]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.2.git/blob - contrib/ntp/ntpd/refclock_nmea.c
Upgrade NTP to 4.2.8p4.
[FreeBSD/releng/10.2.git] / contrib / ntp / ntpd / refclock_nmea.c
1 /*
2  * refclock_nmea.c - clock driver for an NMEA GPS CLOCK
3  *              Michael Petry Jun 20, 1994
4  *               based on refclock_heathn.c
5  *
6  * Updated to add support for Accord GPS Clock
7  *              Venu Gopal Dec 05, 2007
8  *              neo.venu@gmail.com, venugopal_d@pgad.gov.in
9  *
10  * Updated to process 'time1' fudge factor
11  *              Venu Gopal May 05, 2008
12  *
13  * Converted to common PPSAPI code, separate PPS fudge time1
14  * from serial timecode fudge time2.
15  *              Dave Hart July 1, 2009
16  *              hart@ntp.org, davehart@davehart.com
17  */
18
19 #ifdef HAVE_CONFIG_H
20 #include <config.h>
21 #endif
22
23 #include "ntp_types.h"
24
25 #if defined(REFCLOCK) && defined(CLOCK_NMEA)
26
27 #define NMEA_WRITE_SUPPORT 0 /* no write support at the moment */
28
29 #include <sys/stat.h>
30 #include <stdio.h>
31 #include <ctype.h>
32 #ifdef HAVE_SYS_SOCKET_H
33 #include <sys/socket.h>
34 #endif
35
36 #include "ntpd.h"
37 #include "ntp_io.h"
38 #include "ntp_unixtime.h"
39 #include "ntp_refclock.h"
40 #include "ntp_stdlib.h"
41 #include "ntp_calendar.h"
42 #include "timespecops.h"
43
44 #ifdef HAVE_PPSAPI
45 # include "ppsapi_timepps.h"
46 # include "refclock_atom.h"
47 #endif /* HAVE_PPSAPI */
48
49
50 /*
51  * This driver supports NMEA-compatible GPS receivers
52  *
53  * Prototype was refclock_trak.c, Thanks a lot.
54  *
55  * The receiver used spits out the NMEA sentences for boat navigation.
56  * And you thought it was an information superhighway.  Try a raging river
57  * filled with rapids and whirlpools that rip away your data and warp time.
58  *
59  * If HAVE_PPSAPI is defined code to use the PPSAPI will be compiled in.
60  * On startup if initialization of the PPSAPI fails, it will fall back
61  * to the "normal" timestamps.
62  *
63  * The PPSAPI part of the driver understands fudge flag2 and flag3. If
64  * flag2 is set, it will use the clear edge of the pulse. If flag3 is
65  * set, kernel hardpps is enabled.
66  *
67  * GPS sentences other than RMC (the default) may be enabled by setting
68  * the relevent bits of 'mode' in the server configuration line
69  * server 127.127.20.x mode X
70  * 
71  * bit 0 - enables RMC (1)
72  * bit 1 - enables GGA (2)
73  * bit 2 - enables GLL (4)
74  * bit 3 - enables ZDA (8) - Standard Time & Date
75  * bit 3 - enables ZDG (8) - Accord GPS Clock's custom sentence with GPS time 
76  *                           very close to standard ZDA
77  * 
78  * Multiple sentences may be selected except when ZDG/ZDA is selected.
79  *
80  * bit 4/5/6 - selects the baudrate for serial port :
81  *              0 for 4800 (default) 
82  *              1 for 9600 
83  *              2 for 19200 
84  *              3 for 38400 
85  *              4 for 57600 
86  *              5 for 115200 
87  */
88 #define NMEA_MESSAGE_MASK       0x0000FF0FU
89 #define NMEA_BAUDRATE_MASK      0x00000070U
90 #define NMEA_BAUDRATE_SHIFT     4
91
92 #define NMEA_DELAYMEAS_MASK     0x80
93 #define NMEA_EXTLOG_MASK        0x00010000U
94 #define NMEA_DATETRUST_MASK     0x02000000U
95
96 #define NMEA_PROTO_IDLEN        5       /* tag name must be at least 5 chars */
97 #define NMEA_PROTO_MINLEN       6       /* min chars in sentence, excluding CS */
98 #define NMEA_PROTO_MAXLEN       80      /* max chars in sentence, excluding CS */
99 #define NMEA_PROTO_FIELDS       32      /* not official; limit on fields per record */
100
101 /*
102  * We check the timecode format and decode its contents.  We only care
103  * about a few of them, the most important being the $GPRMC format:
104  *
105  * $GPRMC,hhmmss,a,fddmm.xx,n,dddmmm.xx,w,zz.z,yyy.,ddmmyy,dd,v*CC
106  *
107  * mode (0,1,2,3) selects sentence ANY/ALL, RMC, GGA, GLL, ZDA
108  * $GPGLL,3513.8385,S,14900.7851,E,232420.594,A*21
109  * $GPGGA,232420.59,3513.8385,S,14900.7851,E,1,05,3.4,00519,M,,,,*3F
110  * $GPRMC,232418.19,A,3513.8386,S,14900.7853,E,00.0,000.0,121199,12.,E*77
111  *
112  * Defining GPZDA to support Standard Time & Date
113  * sentence. The sentence has the following format 
114  *  
115  *  $--ZDA,HHMMSS.SS,DD,MM,YYYY,TH,TM,*CS<CR><LF>
116  *
117  *  Apart from the familiar fields, 
118  *  'TH'    Time zone Hours
119  *  'TM'    Time zone Minutes
120  *
121  * Defining GPZDG to support Accord GPS Clock's custom NMEA 
122  * sentence. The sentence has the following format 
123  *  
124  *  $GPZDG,HHMMSS.S,DD,MM,YYYY,AA.BB,V*CS<CR><LF>
125  *
126  *  It contains the GPS timestamp valid for next PPS pulse.
