nocturn.c

   1 /*
   2  *      Interface to Novation Nocturn
   3  *
   4  *      (c) 2014 Martin Mares <mj@ucw.cz>
   5  *
   6  *      Protocol reverse-engineered by De Wet van Niekerk <dewert@gmail.com>,
   7  *      see https://github.com/dewert/nocturn-linux-midi for inspiration.
   8  */
   9
  10 #undef LOCAL_DEBUG
  11
  12 #include <ucw/lib.h>
  13 #include <ucw/bitops.h>
  14 #include <ucw/clists.h>
  15 #include <ucw/gary.h>
  16 #include <ucw/mainloop.h>
  17 #include <ucw/stkstring.h>
  18 #include <ucw/string.h>
  19
  20 #include <stdio.h>
  21 #include <string.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <sys/poll.h>
  24
  25 #include <libusb.h>
  26
  27 #include "ursaryd.h"
  28
  29 static libusb_context *usb_ctx;
  30 static libusb_device_handle *usb_dev;
  31 static bool usb_iface_claimed;
  32
  33 static void noct_error(int usb_err, char *text);
  34
  35 static struct main_file **usb_fds;
  36
  37 static int usb_fd_ready(struct main_file *f UNUSED)
  38 {
  39   DBG("USB: Handling events (ready on fd %d)", f->fd);
  40   struct timeval tv = { 0, 0 };
  41   int comp = 0;
  42   int err = libusb_handle_events_timeout_completed(usb_ctx, &tv, &comp);
  43   if (err < 0)
  44     msg(L_ERROR, "libusb_handle_events: error %d", err);
  45   return HOOK_IDLE;
  46 }
  47
  48 static void usb_added_fd(int fd, short events, void *user_data UNUSED)
  49 {
  50   if (fd >= (int) GARY_SIZE(usb_fds))
  51     GARY_RESIZE(usb_fds, fd + 1);
  52
  53   struct main_file *f = usb_fds[fd];
  54   if (!f)
  55     {
  56       f = xmalloc_zero(sizeof(*f));
  57       usb_fds[fd] = f;
  58     }
  59   else if (file_is_active(f))
  60     {
  61       DBG("USB: Releasing fd %d", fd);
  62       file_del(f);
  63     }
  64
  65   DBG("USB: Adding fd %d with event mask %u", fd, events);
  66   f->fd = fd;
  67   f->read_handler = (events & POLLIN) ? usb_fd_ready : NULL;
  68   f->write_handler = (events & POLLOUT) ? usb_fd_ready : NULL;
  69   file_add(f);
  70 }
  71
  72 static void usb_removed_fd(int fd, void *user_data UNUSED)
  73 {
  74   DBG("USB: Releasing fd %d", fd);
  75   ASSERT(fd < (int) GARY_SIZE(usb_fds));
  76   struct main_file *f = usb_fds[fd];
  77   ASSERT(f);
  78   ASSERT(file_is_active(f));
  79   file_del(f);
  80 }
  81
  82 static const char noct_magic[4][9] = {
  83   { 3, 0xb0, 0x00, 0x00 },
  84   { 8, 0x28, 0x00, 0x2b, 0x4a, 0x2c, 0x00, 0x2e, 0x35 },
  85   { 6, 0x2a, 0x02, 0x2c, 0x72, 0x2e, 0x30 },
  86   { 2, 0x7f, 0x00 },
  87 };
  88
  89 static struct libusb_transfer *noct_read_xfer;
  90 static bool noct_read_pending;
  91
  92 static void noct_read_done(struct libusb_transfer *xfer)
  93 {
  94   byte *pkt = xfer->buffer;
  95   int len = xfer->actual_length;
  96   DBG("USB: Read done: status %d, length %d", xfer->status, len);
  97   noct_read_pending = 0;
  98
  99   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 100     return noct_error(0, stk_printf("USB read failed with status %d", xfer->status));
 101
 102 #ifdef LOCAL_DEBUG
 103   char buf[256];
 104   mem_to_hex(buf, pkt, len, ' ');
 105   DBG("USB: Read <%s>", buf);
 106 #endif
 107
 108   int i = 0;
 109   while (i < len)
 110     {
 111       if (i + 3 > len)
 112         {
 113           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: length %d not divisible by 3", len);
 114           break;
 115         }
 116       if (pkt[i] != 0xb0)
 117         {
 118           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: expected 0xb0 at position %d", i);
 119           break;
 120         }
 121       int cmd = pkt[i+1];
 122       int arg = pkt[i+2];
 123       i += 3;
 124       switch (cmd)
 125         {
 126         case 0x30:
 127           // Unknown packet sent during init
 128           continue;
 129         case 0x40 ... 0x47:
 130           if (arg < 0x80)
 131             {
 132               int r = cmd - 0x40;
 133               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 134               DBG("Noct: Rotary %d = %d", r, delta);
