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 char noct_rotary_touched[10];
  92 char noct_button_pressed[16];
  93
  94 static void noct_read_done(struct libusb_transfer *xfer)
  95 {
  96   byte *pkt = xfer->buffer;
  97   int len = xfer->actual_length;
  98   DBG("USB: Read done: status %d, length %d", xfer->status, len);
  99   noct_read_pending = 0;
 100
 101   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 102     return noct_error(0, stk_printf("USB read failed with status %d", xfer->status));
 103
 104 #ifdef LOCAL_DEBUG
 105   char buf[256];
 106   mem_to_hex(buf, pkt, len, ' ');
 107   DBG("USB: Read <%s>", buf);
 108 #endif
 109
 110   int i = 0;
 111   while (i < len)
 112     {
 113       if (i + 3 > len)
 114         {
 115           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: length %d not divisible by 3", len);
 116           break;
 117         }
 118       if (pkt[i] != 0xb0)
 119         {
 120           msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: expected 0xb0 at position %d", i);
 121           break;
 122         }
 123       int cmd = pkt[i+1];
 124       int arg = pkt[i+2];
 125       i += 3;
 126       switch (cmd)
 127         {
 128         case 0x30:
 129           // Unknown packet sent during init
 130           continue;
 131         case 0x40 ... 0x47:
 132           if (arg < 0x80)
 133             {
 134               int r = cmd - 0x40;
 135               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 136               DBG("Noct: Rotary %d = %d", r, delta);
 137               notify_rotary(r, delta);
 138               continue;
 139             }
 140           break;
 141         case 0x48:
 142           if (arg < 0x80)
 143             {
 144               DBG("Noct: Slider value = %d", arg);
 145               notify_rotary(9, arg);
 146               continue;
 147             }
 148           break;
 149         case 0x49:
 150           // Unknown packet, maybe least significant bit of slider
 151           continue;
 152         case 0x4a:
 153           if (arg < 0x80)
 154             {
 155               int delta = (arg < 0x40 ? arg : arg - 0x80);
 156               DBG("Noct: Center = %d", delta);
 157               notify_rotary(8, delta);
 158               continue;
 159             }
 160           break;
 161         case 0x52:
 162           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 163             {
 164               int state = !!arg;
 165               DBG("Noct: Center touch = %d", state);
 166               noct_rotary_touched[8] = state;
 167               notify_touch(8, state);
 168               continue;
 169             }
 170           break;
 171         case 0x53:
 172           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 173             {
 174               int state = !!arg;
 175               DBG("Noct: Slider touch = %d", state);
 176               noct_rotary_touched[9] = state;
 177               notify_touch(9, state);
 178               continue;
 179             }
 180           break;
 181         case 0x60 ... 0x67:
 182           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 183             {
 184               int r = cmd - 0x60;
 185               int state = !!arg;
 186               DBG("Noct: Rotary %d touch = %d", r, state);
 187               noct_rotary_touched[r] = state;
 188               notify_touch(r, state);
 189               continue;
 190             }
 191           break;
 192         case 0x70 ... 0x7f:
 193           if (arg == 0x00 || arg == 0x7f)
 194             {
 195               int b = cmd - 0x70;
 196               int state = !!arg;
 197               DBG("Noct: Button %d = %d", b, state);
 198               noct_button_pressed[b] = state;
 199               notify_button(b, state);
 200               continue;
 201             }
 202           break;
 203         }
 204       msg(L_ERROR, "Unknown USB packet: unrecognized cmd=%02x arg=%02x", cmd, arg);
 205     }
 206
 207   int err;
 208   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 209     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 210   else
 211     noct_read_pending = 1;
 212 }
 213
 214 static void noct_read_init(void)
 215 {
 216   DBG("Noct: Read init");
 217
 218   noct_read_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 219   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_read_xfer, usb_dev, 0x81, xmalloc(8), 8, noct_read_done, NULL, 0);
 220
 221   int err;
 222   if ((err = libusb_submit_transfer(noct_read_xfer)) < 0)
 223     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 224   else
 225     noct_read_pending = 1;
 226 }
 227
 228 static byte noct_button_light[16];
 229 static byte noct_ring_mode[8];          // RING_MODE_xxx
 230 static byte noct_ring_val[9];
 231
 232 static uint noct_dirty_button;
 233 static uint noct_dirty_ring_mode;
 234 static uint noct_dirty_ring_val;
 235
 236 static struct libusb_transfer *noct_write_xfer;
 237 static bool noct_write_pending;
 238 static void noct_sched_write(void);
