plugins/radio/radio-rtlsdr.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2015 "IoT.bzh"
   3  *
   4  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16  */
  17
  18 #include "radio-api.h"
  19 #include "radio-rtlsdr.h"
  20
  21 /* ------------- RADIO RTLSDR IMPLEMENTATION ---------------- */
  22
  23 /* --- PUBLIC FUNCTIONS --- */
  24
  25 /* Radio initialization should be done only when user start the radio and not at plugin initialization
  26    Making this call too early would impose to restart the binder to detect a radio */
  27 PUBLIC unsigned char _radio_on (unsigned int num, radioCtxHandleT *ctx) {
  28
  29     if (num >= _radio_dev_count())
  30         return 0;
  31
  32     if (init_dev_count < _radio_dev_count()) {
  33         init_dev_count = _radio_dev_count();
  34         dev_ctx = (dev_ctx_T**) realloc (dev_ctx, init_dev_count * sizeof(dev_ctx_T));
  35     }
  36
  37     dev_ctx[num] = (dev_ctx_T*) malloc (sizeof(dev_ctx_T));
  38     dev_ctx[num]->dev = NULL;
  39     dev_ctx[num]->mode = ctx->mode;
  40     dev_ctx[num]->freq = ctx->freq;
  41     dev_ctx[num]->mute = ctx->mute;
  42     dev_ctx[num]->should_run = 0;
  43     dev_ctx[num]->dongle = NULL;
  44     dev_ctx[num]->demod = NULL;
  45     dev_ctx[num]->output = NULL;
  46     _radio_dev_init(dev_ctx[num], num);
  47
  48     return 1;
  49 }
  50
  51 PUBLIC void _radio_off (unsigned int num) {
  52
  53     if (num >= _radio_dev_count())
  54         return;
  55
  56     if (dev_ctx[num]) {
  57         _radio_dev_free(dev_ctx[num]);
  58         free(dev_ctx[num]);
  59     }
  60     /* free(dev_ctx); */
  61 }
  62
  63 PUBLIC void _radio_set_mode (unsigned int num, Mode mode) {
  64     if (!dev_ctx || !dev_ctx[num])
  65         return;
  66
  67     dev_ctx[num]->mode = mode;
  68     _radio_apply_params(dev_ctx[num]);
  69 }
  70
  71 PUBLIC void _radio_set_freq (unsigned int num, float freq) {
  72     if (!dev_ctx || !dev_ctx[num])
  73         return;
  74
  75     dev_ctx[num]->freq = freq;
  76     _radio_apply_params(dev_ctx[num]);
  77 }
  78
  79 PUBLIC void _radio_set_mute (unsigned int num, unsigned char mute) {
  80     if (!dev_ctx || !dev_ctx[num])
  81         return;
  82
  83     dev_ctx[num]->mute = mute;
  84     _radio_apply_params(dev_ctx[num]);
  85 }
  86
  87 PUBLIC void _radio_play (unsigned int num) {
  88     if (!dev_ctx || !dev_ctx[num])
  89         return;
  90
  91     _radio_start_threads(dev_ctx[num]);
  92 }
  93
  94 PUBLIC void _radio_stop (unsigned int num) {
  95     if (!dev_ctx || !dev_ctx[num])
  96         return;
  97
  98     _radio_stop_threads(dev_ctx[num]);
  99 }
 100
 101 PUBLIC unsigned int _radio_dev_count () {
 102     return rtlsdr_get_device_count();
 103 }
 104
 105 PUBLIC const char* _radio_dev_name (unsigned int num) {
 106     return rtlsdr_get_device_name(num);
 107 }
 108
 109
 110 /* --- LOCAL HELPER FUNCTIONS --- */
 111
 112 STATIC unsigned char _radio_dev_init (dev_ctx_T *dev_ctx, unsigned int num) {
 113     rtlsdr_dev_t *dev = dev_ctx->dev;
 114
 115     if (rtlsdr_open(&dev, num) < 0)
 116         return 0;
 117
