drivers/usb/serial/safe_serial.c

   1 /*
   2  * Safe Encapsulated USB Serial Driver
   3  *
   4  *      Copyright (C) 2010 Johan Hovold <jhovold@gmail.com>
   5  *      Copyright (C) 2001 Lineo
   6  *      Copyright (C) 2001 Hewlett-Packard
   7  *
   8  *      This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   9  *      it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10  *      the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  11  *      (at your option) any later version.
  12  *
  13  * By:
  14  *      Stuart Lynne <sl@lineo.com>, Tom Rushworth <tbr@lineo.com>
  15  */
  16
  17 /*
  18  * The encapsultaion is designed to overcome difficulties with some USB
  19  * hardware.
  20  *
  21  * While the USB protocol has a CRC over the data while in transit, i.e. while
  22  * being carried over the bus, there is no end to end protection. If the
  23  * hardware has any problems getting the data into or out of the USB transmit
  24  * and receive FIFO's then data can be lost.
  25  *
  26  * This protocol adds a two byte trailer to each USB packet to specify the
  27  * number of bytes of valid data and a 10 bit CRC that will allow the receiver
  28  * to verify that the entire USB packet was received without error.
  29  *
  30  * Because in this case the sender and receiver are the class and function
  31  * drivers there is now end to end protection.
  32  *
  33  * There is an additional option that can be used to force all transmitted
  34  * packets to be padded to the maximum packet size. This provides a work
  35  * around for some devices which have problems with small USB packets.
  36  *
  37  * Assuming a packetsize of N:
  38  *
  39  *      0..N-2  data and optional padding
  40  *
  41  *      N-2     bits 7-2 - number of bytes of valid data
  42  *              bits 1-0 top two bits of 10 bit CRC
  43  *      N-1     bottom 8 bits of 10 bit CRC
  44  *
  45  *
  46  *      | Data Length       | 10 bit CRC                                |
  47  *      + 7 . 6 . 5 . 4 . 3 . 2 . 1 . 0 | 7 . 6 . 5 . 4 . 3 . 2 . 1 . 0 +
  48  *
  49  * The 10 bit CRC is computed across the sent data, followed by the trailer
  50  * with the length set and the CRC set to zero. The CRC is then OR'd into
  51  * the trailer.
  52  *
  53  * When received a 10 bit CRC is computed over the entire frame including
  54  * the trailer and should be equal to zero.
  55  *
  56  * Two module parameters are used to control the encapsulation, if both are
  57  * turned of the module works as a simple serial device with NO
  58  * encapsulation.
  59  *
  60  * See linux/drivers/usbd/serial_fd for a device function driver
  61  * implementation of this.
  62  *
  63  */
  64
  65
  66 #include <linux/kernel.h>
  67 #include <linux/errno.h>
  68 #include <linux/gfp.h>
  69 #include <linux/init.h>
  70 #include <linux/tty.h>
  71 #include <linux/tty_driver.h>
  72 #include <linux/tty_flip.h>
  73 #include <linux/module.h>
  74 #include <linux/spinlock.h>
  75 #include <linux/uaccess.h>
  76 #include <linux/usb.h>
  77 #include <linux/usb/serial.h>
  78
  79
  80 #ifndef CONFIG_USB_SERIAL_SAFE_PADDED
  81 #define CONFIG_USB_SERIAL_SAFE_PADDED 0
