER + 134,
 167         BITCENTER + 160,
 168         BITCENTER + 187,
 169         BITCENTER + 214,
 170         BITCENTER + 240
 171 };
 172
 173 static void
 174 uart(int bit)
 175 {
 176         static int n, v, j;
 177
 178         if (n == 0 && bit == 1)
 179                 return;         /* Waiting for start bit */
 180         if (n == 0) {
 181                 j = 0;          /* Begin start bit */
 182                 v = 0;
 183                 n++;
 184         } else if (j == 0 && bit && n > bitsample[j]) {
 185                 n = 0;          /* Gone by middle of start bit */
 186         } else if (n > bitsample[j]) {
 187                 j++;            /* Sample point */
 188                 if (j == 10) {
 189                         n = 0;
 190                         input_byte(v, bit);
 191                 } else {
 192                         v = v / 2 + 128 * bit;
 193                         n++;
 194                 }
 195         } else {
 196                 n++;
 197         }
 198 }
 199
 200 /*
 201  * Send a byte using kenrnel tone generation support
 202  */
 203
 204 static void
 205 output_byte(int val)
 206 {
 207         struct i4b_tel_tones tt;
 208         int i;
 209
 210         i = 0;
 211         tt.frequency[i] = 1850; tt.duration[i++] = 27;
 212
 213         tt.frequency[i] = val &   1 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 214         tt.frequency[i] = val &   2 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 215         tt.frequency[i] = val &   4 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 216         tt.frequency[i] = val &   8 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 217         tt.frequency[i] = val &  16 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 218         tt.frequency[i] = val &  32 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 219         tt.frequency[i] = val &  64 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 220         tt.frequency[i] = val & 128 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 221
 222         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 27;
 223         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 0;
 224
 225         i = ioctl(telfd, I4B_TEL_TONES, &tt);
 226         if (i != 0 && errno != EAGAIN) {
 227                 syslog(LOG_ERR, "%d: *** %d/%d ***", __LINE__, i, errno);
 228                 exit(0);
 229         }
 230 }
 231
 232 /*
 233  * Create Session
 234  */
 235
 236 static void
 237 create_session(void)
 238 {
 239         int i;
 240         char buf[100];
 241
 242         i = forkpty(&ptyfd, buf, 0, 0);
 243         if (i == 0) {
 244                 execl("/usr/libexec/getty", "getty", "std.300", "-",
 245                     (char *)NULL);
 246                 syslog(LOG_ERR, "exec getty %d", errno);
 247                 exit(2);
 248         } else if (i < 0) {
 249                 syslog(LOG_ERR, "forkpty failed %d", errno);
 250                 exit(2);
 251         }
 252         syslog(LOG_ERR, "pty %s", buf);
 253 }
 254
 255 static void
 256 input_byte(int byte, int stopbit)
 257 {
 258         u_char c;
 259         int i;
 260         static int first;
 261         static u_char buf[80];
 262
 263         if (!stopbit)
 264                 return;
 265         c = byte;
 266         /*
 267          * I have no idea why, but my TB2500 modem sends a sequence of
 268          * 28 bytes after carrier is established at the link level, but
 269          * before it is acceptted at the logical level.
 270          *
 271          *  [16100214010201060100000000ff0201020301080402400010034510]
 272          *
 273          * Unfortunately this contains a ^D which kills getty.
 274          * The following code swallows this sequence, assuming that it
 275          * is always the same length and always start with 0x16.
 276          *
 277          */
 278         if (first == 0 && c == 0x16) {
 279                 sprintf(buf, "%02x", c);
 280                 first = 27;
 281                 return;
 282         } else if (first == 0) {
 283                 first = -1;
 284                 dcd = 2;
 285                 return;
 286         }
 287         if (first > 0) {
 288                 sprintf(buf + strlen(buf), "%02x", c);
 289                 first--;
 290                 if (!first) {
 291                         syslog(LOG_NOTICE, "Got magic [%s]", buf);
 292                         *buf = 0;
 293                 }
 294                 return;
 295         }
 296         if (ptyfd != -1 && dcd) {
 297                 i = write(ptyfd, &c, 1);
 298                 if (i != 1 && errno != EAGAIN) {
 299                 syslog(LOG_ERR, "%d: *** %d/%d ***", __LINE__, i, errno);
 300                         exit(0);
 301                 }
 302         }
 303 }
 304
 305 int
 306 main(int argc, char **argv)
 307 {
 308         char *device = "/dev/tel0";
 309         u_char ibuf[2048];
 310         int ii, io;
 311         int i, maxfd;
 312         struct i4b_tel_tones tt;
 313         fd_set rfd, wfd, efd;
 314
 315         openlog("v21modem", LOG_PID, LOG_DAEMON);
 316         /* Find our device name */
 317         for (i = 0; i < argc; i++)
 318                 if (!strcmp(argv[i], "-D"))
 319                         device = argv[i + 1];
 320         telfd = open(device, O_RDWR, 0);
 321         if (telfd < 0) {
 322                 syslog(LOG_ERR, "open %s: %m", device);
 323                 exit (0);
 324         }
 325         syslog(LOG_NOTICE, "Running on %s", device);
 326
 327         /* Output V.25 tone and carrier */
 328         i = 0;
 329         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 1000;
 330         tt.frequency[i] = 2100; tt.duration[i++] = 2*8000;
 331         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 400;
 332         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 1;
 333         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 0;
 334         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 0;
 335         i = ioctl(telfd, I4B_TEL_TONES, &tt);
 336         if (i < 0) {
 337                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 338                 exit(0);
 339         }
 340
 341         create_session();
 342
 343         /* Wait for carrier */
 344         do {
 345                 ii = read(telfd, ibuf, sizeof ibuf);
 346                 tonedetect(ibuf, ii);
 347         } while (ii > 0 && dcd != 2);
 348         if (ii < 0) {
 349                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 350                 exit(0);
 351         }
 352
 353         maxfd = ptyfd;
 354         if (telfd > maxfd)
 355                 maxfd = telfd;
 356         maxfd += 1;
 357         do {
 358                 FD_ZERO(&rfd);
 359                 FD_SET(telfd, &rfd);
 360                 FD_SET(ptyfd, &rfd);
 361                 FD_ZERO(&wfd);
 362                 FD_ZERO(&efd);
 363                 FD_SET(telfd, &efd);
 364                 FD_SET(ptyfd, &efd);
 365                 i = select(maxfd, &rfd, &wfd, &efd, NULL);
 366                 if (FD_ISSET(telfd, &rfd)) {
 367                         ii = read(telfd, ibuf, sizeof ibuf);
 368                         if (ii > 0)
 369                                 tonedetect(ibuf, ii);
 370                         else
 371                                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 372                 }
 373                 if (FD_ISSET(ptyfd, &rfd)) {
 374                         io = read(ptyfd, ibuf, 1);
 375                         if (io == 1)
 376                                 output_byte(*ibuf);
 377                         else if (io == 0) {
 378                                 syslog(LOG_ERR, "Session EOF");
 379                                 exit(0);
 380                         }
 381
 382                 }
 383                 if (FD_ISSET(telfd, &efd)) {
 384                         syslog(LOG_ERR, "Exception TELFD");
 385                         exit (0);
 386                 }
 387                 if (FD_ISSET(ptyfd, &efd)) {
 388                         syslog(LOG_ERR, "Exception PTYFD");
 389                         exit (0);
 390                 }
 391         } while (dcd);
 392         syslog(LOG_ERR, "Carrier Lost");
 393         exit(0);
 394 }