 118     rtlsdr_set_tuner_gain_mode(dev, 0);
 119
 120     if (rtlsdr_reset_buffer(dev) < 0)
 121         return 0;
 122
 123     dev_ctx->dev = dev;
 124
 125     _radio_apply_params(dev_ctx);
 126
 127     return 1;
 128 }
 129
 130 STATIC unsigned char _radio_dev_free (dev_ctx_T *dev_ctx) {
 131     rtlsdr_dev_t *dev = dev_ctx->dev;
 132
 133     if (rtlsdr_close(dev) < 0)
 134         return 0;
 135     dev = NULL;
 136
 137     dev_ctx->dev = dev;
 138
 139     return 1;
 140 }
 141
 142 STATIC void _radio_apply_params (dev_ctx_T *dev_ctx) {
 143     rtlsdr_dev_t *dev = dev_ctx->dev;
 144     Mode mode = dev_ctx->mode;
 145     float freq = dev_ctx->freq;
 146     int rate;
 147
 148     freq *= 1000000;
 149     rate = ((1000000 / 200000) + 1) * 200000;
 150
 151     if (mode == FM)
 152         freq += 16000;
 153     freq += rate / 4;
 154
 155     rtlsdr_set_center_freq(dev, freq);
 156     rtlsdr_set_sample_rate(dev, rate);
 157
 158     dev_ctx->dev = dev;
 159 }
 160
 161 STATIC void _radio_start_threads (dev_ctx_T *dev_ctx) {
 162     rtlsdr_dev_t *dev = dev_ctx->dev;
 163     dev_ctx->dongle = (dongle_ctx*) malloc(sizeof(dongle_ctx));
 164     dev_ctx->demod = (demod_ctx*) malloc(sizeof(demod_ctx));
 165     dev_ctx->output = (output_ctx*) malloc(sizeof(output_ctx));
 166
 167     dongle_ctx *dongle = dev_ctx->dongle;
 168     demod_ctx *demod = dev_ctx->demod;
 169     output_ctx *output = dev_ctx->output;
 170
 171     pthread_rwlock_init(&demod->lck, NULL);
 172     pthread_cond_init(&demod->ok, NULL);
 173     pthread_mutex_init(&demod->ok_m, NULL);
 174     pthread_rwlock_init(&output->lck, NULL);
 175     pthread_cond_init(&output->ok, NULL);
 176     pthread_mutex_init(&output->ok_m, NULL);
 177
 178     dev_ctx->should_run = 1;
 179
 180      /* dongle thread */
 181     dongle->thr_finished = 0;
 182     pthread_create(&dongle->thr, NULL, _dongle_thread_fn, (void*)dev_ctx);
 183
 184      /* demod thread */
 185     demod->pre_r = demod->pre_j = 0;
 186     demod->now_r = demod->now_j = 0;
 187     demod->index = demod->pre_index = demod->now_index = 0;
 188     demod->thr_finished = 0;
 189     pthread_create(&demod->thr, NULL, _demod_thread_fn, (void*)dev_ctx);
 190
 191      /* output thread */
 192     output->thr_finished = 0;
 193     pthread_create(&output->thr, NULL, _output_thread_fn, (void*)dev_ctx);
 194 }
 195
 196 STATIC void _radio_stop_threads (dev_ctx_T *dev_ctx) {
 197     rtlsdr_dev_t *dev = dev_ctx->dev;
 198     dongle_ctx *dongle = dev_ctx->dongle;
 199     demod_ctx *demod = dev_ctx->demod;
 200     output_ctx *output = dev_ctx->output;
 201
 202     if (!dongle || !demod || !output)
 203         return;
 204
 205      /* stop each "while" loop in threads */
 206     dev_ctx->should_run = 0;
 207
 208     rtlsdr_cancel_async(dev);
 209     pthread_signal(&demod->ok, &demod->ok_m);
 210     pthread_signal(&output->ok, &output->ok_m);
 211
 212     while (!dongle->thr_finished ||
 213            !demod->thr_finished ||
 214            !output->thr_finished)
 215         usleep(100000);
 216
 217     pthread_join(dongle->thr, NULL);