  82 #endif
  83
  84 static bool debug;
  85 static bool safe = 1;
  86 static bool padded = CONFIG_USB_SERIAL_SAFE_PADDED;
  87
  88 #define DRIVER_VERSION "v0.1"
  89 #define DRIVER_AUTHOR "sl@lineo.com, tbr@lineo.com, Johan Hovold <jhovold@gmail.com>"
  90 #define DRIVER_DESC "USB Safe Encapsulated Serial"
  91
  92 MODULE_AUTHOR(DRIVER_AUTHOR);
  93 MODULE_DESCRIPTION(DRIVER_DESC);
  94 MODULE_LICENSE("GPL");
  95
  96 static __u16 vendor;            /* no default */
  97 static __u16 product;           /* no default */
  98 module_param(vendor, ushort, 0);
  99 MODULE_PARM_DESC(vendor, "User specified USB idVendor (required)");
 100 module_param(product, ushort, 0);
 101 MODULE_PARM_DESC(product, "User specified USB idProduct (required)");
 102
 103 module_param(debug, bool, S_IRUGO | S_IWUSR);
 104 MODULE_PARM_DESC(debug, "Debug enabled or not");
 105
 106 module_param(safe, bool, 0);
 107 MODULE_PARM_DESC(safe, "Turn Safe Encapsulation On/Off");
 108
 109 module_param(padded, bool, 0);
 110 MODULE_PARM_DESC(padded, "Pad to full wMaxPacketSize On/Off");
 111
 112 #define CDC_DEVICE_CLASS                        0x02
 113
 114 #define CDC_INTERFACE_CLASS                     0x02
 115 #define CDC_INTERFACE_SUBCLASS                  0x06
 116
 117 #define LINEO_INTERFACE_CLASS                   0xff
 118
 119 #define LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFENET        0x01
 120 #define LINEO_SAFENET_CRC                       0x01
 121 #define LINEO_SAFENET_CRC_PADDED                0x02
 122
 123 #define LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL     0x02
 124 #define LINEO_SAFESERIAL_CRC                    0x01
 125 #define LINEO_SAFESERIAL_CRC_PADDED             0x02
 126
 127
 128 #define MY_USB_DEVICE(vend, prod, dc, ic, isc) \
 129         .match_flags = USB_DEVICE_ID_MATCH_DEVICE | \
 130                        USB_DEVICE_ID_MATCH_DEV_CLASS | \
 131                        USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_CLASS | \
 132                        USB_DEVICE_ID_MATCH_INT_SUBCLASS, \
 133         .idVendor = (vend), \
 134         .idProduct = (prod),\
 135         .bDeviceClass = (dc),\
 136         .bInterfaceClass = (ic), \
 137         .bInterfaceSubClass = (isc),
 138
 139 static struct usb_device_id id_table[] = {
 140         {MY_USB_DEVICE(0x49f, 0xffff, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Itsy */
 141         {MY_USB_DEVICE(0x3f0, 0x2101, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Calypso */
 142         {MY_USB_DEVICE(0x4dd, 0x8001, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Iris */
 143         {MY_USB_DEVICE(0x4dd, 0x8002, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Collie */
 144         {MY_USB_DEVICE(0x4dd, 0x8003, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Collie */
 145         {MY_USB_DEVICE(0x4dd, 0x8004, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Collie */
 146         {MY_USB_DEVICE(0x5f9, 0xffff, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},   /* Sharp tmp */
 147         /* extra null entry for module vendor/produc parameters */