 135               notify_rotary(r, delta);
 136               continue;
 137             }
 138           break;
 139         case 0x48:
 140           if (arg < 0x80)
 141             {
 142               DBG("Noct: Slider value = %d", arg);
 143               continue;
 144             }
 145           break;
 146         case 0x49:
 147           // Unknown packet, maybe least significant bit of slider
 148           continue;
 149         case 0x4a:
 150           if (arg < 0x80)
 151             {
 152               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 153               DBG("Noct: Center = %d", delta);
 154               notify_rotary(8, delta);
 155               continue;
 156             }
 157           break;
 158         case 0x52:
 159           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 160             {
 161               int state = !!arg;
 162               DBG("Noct: Center touch = %d", state);
 163               continue;
 164             }
 165           break;
 166         case 0x53:
 167           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 168             {
 169               int state = !!arg;
 170               DBG("Noct: Slider touch = %d", state);
 171               continue;
 172             }
 173           break;
 174         case 0x60 ... 0x67:
 175           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 176             {
 177               int r = cmd - 0x60;
 178               int state = !!arg;
 179               DBG("Noct: Rotary %d touch = %d", r, state);
 180               continue;
 181             }
 182           break;
 183         case 0x70 ... 0x7f:
 184           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 185             {
 186               int b = cmd - 0x70;
 187               int state = !!arg;
 188               DBG("Noct: Button %d = %d", b, state);
 189               notify_button(b, state);
 190               continue;
 191             }
 192           break;
 193         }
 194       msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: unrecognized cmd=%02x arg=%02x", cmd, arg);
 195     }
 196
 197   int err;
 198   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 199     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 200   else
 201     noct_read_pending = 1;
 202 }
 203
 204 static void noct_read_init(void)
 205 {
 206   DBG("Noct: Read init");
 207
 208   noct_read_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 209   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_read_xfer, usb_dev, 0x81, xmalloc(8), 8, noct_read_done, NULL, 0);
 210
 211   int err;
 212   if ((err = libusb_submit_transfer(noct_read_xfer)) < 0)
 213     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 214   else
 215     noct_read_pending = 1;
 216 }
 217
 218 static byte noct_button_state[16];
 219 static byte noct_ring_mode[8];          // RING_MODE_xxx
 220 static byte noct_ring_val[9];
 221
 222 static uns noct_dirty_button;
 223 static uns noct_dirty_ring_mode;
 224 static uns noct_dirty_ring_val;
 225
 226 static struct libusb_transfer *noct_write_xfer;
 227 static bool noct_write_pending;
 228 static void noct_sched_write(void);
 229
 230 static void noct_write_done(struct libusb_transfer *xfer)
 231 {
 232   int len = xfer->actual_length;
 233   DBG("USB: Write done: status %d, length %d", xfer->status, len);
 234
 235   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 236     return noct_error(0, stk_printf("USB write failed with status %d", xfer->status));
 237   if (len < xfer->length)
 238     msg(L_ERROR, "USB partial write: %d out of %d", len, xfer->length);
 239
 240   noct_write_pending = 0;
 241   noct_sched_write();
 242 }
 243
 244 static void noct_do_write(uns cmd, uns arg)
 245 {
 246   DBG("USB: Submitting write %02x %02x", cmd, arg);
 247   ASSERT(!noct_write_pending);
 248   noct_write_pending = 1;
 249
 250   struct libusb_transfer *xfer = noct_write_xfer;
 251   byte *pkt = xfer->buffer;
 252   pkt[0] = cmd;
 253   pkt[1] = arg;
 254   xfer->length = 2;