 218     pthread_join(demod->thr, NULL);
 219     pthread_join(output->thr, NULL);
 220     pthread_rwlock_destroy(&demod->lck);
 221     pthread_cond_destroy(&demod->ok);
 222     pthread_mutex_destroy(&demod->ok_m);
 223     pthread_rwlock_destroy(&output->lck);
 224     pthread_cond_destroy(&output->ok);
 225     pthread_mutex_destroy(&output->ok_m);
 226
 227     free(dongle); dev_ctx->dongle = NULL;
 228     free(demod); dev_ctx->demod = NULL;
 229     free(output); dev_ctx->output = NULL;
 230 }
 231
 232  /* ---- LOCAL THREADED FUNCTIONS ---- */
 233
 234 STATIC void _rtlsdr_callback (unsigned char *buf, uint32_t len, void *ctx) {
 235     dev_ctx_T *dev_ctx = (dev_ctx_T *)ctx;
 236     dongle_ctx *dongle = dev_ctx->dongle;
 237     demod_ctx *demod = dev_ctx->demod;
 238     unsigned char tmp;
 239     int i;
 240
 241     if (!dev_ctx->should_run)
 242         return;
 243
 244      /* rotate 90° */
 245     for (i = 0; i < (int)len; i += 8) {
 246         tmp = 255 - buf[i+3];
 247         buf[i+3] = buf[i+2];
 248         buf[i+2] = tmp;
 249
 250         buf[i+4] = 255 - buf[i+4];
 251         buf[i+5] = 255 - buf[i+5];
 252
 253         tmp = 255 - buf[i+6];
 254         buf[i+6] = buf[i+7];
 255         buf[i+7] = tmp;
 256     }
 257
 258      /* write data */
 259     for (i = 0; i < (int)len; i++)
 260         dongle->buf[i] = (int16_t)buf[i] - 127;
 261
 262      /* lock demod thread, write to it, unlock */
 263        pthread_rwlock_wrlock(&demod->lck);
 264     memcpy(demod->buf, dongle->buf, 2 * len);
 265     demod->buf_len = len;
 266        pthread_rwlock_unlock(&demod->lck);
 267        pthread_signal(&demod->ok, &demod->ok_m);
 268 }
 269  /**/
 270 STATIC void* _dongle_thread_fn (void *ctx) {
 271     dev_ctx_T *dev_ctx = (dev_ctx_T *)ctx;
 272     dongle_ctx *dongle = dev_ctx->dongle;
 273
 274     rtlsdr_read_async(dev_ctx->dev, _rtlsdr_callback, dev_ctx, 0, 0);
 275
 276     dongle->thr_finished = 1;
 277     return 0;
 278 }
 279
 280 STATIC void _lowpass_demod (void *ctx) {
 281     demod_ctx *demod = (demod_ctx *)ctx;
 282     int i=0, i2=0;
 283
 284     while (i < demod->buf_len) {
 285         demod->now_r += demod->buf[i];
 286         demod->now_j += demod->buf[i+1];
 287         i += 2;
 288         demod->index++;
 289         if (demod->index < ((1000000 / 200000) + 1))
 290             continue;
 291         demod->buf[i2] = demod->now_r;
 292         demod->buf[i2+1] = demod->now_j;
 293         demod->index = 0;
 294         demod->now_r = demod->now_j = 0;
 295         i2 += 2;
 296     }
 297     demod->buf_len = i2;
 298 }
 299  /**/
 300 STATIC void _lowpassreal_demod (void *ctx) {
 301     demod_ctx *demod = (demod_ctx *)ctx;
 302     int i=0, i2=0;
 303     int fast = 200000;
 304     int slow = 48000;
 305
 306     while (i < demod->res_len) {
 307         demod->now_index += demod->res[i];
 308         i++;
 309         demod->pre_index += slow;
 310         if (demod->pre_index < fast)
 311             continue;
 312         demod->res[i2] = (int16_t)(demod->now_index / (fast/slow));
 313         demod->pre_index -= fast;
 314         demod->now_index = 0;
