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  * $DragonFly: src/share/examples/isdn/v21/v21modem.c,v 1.2 2003/06/17 04:36:57 dillon Exp $
  13  */
  14
  15 #include <string.h>
  16 #include <stdio.h>
  17 #include <unistd.h>
  18 #include <stdlib.h>
  19 #include <fcntl.h>
  20 #include <err.h>
  21 #include <sys/ioccom.h>
  22 #include <errno.h>
  23 #include <syslog.h>
  24 #include <sys/types.h>
  25 #include <sys/ioctl.h>
  26 #include <termios.h>
  27 #include <libutil.h>
  28
  29 #include <machine/i4b_tel_ioctl.h>
  30
  31 static void create_session(void);
  32 static void input_byte(int byte, int stopbit);
  33 static void sample(int vol, int* tones);
  34 static void tonedetect(unsigned char *ptr, int count);
  35 static void uart(int bit);
  36
  37 static int dcd;                 /* Carrier on ? */
  38 static int ptyfd = -1;          /* PTY filedescriptor */
  39 static int telfd = -1;          /* I4BTEL filedescriptor */
  40
  41 /*
  42  * Alaw to Linear [-32767..32767] conversion
  43  */
  44
  45 static int a2l[256] = { -5504, -5248, -6016, -5760, -4480, -4224,
  46 -4992, -4736, -7552, -7296, -8064, -7808, -6528, -6272, -7040,
  47 -6784, -2752, -2624, -3008, -2880, -2240, -2112, -2496, -2368,
  48 -3776, -3648, -4032, -3904, -3264, -3136, -3520, -3392, -22016,
  49 -20992, -24064, -23040, -17920, -16896, -19968, -18944, -30208,
  50 -29184, -32256, -31232, -26112, -25088, -28160, -27136, -11008,
  51 -10496, -12032, -11520, -8960, -8448, -9984, -9472, -15104, -14592,
  52 -16128, -15616, -13056, -12544, -14080, -13568, -344, -328, -376,
  53 -360, -280, -264, -312, -296, -472, -456, -504, -488, -408, -392,
  54 -440, -424, -88, -72, -120, -104, -24, -8, -56, -40, -216, -200,
  55 -248, -232, -152, -136, -184, -168, -1376, -1312, -1504, -1440,
  56 -1120, -1056, -1248, -1184, -1888, -1824, -2016, -1952, -1632,
  57 -1568, -1760, -1696, -688, -656, -752, -720, -560, -528, -624,
  58 -592, -944, -912, -1008, -976, -816, -784, -880, -848, 5504, 5248,
  59 6016, 5760, 4480, 4224, 4992, 4736, 7552, 7296, 8064, 7808, 6528,
  60 6272, 7040, 6784, 2752, 2624, 3008, 2880, 2240, 2112, 2496, 2368,
  61 3776, 3648, 4032, 3904, 3264, 3136, 3520, 3392, 22016, 20992, 24064,
  62 23040, 17920, 16896, 19968, 18944, 30208, 29184, 32256, 31232,
  63 26112, 25088, 28160, 27136, 11008, 10496, 12032, 11520, 8960, 8448,
  64 9984, 9472, 15104, 14592, 16128, 15616, 13056, 12544, 14080, 13568,
  65 344, 328, 376, 360, 280, 264, 312, 296, 472, 456, 504, 488, 408,
  66 392, 440, 424, 88, 72, 120, 104, 24, 8, 56, 40, 216, 200, 248, 232,
  67 152, 136, 184, 168, 1376, 1312, 1504, 1440, 1120, 1056, 1248, 1184,
  68 1888, 1824, 2016, 1952, 1632, 1568, 1760, 1696, 688, 656, 752, 720,
  69 560, 528, 624, 592, 944, 912, 1008, 976, 816, 784, 880, 848 };
  70
  71 /*
  72  * A High Q Tone detector
  73  */
  74
  75 #define NTONES  2               /* Number of tones to detect */
  76 #define SCALE   4096            /* Scaling factor */
  77 #define EXPAVG  14              /* Exponential Average factor */
  78 #define POLERAD 3885            /* pole_radius ^ 2 * SCALE */
  79
  80 /* Table of "-cos(2 * PI * frequency / sample_rate) * SCALE" */
  81 static int p[NTONES] = {
  82         -2941,                  /* 980 Hz */
  83         -2460                   /* 1180 Hz */
  84 };
  85
  86 static void
  87 tonedetect(unsigned char *ptr, int count)
  88 {
  89         int i, j;
  90         int y;
  91         int c, d, f, n;
  92         static int k[NTONES], h[NTONES];
  93         static int tones[NTONES];
  94         static int amplitude;
  95
  96
  97         for (i = 0; i < count; i++) {
  98                 y = a2l[*ptr++];
  99                 if (y > 0)
 100                         amplitude += (y - amplitude) / EXPAVG;
 101                 else
 102                         amplitude += (-y - amplitude) / EXPAVG;
 103
 104                 for(j = 0; j < NTONES; j++) {
 105                         c = (POLERAD * (y - k[j])) / SCALE;
 106                         d = y + c;
 107                         f = (p[j] * (d - h[j])) / SCALE;
 108                         n = y - k[j] - c;
 109                         if (n < 0)
 110                                 n = -n;
 111                         k[j] = h[j] + f;
 112                         h[j] = f + d;
 113                         tones[j] += (n - tones[j]) / EXPAVG;
 114                 }
 115                 sample(amplitude, tones);
 116         }
 117 }
 118
 119 /*
 120  * Taste each sample, detect (loss off) carrier, and feed uart
 121  */
 122
 123 #define NCARRIER        1000    /* Samples of carrier for detection */
 124
 125 static void
 126 sample(int vol, int* tones)