 255
 256   int err;
 257   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 258     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 259 }
 260
 261 static void noct_sched_write(void)
 262 {
 263   if (noct_write_pending)
 264     return;
 265
 266   if (noct_dirty_button)
 267     {
 268       int i = bit_ffs(noct_dirty_button);
 269       noct_dirty_button ^= 1U << i;
 270       noct_do_write(0x70 + i, noct_button_state[i]);
 271     }
 272   else if (noct_dirty_ring_mode)
 273     {
 274       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_mode);
 275       noct_dirty_ring_mode ^= 1U << i;
 276       noct_do_write(0x48 + i, noct_ring_mode[i] << 4);
 277     }
 278   else if (noct_dirty_ring_val)
 279     {
 280       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_val);
 281       noct_dirty_ring_val ^= 1U << i;
 282       if (i == 8)
 283         noct_do_write(0x50 + i, noct_ring_val[i]);
 284       else
 285         noct_do_write(0x40 + i, noct_ring_val[i]);
 286     }
 287 }
 288
 289 void noct_set_ring(int ring, int mode, int val)
 290 {
 291   ASSERT(ring >= 0 && ring <= 8);
 292   ASSERT(val >= 0 && val <= 0x7f);
 293   ASSERT(mode >= 0 && mode <= 5);
 294   ASSERT(ring < 8 || !mode);
 295   if (noct_ring_mode[ring] != mode)
 296     {
 297       noct_ring_mode[ring] = mode;
 298       noct_dirty_ring_mode |= 1U << ring;
 299       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;        // HW needs to re-send the value
 300     }
 301   if (noct_ring_val[ring] != val)
 302     {
 303       noct_ring_val[ring] = val;
 304       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;
 305     }
 306   noct_sched_write();
 307 }
 308
 309 void noct_set_button(int button, int val)
 310 {
 311   ASSERT(button >= 0 && button < 16);
 312   ASSERT(val == 0 || val == 1);
 313   if (noct_button_state[button] != val)
 314     {
 315       noct_button_state[button] = val;
 316       noct_dirty_button |= 1U << button;
 317       noct_sched_write();
 318     }
 319 }
 320
 321 static void noct_write_init(void)
 322 {
 323   DBG("Noct: Write init");
 324
 325   noct_write_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 326   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_write_xfer, usb_dev, 0x02, xmalloc(8), 0, noct_write_done, NULL, 1000);
 327
 328 #if 0 // FIXME
 329   noct_button_state[2] = 1;
 330   noct_ring_mode[0] = 4;
 331   noct_ring_val[0] = 0x40;
 332 #endif
 333
 334   noct_dirty_button = 0xffff;
 335   noct_dirty_ring_mode = 0xff;
 336   noct_dirty_ring_val = 0x1ff;
 337   noct_sched_write();
 338 }
 339
 340 static struct main_timer noct_connect_timer;
 341 static struct main_hook noct_error_hook;
 342
 343 static void noct_connect(struct main_timer *t)
 344 {
 345   timer_del(t);
 346   msg(L_DEBUG, "Looking for Nocturn");
 347   int err;
 348
 349   libusb_device **dev_list;
 350   libusb_device *found_dev = NULL;
 351   ssize_t len = libusb_get_device_list(usb_ctx, &dev_list);
 352   for (ssize_t i=0; i < len; i++)
 353     {
 354       libusb_device *dev = dev_list[i];
 355       struct libusb_device_descriptor desc;
 356       if (libusb_get_device_descriptor(dev, &desc) >= 0 &&
 357           desc.idVendor == 0x1235 &&
 358           desc.idProduct == 0x000a)
 359         {
 360           msg(L_DEBUG, "Found device: bus %d, addr %d", libusb_get_bus_number(dev), libusb_get_device_address(dev));
 361           if (found_dev)
 362             {
 363               msg(L_ERROR, "Multiple Nocturn devices found. Using the first one.");
 364               break;
 365             }
 366           found_dev = libusb_ref_device(dev);
 367         }
 368     }
 369   libusb_free_device_list(dev_list, 1);
 370
 371   if (!found_dev)
 372     {
 373       msg(L_INFO, "No Nocturn device found");
 374       timer_add_rel(t, 5000);
 375       return;
 376     }
 377
 378   msg(L_DEBUG, "Initializing Nocturn");
 379
 380   if ((err = libusb_open(found_dev, &usb_dev)) < 0)
 381     return noct_error(err, "libusb_open failed");
 382