 239
 240 static void noct_write_done(struct libusb_transfer *xfer)
 241 {
 242   int len = xfer->actual_length;
 243   DBG("USB: Write done: status %d, length %d", xfer->status, len);
 244
 245   if (xfer->status != LIBUSB_TRANSFER_COMPLETED)
 246     return noct_error(0, stk_printf("USB write failed with status %d", xfer->status));
 247   if (len < xfer->length)
 248     msg(L_ERROR, "USB partial write: %d out of %d", len, xfer->length);
 249
 250   noct_write_pending = 0;
 251   noct_sched_write();
 252 }
 253
 254 static void noct_do_write(uint cmd, uint arg)
 255 {
 256   DBG("USB: Submitting write %02x %02x", cmd, arg);
 257   ASSERT(!noct_write_pending);
 258   noct_write_pending = 1;
 259
 260   struct libusb_transfer *xfer = noct_write_xfer;
 261   byte *pkt = xfer->buffer;
 262   pkt[0] = cmd;
 263   pkt[1] = arg;
 264   xfer->length = 2;
 265
 266   int err;
 267   if ((err = libusb_submit_transfer(xfer)) < 0)
 268     noct_error(err, "Cannot submit transfer");
 269 }
 270
 271 static void noct_sched_write(void)
 272 {
 273   if (!usb_dev || noct_write_pending)
 274     return;
 275
 276   if (noct_dirty_button)
 277     {
 278       int i = bit_ffs(noct_dirty_button);
 279       noct_dirty_button ^= 1U << i;
 280       noct_do_write(0x70 + i, noct_button_light[i]);
 281     }
 282   else if (noct_dirty_ring_mode)
 283     {
 284       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_mode);
 285       noct_dirty_ring_mode ^= 1U << i;
 286       noct_do_write(0x48 + i, noct_ring_mode[i] << 4);
 287     }
 288   else if (noct_dirty_ring_val)
 289     {
 290       int i = bit_ffs(noct_dirty_ring_val);
 291       noct_dirty_ring_val ^= 1U << i;
 292       if (i == 8)
 293         noct_do_write(0x50, noct_ring_val[i]);
 294       else
 295         noct_do_write(0x40 + i, noct_ring_val[i]);
 296     }
 297 }
 298
 299 void noct_set_ring(int ring, int mode, int val)
 300 {
 301   ASSERT(ring >= 0 && ring <= 8);
 302   ASSERT(val >= 0 && val <= 0x7f);
 303   ASSERT(mode >= 0 && mode <= 5);
 304   ASSERT(ring < 8 || !mode);
 305   if (noct_ring_mode[ring] != mode)
 306     {
 307       noct_ring_mode[ring] = mode;
 308       noct_dirty_ring_mode |= 1U << ring;
 309       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;        // HW needs to re-send the value
 310     }
 311   if (noct_ring_val[ring] != val)
 312     {
 313       noct_ring_val[ring] = val;
 314       noct_dirty_ring_val |= 1U << ring;
 315     }
 316   noct_sched_write();
 317 }
 318
 319 void noct_set_button(int button, int val)
 320 {
 321   ASSERT(button >= 0 && button < 16);
 322   ASSERT(val == 0 || val == 1);
 323   if (noct_button_light[button] != val)
 324     {
 325       noct_button_light[button] = val;
 326       noct_dirty_button |= 1U << button;
 327       noct_sched_write();
 328     }
 329 }
 330
 331 void noct_clear(void)
 332 {
 333   for (int i=0; i<=8; i++)
 334     noct_set_ring(i, RING_MODE_LEFT, 0);
 335   for (int i=0; i<16; i++)
 336     noct_set_button(i, 0);
 337 }
 338
 339 static void noct_write_init(void)
 340 {
 341   DBG("Noct: Write init");
 342
 343   noct_write_xfer = libusb_alloc_transfer(0);
 344   libusb_fill_interrupt_transfer(noct_write_xfer, usb_dev, 0x02, xmalloc(8), 0, noct_write_done, NULL, 1000);
 345
 346   bzero(noct_button_pressed, sizeof(noct_button_pressed));
 347   bzero(noct_rotary_touched, sizeof(noct_rotary_touched));
 348   noct_dirty_button = 0xffff;
 349   noct_dirty_ring_mode = 0xff;
 350   noct_dirty_ring_val = 0x1ff;
 351   noct_sched_write();
 352 }
 353
 354 static struct main_timer noct_connect_timer;
 355 static struct main_hook noct_error_hook;
 356
 357 static void noct_connect(struct main_timer *t)
 358 {
 359   timer_del(t);
 360   msg(L_DEBUG, "Looking for Nocturn");
 361   int err;
 362
 363   libusb_device **dev_list;
 364   libusb_device *found_dev = NULL;
 365   ssize_t len = libusb_get_device_list(usb_ctx, &dev_list);
 366   for (ssize_t i=0; i < len; i++)
 367     {
 368       libusb_device *dev = dev_list[i];
 369       struct libusb_device_descriptor desc;
 370       if (libusb_get_device_descriptor(dev, &desc) >= 0 &&
 371           desc.idVendor == 0x1235 &&
 372           desc.idProduct == 0x000a)
 373         {
 374           msg(L_INFO, "Nocturn found at bus %d, addr %d", libusb_get_bus_number(dev), libusb_get_device_address(dev));
 375           if (found_dev)
 376             {
 377               msg(L_ERROR, "Multiple Nocturn devices found. Using the first one.");
 378               break;
 379             }
 380           found_dev = libusb_ref_device(dev);
 381         }
 382     }
 383   libusb_free_device_list(dev_list, 1);
 384
 385   if (!found_dev)
 386     {
 387       msg(L_INFO, "No Nocturn device found");
 388       timer_add_rel(t, 5000);
 389       return;
 390     }
 391
 392   DBG("Initializing Nocturn");
 393
 394   if ((err = libusb_open(found_dev, &usb_dev)) < 0)
 395     return noct_error(err, "libusb_open failed");
 396
 397   // In newer kernels, Nocturn is claimed by snd-usb-audio. Tell it to surrender the device.