 127 {
 128         static int carrier;
 129
 130         if ((tones[0] + tones[1]) > vol * 3/2) {        /* XXX */
 131                 if (carrier < NCARRIER)
 132                         carrier ++;
 133         } else {
 134                 if (carrier > 0)
 135                         carrier --;
 136         }
 137
 138         if (!dcd && carrier > NCARRIER / 2) {
 139                 syslog(LOG_ERR, "CARRIER ON");
 140                 dcd = 1;
 141         } else if (dcd && carrier < NCARRIER / 2) {
 142                 syslog(LOG_ERR, "CARRIER OFF");
 143                 dcd = 0;
 144         }
 145
 146         if (!dcd)
 147                 return;
 148
 149         if (tones[0] > tones[1]) {
 150                 uart(1);
 151         } else {
 152                 uart(0);
 153         }
 154 }
 155
 156 /*
 157  * A UART in software
 158  */
 159
 160 #define BITCENTER       13      /* Middle of a bit: 8000/300/2 */
 161 static int bitsample[] = {      /* table of sampling points */
 162         BITCENTER,
 163         BITCENTER + 27,
 164         BITCENTER + 54,
 165         BITCENTER + 80,
 166         BITCENTER + 107,
 167         BITCENTER + 134,
 168         BITCENTER + 160,
 169         BITCENTER + 187,
 170         BITCENTER + 214,
 171         BITCENTER + 240
 172 };
 173
 174 static void
 175 uart(int bit)
 176 {
 177         static int n, v, j;
 178
 179         if (n == 0 && bit == 1)
 180                 return;         /* Waiting for start bit */
 181         if (n == 0) {
 182                 j = 0;          /* Begin start bit */
 183                 v = 0;
 184                 n++;
 185         } else if (j == 0 && bit && n > bitsample[j]) {
 186                 n = 0;          /* Gone by middle of start bit */
 187         } else if (n > bitsample[j]) {
 188                 j++;            /* Sample point */
 189                 if (j == 10) {
 190                         n = 0;
 191                         input_byte(v, bit);
 192                 } else {
 193                         v = v / 2 + 128 * bit;
 194                         n++;
 195                 }
 196         } else {
 197                 n++;
 198         }
 199 }
 200
 201 /*
 202  * Send a byte using kenrnel tone generation support
 203  */
 204
 205 static void
 206 output_byte(int val)
 207 {
 208         struct i4b_tel_tones tt;
 209         int i;
 210
 211         i = 0;
 212         tt.frequency[i] = 1850; tt.duration[i++] = 27;
 213
 214         tt.frequency[i] = val &   1 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 215         tt.frequency[i] = val &   2 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 216         tt.frequency[i] = val &   4 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 217         tt.frequency[i] = val &   8 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 218         tt.frequency[i] = val &  16 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 219         tt.frequency[i] = val &  32 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 220         tt.frequency[i] = val &  64 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 27;
 221         tt.frequency[i] = val & 128 ? 1650 : 1850; tt.duration[i++] = 26;
 222
 223         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 27;
 224         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 0;
 225
 226         i = ioctl(telfd, I4B_TEL_TONES, &tt);
 227         if (i != 0 && errno != EAGAIN) {
 228                 syslog(LOG_ERR, "%d: *** %d/%d ***", __LINE__, i, errno);
 229                 exit(0);
 230         }
 231 }
 232
 233 /*
 234  * Create Session
 235  */
 236
 237 static void
 238 create_session(void)
 239 {
 240         int i;
 241         char buf[100];
 242
 243         i = forkpty(&ptyfd, buf, 0, 0);
 244         if (i == 0) {
 245                 execl("/usr/libexec/getty", "getty", "std.300", "-",
 246                     (char *)NULL);
 247                 syslog(LOG_ERR, "exec getty %d", errno);
 248                 exit(2);
 249         } else if (i < 0) {
 250                 syslog(LOG_ERR, "forkpty failed %d", errno);
 251                 exit(2);
 252         }
 253         syslog(LOG_ERR, "pty %s", buf);
 254 }
 255
 256 static void
 257 input_byte(int byte, int stopbit)
 258 {
 259         u_char c;
 260         int i;
 261         static int first;
 262         static u_char buf[80];
 263
 264         if (!stopbit)
 265                 return;
 266         c = byte;
 267         /*
 268          * I have no idea why, but my TB2500 modem sends a sequence of
 269          * 28 bytes after carrier is established at the link level, but
 270          * before it is acceptted at the logical level.