 383   // There exist configurations 1 (high brightness) and 2 (power-save)
 384   if ((err = libusb_set_configuration(usb_dev, 1)) < 0)
 385     return noct_error(err, "libusb_set_configuration failed");
 386
 387   if ((err = libusb_claim_interface(usb_dev, 0)) < 0)
 388     return noct_error(err, "libusb_claim_interface failed");
 389   usb_iface_claimed = 1;
 390
 391   for (int i=0; i<4; i++)
 392     {
 393       int done;
 394       if ((err = libusb_interrupt_transfer(usb_dev, 0x02, (byte *) noct_magic[i] + 1, noct_magic[i][0], &done, 5000)) < 0)
 395         return noct_error(err, "Cannot send init packets");
 396       if (done != noct_magic[i][0])
 397         return noct_error(err, stk_printf("Partial send of init packet (%d < %d)", done, noct_magic[i][0]));
 398     }
 399
 400 #if 0
 401   byte xxx[] = { 0x7f, 0x01 };
 402   int done;
 403   libusb_interrupt_transfer(usb_dev, 0x02, xxx, 2, &done, 5000);
 404 #endif
 405
 406   noct_read_init();
 407   noct_write_init();
 408   schedule_update();
 409 }
 410
 411 static int noct_error_handler(struct main_hook *h)
 412 {
 413   DBG("Noct: Entered error handling hook");
 414   hook_del(h);
 415
 416   if (usb_dev)
 417     {
 418       if (noct_read_xfer)
 419         {
 420           if (noct_read_pending)
 421             {
 422               DBG("Noct: Cancelling pending read");
 423               libusb_cancel_transfer(noct_read_xfer);
 424               noct_read_pending = 0;
 425             }
 426           DBG("Noct: Tearing down read xfer");
 427           libusb_free_transfer(noct_read_xfer);
 428           noct_read_xfer = NULL;
 429         }
 430       if (noct_write_xfer)
 431         {
 432           if (noct_write_pending)
 433             {
 434               DBG("Noct: Cancelling pending write");
 435               libusb_cancel_transfer(noct_write_xfer);
 436               noct_write_pending = 0;
 437             }
 438           DBG("Noct: Tearing down write xfer");
 439           libusb_free_transfer(noct_write_xfer);
 440           noct_write_xfer = NULL;
 441         }
 442       if (usb_iface_claimed)
 443         {
 444           DBG("Noct: Unclaiming interface");
 445           libusb_release_interface(usb_dev, 0);
 446           usb_iface_claimed = 0;
 447         }
 448       DBG("Noct: Resetting device");
 449       libusb_reset_device(usb_dev);
 450       libusb_close(usb_dev);
 451       usb_dev = NULL;
 452     }
 453
 454   DBG("Noct: Scheduling rescan after error");
 455   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 3000);
 456
 457   return HOOK_IDLE;
 458 }
 459
 460 static void noct_error(int usb_err, char *text)
 461 {
 462   if (usb_err)
 463     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s: error %d (%s)", text, usb_err, libusb_error_name(usb_err));
 464   else
 465     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s", text);
 466
 467   DBG("Noct: Scheduling error handling hook");
 468   hook_add(&noct_error_hook);
 469 }
 470
 471 bool noct_is_ready(void)
 472 {
 473   return !!usb_dev;     // FIXME
 474 }
 475
 476 void noct_init(void)
 477 {
 478   int err;
 479
 480   // Initialize libusb
 481   if ((err = libusb_init(&usb_ctx)) < 0)
 482     die("libusb_init failed: error %d", err);
 483   libusb_set_debug(usb_ctx, 3);
 484
 485   // Connect libusb to UCW mainloop
 486
 487   if (!libusb_pollfds_handle_timeouts(usb_ctx))
 488     die("Unsupported version of libusb, please fix me");
 489
 490   GARY_INIT_ZERO(usb_fds, 0);
 491   libusb_set_pollfd_notifiers(usb_ctx, usb_added_fd, usb_removed_fd, NULL);
 492
 493   const struct libusb_pollfd **fds = libusb_get_pollfds(usb_ctx);
 494   ASSERT(fds);
 495   for (int i=0; fds[i]; i++)
 496     usb_added_fd(fds[i]->fd, fds[i]->events, NULL);
 497   free(fds);
 498
 499   // Prepare error handling hook
 500   noct_error_hook.handler = noct_error_handler;
 501
 502   // Schedule search for the Nocturn
 503   noct_connect_timer.handler = noct_connect;
 504   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 0);
 505 }