 148         {MY_USB_DEVICE(0, 0, CDC_DEVICE_CLASS, LINEO_INTERFACE_CLASS, LINEO_INTERFACE_SUBCLASS_SAFESERIAL)},
 149         {}                      /* terminating entry  */
 150 };
 151
 152 MODULE_DEVICE_TABLE(usb, id_table);
 153
 154 static struct usb_driver safe_driver = {
 155         .name =         "safe_serial",
 156         .probe =        usb_serial_probe,
 157         .disconnect =   usb_serial_disconnect,
 158         .id_table =     id_table,
 159 };
 160
 161 static const __u16 crc10_table[256] = {
 162         0x000, 0x233, 0x255, 0x066, 0x299, 0x0aa, 0x0cc, 0x2ff,
 163         0x301, 0x132, 0x154, 0x367, 0x198, 0x3ab, 0x3cd, 0x1fe,
 164         0x031, 0x202, 0x264, 0x057, 0x2a8, 0x09b, 0x0fd, 0x2ce,
 165         0x330, 0x103, 0x165, 0x356, 0x1a9, 0x39a, 0x3fc, 0x1cf,
 166         0x062, 0x251, 0x237, 0x004, 0x2fb, 0x0c8, 0x0ae, 0x29d,
 167         0x363, 0x150, 0x136, 0x305, 0x1fa, 0x3c9, 0x3af, 0x19c,
 168         0x053, 0x260, 0x206, 0x035, 0x2ca, 0x0f9, 0x09f, 0x2ac,
 169         0x352, 0x161, 0x107, 0x334, 0x1cb, 0x3f8, 0x39e, 0x1ad,
 170         0x0c4, 0x2f7, 0x291, 0x0a2, 0x25d, 0x06e, 0x008, 0x23b,
 171         0x3c5, 0x1f6, 0x190, 0x3a3, 0x15c, 0x36f, 0x309, 0x13a,
 172         0x0f5, 0x2c6, 0x2a0, 0x093, 0x26c, 0x05f, 0x039, 0x20a,
 173         0x3f4, 0x1c7, 0x1a1, 0x392, 0x16d, 0x35e, 0x338, 0x10b,
 174         0x0a6, 0x295, 0x2f3, 0x0c0, 0x23f, 0x00c, 0x06a, 0x259,
 175         0x3a7, 0x194, 0x1f2, 0x3c1, 0x13e, 0x30d, 0x36b, 0x158,
 176         0x097, 0x2a4, 0x2c2, 0x0f1, 0x20e, 0x03d, 0x05b, 0x268,
 177         0x396, 0x1a5, 0x1c3, 0x3f0, 0x10f, 0x33c, 0x35a, 0x169,
 178         0x188, 0x3bb, 0x3dd, 0x1ee, 0x311, 0x122, 0x144, 0x377,
 179         0x289, 0x0ba, 0x0dc, 0x2ef, 0x010, 0x223, 0x245, 0x076,
 180         0x1b9, 0x38a, 0x3ec, 0x1df, 0x320, 0x113, 0x175, 0x346,
 181         0x2b8, 0x08b, 0x0ed, 0x2de, 0x021, 0x212, 0x274, 0x047,
 182         0x1ea, 0x3d9, 0x3bf, 0x18c, 0x373, 0x140, 0x126, 0x315,
 183         0x2eb, 0x0d8, 0x0be, 0x28d, 0x072, 0x241, 0x227, 0x014,
 184         0x1db, 0x3e8, 0x38e, 0x1bd, 0x342, 0x171, 0x117, 0x324,
 185         0x2da, 0x0e9, 0x08f, 0x2bc, 0x043, 0x270, 0x216, 0x025,
 186         0x14c, 0x37f, 0x319, 0x12a, 0x3d5, 0x1e6, 0x180, 0x3b3,
 187         0x24d, 0x07e, 0x018, 0x22b, 0x0d4, 0x2e7, 0x281, 0x0b2,
 188         0x17d, 0x34e, 0x328, 0x11b, 0x3e4, 0x1d7, 0x1b1, 0x382,
 189         0x27c, 0x04f, 0x029, 0x21a, 0x0e5, 0x2d6, 0x2b0, 0x083,
 190         0x12e, 0x31d, 0x37b, 0x148, 0x3b7, 0x184, 0x1e2, 0x3d1,
 191         0x22f, 0x01c, 0x07a, 0x249, 0x0b6, 0x285, 0x2e3, 0x0d0,
 192         0x11f, 0x32c, 0x34a, 0x179, 0x386, 0x1b5, 0x1d3, 0x3e0,
 193         0x21e, 0x02d, 0x04b, 0x278, 0x087, 0x2b4, 0x2d2, 0x0e1,
 194 };
 195
 196 #define CRC10_INITFCS     0x000 /* Initial FCS value */
 197 #define CRC10_GOODFCS     0x000 /* Good final FCS value */
 198 #define CRC10_FCS(fcs, c) ((((fcs) << 8) & 0x3ff) ^ crc10_table[((fcs) >> 2) & 0xff] ^ (c))
 199
 200 /**
 201  * fcs_compute10 - memcpy and calculate 10 bit CRC across buffer
 202  * @sp: pointer to buffer
 203  * @len: number of bytes
 204  * @fcs: starting FCS
 205  *
 206  * Perform a memcpy and calculate fcs using ppp 10bit CRC algorithm. Return
 207  * new 10 bit FCS.