 315         i2 += 1;
 316     }
 317     demod->res_len = i2;
 318 }
 319  /**/
 320 STATIC void _multiply (int ar, int aj, int br, int bj, int *cr, int *cj) {
 321     *cr = ar*br - aj*bj;
 322     *cj = aj*br + ar*bj;
 323 }
 324  /**/
 325 STATIC int _polar_discriminant (int ar, int aj, int br, int bj) {
 326     int cr, cj;
 327     double angle;
 328     _multiply(ar, aj, br, -bj, &cr, &cj);
 329     angle = atan2((double)cj, (double)cr);
 330     return (int)(angle / 3.14159 * (1<<14));
 331 }
 332  /**/
 333 STATIC void _fm_demod (void *ctx) {
 334     demod_ctx *demod = (demod_ctx *)ctx;
 335     int16_t *buf = demod->buf;
 336     int buf_len = demod->buf_len;
 337     int pcm, i;
 338
 339     pcm = _polar_discriminant(buf[0], buf[1], demod->pre_r, demod->pre_j);
 340     demod->res[0] = (int16_t)pcm;
 341
 342     for (i = 2; i < (buf_len-1); i += 2) {
 343         pcm = _polar_discriminant(buf[i], buf[i+1], buf[i-2], buf[i-1]);
 344         demod->res[i/2] = (int16_t)pcm;
 345     }
 346     demod->pre_r = buf[buf_len - 2];
 347     demod->pre_j = buf[buf_len - 1];
 348     demod->res_len = buf_len/2;
 349 }
 350  /**/
 351 STATIC void _am_demod (void *ctx) {
 352     demod_ctx *demod = (demod_ctx *)ctx;
 353     int16_t *buf = demod->buf;
 354     int buf_len = demod->buf_len;
 355     int pcm, i;
 356
 357     for (i = 0; i < buf_len; i += 2) {
 358         pcm = buf[i] * buf[i];
 359         pcm += buf[i+1] * buf[i+1];
 360         demod->res[i/2] = (int16_t)sqrt(pcm);
 361     }
 362     demod->res_len = buf_len/2;
 363 }
 364  /**/
 365 STATIC void* _demod_thread_fn (void *ctx) {
 366     dev_ctx_T *dev_ctx = (dev_ctx_T *)ctx;
 367     demod_ctx *demod = dev_ctx->demod;
 368     output_ctx *output = dev_ctx->output;
 369
 370     while(dev_ctx->should_run) {
 371             pthread_wait(&demod->ok, &demod->ok_m);
 372             pthread_rwlock_wrlock(&demod->lck);
 373         _lowpass_demod(demod);
 374         if (dev_ctx->mode == FM)
 375             _fm_demod(demod);
 376         else
 377             _am_demod(demod);
 378         _lowpassreal_demod(demod);
 379            pthread_rwlock_unlock(&demod->lck);
 380
 381          /* lock demod thread, write to it, unlock */
 382            pthread_rwlock_wrlock(&output->lck);
 383         memcpy(output->buf, demod->res, 2 * demod->res_len);
 384         output->buf_len = demod->res_len;
 385            pthread_rwlock_unlock(&output->lck);
 386            pthread_signal(&output->ok, &output->ok_m);
 387     }
 388
 389     demod->thr_finished = 1;
 390     return 0;
 391 }
 392
 393 STATIC void* _output_thread_fn (void *ctx) {
 394     dev_ctx_T *dev_ctx = (dev_ctx_T *)ctx;
 395     output_ctx *output = dev_ctx->output;
 396
 397     while (dev_ctx->should_run) {
 398            pthread_wait(&output->ok, &output->ok_m);
 399            pthread_rwlock_rdlock(&output->lck);
 400         //if (!dev_ctx->mute)
 401         //    mRadio->PlayAlsa((void*)&output->buf, output->buf_len);
 402            pthread_rwlock_unlock(&output->lck);
 403     }
 404
 405     output->thr_finished = 1;
 406     return 0;
 407 }