 398   libusb_detach_kernel_driver(usb_dev, 0);
 399
 400   // There exist configurations 1 (high brightness) and 2 (power-save)
 401   if ((err = libusb_set_configuration(usb_dev, 2)) < 0)
 402     return noct_error(err, "libusb_set_configuration failed");
 403
 404   if ((err = libusb_claim_interface(usb_dev, 0)) < 0)
 405     return noct_error(err, "libusb_claim_interface failed");
 406   usb_iface_claimed = 1;
 407
 408   for (int i=0; i<4; i++)
 409     {
 410       int done;
 411       if ((err = libusb_interrupt_transfer(usb_dev, 0x02, (byte *) noct_magic[i] + 1, noct_magic[i][0], &done, 5000)) < 0)
 412         return noct_error(err, "Cannot send init packets");
 413       if (done != noct_magic[i][0])
 414         return noct_error(err, stk_printf("Partial send of init packet (%d < %d)", done, noct_magic[i][0]));
 415     }
 416
 417   noct_read_init();
 418   noct_write_init();
 419   schedule_update();
 420 }
 421
 422 static int noct_error_handler(struct main_hook *h)
 423 {
 424   DBG("Noct: Entered error handling hook");
 425   hook_del(h);
 426
 427   if (usb_dev)
 428     {
 429       if (noct_read_xfer)
 430         {
 431           if (noct_read_pending)
 432             {
 433               DBG("Noct: Cancelling pending read");
 434               libusb_cancel_transfer(noct_read_xfer);
 435               noct_read_pending = 0;
 436             }
 437           DBG("Noct: Tearing down read xfer");
 438           xfree(noct_read_xfer->buffer);
 439           libusb_free_transfer(noct_read_xfer);
 440           noct_read_xfer = NULL;
 441         }
 442       if (noct_write_xfer)
 443         {
 444           if (noct_write_pending)
 445             {
 446               DBG("Noct: Cancelling pending write");
 447               libusb_cancel_transfer(noct_write_xfer);
 448               noct_write_pending = 0;
 449             }
 450           DBG("Noct: Tearing down write xfer");
 451           xfree(noct_write_xfer->buffer);
 452           libusb_free_transfer(noct_write_xfer);
 453           noct_write_xfer = NULL;
 454         }
 455       if (usb_iface_claimed)
 456         {
 457           DBG("Noct: Unclaiming interface");
 458           libusb_release_interface(usb_dev, 0);
 459           usb_iface_claimed = 0;
 460         }
 461       DBG("Noct: Resetting device");
 462       libusb_reset_device(usb_dev);
 463       libusb_close(usb_dev);
 464       usb_dev = NULL;
 465     }
 466
 467   DBG("Noct: Scheduling rescan after error");
 468   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 3000);
 469
 470   return HOOK_IDLE;
 471 }
 472
 473 static void noct_error(int usb_err, char *text)
 474 {
 475   if (usb_err)
 476     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s: error %d (%s)", text, usb_err, libusb_error_name(usb_err));
 477   else
 478     msg(L_ERROR, "Nocturn: %s", text);
 479
 480   DBG("Noct: Scheduling error handling hook");
 481   hook_add(&noct_error_hook);
 482 }
 483
 484 bool noct_is_ready(void)
 485 {
 486   return !!usb_dev;
 487 }
 488
 489 void noct_init(void)
 490 {
 491   int err;
 492
 493   // Initialize libusb
 494   if ((err = libusb_init(&usb_ctx)) < 0)
 495     die("libusb_init failed: error %d", err);
 496   libusb_set_debug(usb_ctx, 3);
 497
 498   // Connect libusb to UCW mainloop
 499
 500   if (!libusb_pollfds_handle_timeouts(usb_ctx))
 501     die("Unsupported version of libusb, please fix me");
 502
 503   GARY_INIT_ZERO(usb_fds, 0);
 504   libusb_set_pollfd_notifiers(usb_ctx, usb_added_fd, usb_removed_fd, NULL);
 505
 506   const struct libusb_pollfd **fds = libusb_get_pollfds(usb_ctx);
 507   ASSERT(fds);
 508   for (int i=0; fds[i]; i++)
 509     usb_added_fd(fds[i]->fd, fds[i]->events, NULL);
 510   free(fds);
 511
 512   // Prepare error handling hook
 513   noct_error_hook.handler = noct_error_handler;
 514
 515   // Schedule search for the Nocturn
 516   noct_connect_timer.handler = noct_connect;
 517   timer_add_rel(&noct_connect_timer, 100);
 518 }