 208  */
 209 static __u16 __inline__ fcs_compute10(unsigned char *sp, int len, __u16 fcs)
 210 {
 211         for (; len-- > 0; fcs = CRC10_FCS(fcs, *sp++));
 212         return fcs;
 213 }
 214
 215 static void safe_process_read_urb(struct urb *urb)
 216 {
 217         struct usb_serial_port *port = urb->context;
 218         unsigned char *data = urb->transfer_buffer;
 219         unsigned char length = urb->actual_length;
 220         int actual_length;
 221         struct tty_struct *tty;
 222         __u16 fcs;
 223
 224         if (!length)
 225                 return;
 226
 227         tty = tty_port_tty_get(&port->port);
 228         if (!tty)
 229                 return;
 230
 231         if (!safe)
 232                 goto out;
 233
 234         fcs = fcs_compute10(data, length, CRC10_INITFCS);
 235         if (fcs) {
 236                 dev_err(&port->dev, "%s - bad CRC %x\n", __func__, fcs);
 237                 goto err;
 238         }
 239
 240         actual_length = data[length - 2] >> 2;
 241         if (actual_length > (length - 2)) {
 242                 dev_err(&port->dev, "%s - inconsistent lengths %d:%d\n",
 243                                 __func__, actual_length, length);
 244                 goto err;
 245         }
 246         dev_info(&urb->dev->dev, "%s - actual: %d\n", __func__, actual_length);
 247         length = actual_length;
 248 out:
 249         tty_insert_flip_string(tty, data, length);
 250         tty_flip_buffer_push(tty);
 251 err:
 252         tty_kref_put(tty);
 253 }
 254
 255 static int safe_prepare_write_buffer(struct usb_serial_port *port,
 256                                                 void *dest, size_t size)
 257 {
 258         unsigned char *buf = dest;
 259         int count;
 260         int trailer_len;
 261         int pkt_len;
 262         __u16 fcs;
 263
 264         trailer_len = safe ? 2 : 0;
 265
 266         count = kfifo_out_locked(&port->write_fifo, buf, size - trailer_len,
 267                                                                 &port->lock);
 268         if (!safe)
 269                 return count;
 270
 271         /* pad if necessary */
 272         if (padded) {
 273                 pkt_len = size;
 274                 memset(buf + count, '0', pkt_len - count - trailer_len);
 275         } else {
 276                 pkt_len = count + trailer_len;
 277         }
 278
 279         /* set count */
 280         buf[pkt_len - 2] = count << 2;
 281         buf[pkt_len - 1] = 0;
 282
 283         /* compute fcs and insert into trailer */
 284         fcs = fcs_compute10(buf, pkt_len, CRC10_INITFCS);
 285         buf[pkt_len - 2] |= fcs >> 8;
 286         buf[pkt_len - 1] |= fcs & 0xff;
 287
 288         return pkt_len;
 289 }
 290
 291 static int safe_startup(struct usb_serial *serial)
 292 {
 293         switch (serial->interface->cur_altsetting->desc.bInterfaceProtocol) {
 294         case LINEO_SAFESERIAL_CRC:
 295                 break;
 296         case LINEO_SAFESERIAL_CRC_PADDED:
 297                 padded = 1;
 298                 break;
 299         default:
 300                 return -EINVAL;
 301         }
 302         return 0;
 303 }
 304
 305 static struct usb_serial_driver safe_device = {
 306         .driver = {
 307                 .owner =        THIS_MODULE,
 308                 .name =         "safe_serial",
 309         },
 310         .id_table =             id_table,
 311         .num_ports =            1,
 312         .process_read_urb =     safe_process_read_urb,
 313         .prepare_write_buffer = safe_prepare_write_buffer,
 314         .attach =               safe_startup,
 315 };
 316
 317 static struct usb_serial_driver * const serial_drivers[] = {
 318         &safe_device, NULL
 319 };
 320
 321 static int __init safe_init(void)
 322 {
 323         int i;
 324
 325         printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": " DRIVER_VERSION ":"
 326                DRIVER_DESC "\n");
 327
 328         /* if we have vendor / product parameters patch them into id list */
 329         if (vendor || product) {
 330                 printk(KERN_INFO KBUILD_MODNAME ": vendor: %x product: %x\n",
 331                        vendor, product);
 332
 333                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(id_table); i++) {
 334                         if (!id_table[i].idVendor && !id_table[i].idProduct) {
 335                                 id_table[i].idVendor = vendor;
 336                                 id_table[i].idProduct = product;
 337                                 break;
 338                         }
 339                 }
 340         }
 341
 342         return usb_serial_register_drivers(&safe_driver, serial_drivers);
 343 }
 344
 345 static void __exit safe_exit(void)
 346 {
 347         usb_serial_deregister_drivers(&safe_driver, serial_drivers);
 348 }
 349
 350 module_init(safe_init);
 351 module_exit(safe_exit);