 271          *
 272          *  [16100214010201060100000000ff0201020301080402400010034510]
 273          *
 274          * Unfortunately this contains a ^D which kills getty.
 275          * The following code swallows this sequence, assuming that it
 276          * is always the same length and always start with 0x16.
 277          *
 278          */
 279         if (first == 0 && c == 0x16) {
 280                 sprintf(buf, "%02x", c);
 281                 first = 27;
 282                 return;
 283         } else if (first == 0) {
 284                 first = -1;
 285                 dcd = 2;
 286                 return;
 287         }
 288         if (first > 0) {
 289                 sprintf(buf + strlen(buf), "%02x", c);
 290                 first--;
 291                 if (!first) {
 292                         syslog(LOG_NOTICE, "Got magic [%s]", buf);
 293                         *buf = 0;
 294                 }
 295                 return;
 296         }
 297         if (ptyfd != -1 && dcd) {
 298                 i = write(ptyfd, &c, 1);
 299                 if (i != 1 && errno != EAGAIN) {
 300                 syslog(LOG_ERR, "%d: *** %d/%d ***", __LINE__, i, errno);
 301                         exit(0);
 302                 }
 303         }
 304 }
 305
 306 int
 307 main(int argc, char **argv)
 308 {
 309         char *device = "/dev/tel0";
 310         u_char ibuf[2048];
 311         int ii, io;
 312         int i, maxfd;
 313         struct i4b_tel_tones tt;
 314         fd_set rfd, wfd, efd;
 315
 316         openlog("v21modem", LOG_PID, LOG_DAEMON);
 317         /* Find our device name */
 318         for (i = 0; i < argc; i++)
 319                 if (!strcmp(argv[i], "-D"))
 320                         device = argv[i + 1];
 321         telfd = open(device, O_RDWR, 0);
 322         if (telfd < 0) {
 323                 syslog(LOG_ERR, "open %s: %m", device);
 324                 exit (0);
 325         }
 326         syslog(LOG_NOTICE, "Running on %s", device);
 327
 328         /* Output V.25 tone and carrier */
 329         i = 0;
 330         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 1000;
 331         tt.frequency[i] = 2100; tt.duration[i++] = 2*8000;
 332         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 400;
 333         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 1;
 334         tt.frequency[i] = 1650; tt.duration[i++] = 0;
 335         tt.frequency[i] =    0; tt.duration[i++] = 0;
 336         i = ioctl(telfd, I4B_TEL_TONES, &tt);
 337         if (i < 0) {
 338                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 339                 exit(0);
 340         }
 341
 342         create_session();
 343
 344         /* Wait for carrier */
 345         do {
 346                 ii = read(telfd, ibuf, sizeof ibuf);
 347                 tonedetect(ibuf, ii);
 348         } while (ii > 0 && dcd != 2);
 349         if (ii < 0) {
 350                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 351                 exit(0);
 352         }
 353
 354         maxfd = ptyfd;
 355         if (telfd > maxfd)
 356                 maxfd = telfd;
 357         maxfd += 1;
 358         do {
 359                 FD_ZERO(&rfd);
 360                 FD_SET(telfd, &rfd);
 361                 FD_SET(ptyfd, &rfd);
 362                 FD_ZERO(&wfd);
 363                 FD_ZERO(&efd);
 364                 FD_SET(telfd, &efd);
 365                 FD_SET(ptyfd, &efd);
 366                 i = select(maxfd, &rfd, &wfd, &efd, NULL);
 367                 if (FD_ISSET(telfd, &rfd)) {
 368                         ii = read(telfd, ibuf, sizeof ibuf);
 369                         if (ii > 0)
 370                                 tonedetect(ibuf, ii);
 371                         else
 372                                 syslog(LOG_ERR, "hangup");
 373                 }
 374                 if (FD_ISSET(ptyfd, &rfd)) {
 375                         io = read(ptyfd, ibuf, 1);
 376                         if (io == 1)
 377                                 output_byte(*ibuf);
 378                         else if (io == 0) {
 379                                 syslog(LOG_ERR, "Session EOF");
 380                                 exit(0);
 381                         }
 382
 383                 }
 384                 if (FD_ISSET(telfd, &efd)) {
 385                         syslog(LOG_ERR, "Exception TELFD");
 386                         exit (0);
 387                 }
 388                 if (FD_ISSET(ptyfd, &efd)) {
 389                         syslog(LOG_ERR, "Exception PTYFD");
 390                         exit (0);
 391                 }
 392         } while (dcd);
 393         syslog(LOG_ERR, "Carrier Lost");
 394         exit(0);
 395 }