127  *  Apart from the familiar fields, 
128  *  'AA.BB' denotes the signal strength( should be < 05.00 ) 
129  *  'V'     denotes the GPS sync status : 
130  *         '0' indicates INVALID time, 
131  *         '1' indicates accuracy of +/-20 ms
132  *         '2' indicates accuracy of +/-100 ns
133  *
134  * Defining PGRMF for Garmin GPS Fix Data
135  * $PGRMF,WN,WS,DATE,TIME,LS,LAT,LAT_DIR,LON,LON_DIR,MODE,FIX,SPD,DIR,PDOP,TDOP
136  * WN  -- GPS week number (weeks since 1980-01-06, mod 1024)
137  * WS  -- GPS seconds in week
138  * LS  -- GPS leap seconds, accumulated ( UTC + LS == GPS )
139  * FIX -- Fix type: 0=nofix, 1=2D, 2=3D
140  * DATE/TIME are standard date/time strings in UTC time scale
141  *
142  * The GPS time can be used to get the full century for the truncated
143  * date spec.
144  */
145
146 /*
147  * Definitions
148  */
149 #define DEVICE          "/dev/gps%d"    /* GPS serial device */
150 #define PPSDEV          "/dev/gpspps%d" /* PPSAPI device override */
151 #define SPEED232        B4800   /* uart speed (4800 bps) */
152 #define PRECISION       (-9)    /* precision assumed (about 2 ms) */
153 #define PPS_PRECISION   (-20)   /* precision assumed (about 1 us) */
154 #define REFID           "GPS\0" /* reference id */
155 #define DESCRIPTION     "NMEA GPS Clock" /* who we are */
156 #ifndef O_NOCTTY
157 #define M_NOCTTY        0
158 #else
159 #define M_NOCTTY        O_NOCTTY
160 #endif
161 #ifndef O_NONBLOCK
162 #define M_NONBLOCK      0
163 #else
164 #define M_NONBLOCK      O_NONBLOCK
165 #endif
166 #define PPSOPENMODE     (O_RDWR | M_NOCTTY | M_NONBLOCK)
167
168 /* NMEA sentence array indexes for those we use */
169 #define NMEA_GPRMC      0       /* recommended min. nav. */
170 #define NMEA_GPGGA      1       /* fix and quality */
171 #define NMEA_GPGLL      2       /* geo. lat/long */
172 #define NMEA_GPZDA      3       /* date/time */
173 /*
174  * $GPZDG is a proprietary sentence that violates the spec, by not
175  * using $P and an assigned company identifier to prefix the sentence
176  * identifier.  When used with this driver, the system needs to be
177  * isolated from other NTP networks, as it operates in GPS time, not
178  * UTC as is much more common.  GPS time is >15 seconds different from
179  * UTC due to not respecting leap seconds since 1970 or so.  Other
180  * than the different timebase, $GPZDG is similar to $GPZDA.
181  */
182 #define NMEA_GPZDG      4
183 #define NMEA_PGRMF      5
184 #define NMEA_ARRAY_SIZE (NMEA_PGRMF + 1)
185
186 /*
187  * Sentence selection mode bits
188  */
189 #define USE_GPRMC               0x00000001u
190 #define USE_GPGGA               0x00000002u
191 #define USE_GPGLL               0x00000004u
192 #define USE_GPZDA               0x00000008u
193 #define USE_PGRMF               0x00000100u
194
195 /* mapping from sentence index to controlling mode bit */
196 static const u_int32 sentence_mode[NMEA_ARRAY_SIZE] =
197 {
198         USE_GPRMC,
199         USE_GPGGA,
200         USE_GPGLL,
201         USE_GPZDA,
202         USE_GPZDA,
203         USE_PGRMF
204 };
205
206 /* date formats we support */
207 enum date_fmt {
208         DATE_1_DDMMYY,  /* use 1 field  with 2-digit year */
209         DATE_3_DDMMYYYY /* use 3 fields with 4-digit year */
210 };
211
212 /* results for 'field_init()'
213  *
214  * Note: If a checksum is present, the checksum test must pass OK or the
215  * sentence is tagged invalid.
216  */
217 #define CHECK_EMPTY  -1 /* no data                      */
218 #define CHECK_INVALID 0 /* not a valid NMEA sentence    */
219 #define CHECK_VALID   1 /* valid but without checksum   */
220 #define CHECK_CSVALID 2 /* valid with checksum OK       */
221
222 /*
223  * Unit control structure
224  */
225 typedef struct {
226 #ifdef HAVE_PPSAPI
227         struct refclock_atom atom; /* PPSAPI structure */
228         int     ppsapi_fd;      /* fd used with PPSAPI */
229         u_char  ppsapi_tried;   /* attempt PPSAPI once */
230         u_char  ppsapi_lit;     /* time_pps_create() worked */
231         u_char  ppsapi_gate;    /* system is on PPS */
232 #endif /* HAVE_PPSAPI */
233         u_char  gps_time;       /* use GPS time, not UTC */
234         u_short century_cache;  /* cached current century */
235         l_fp    last_reftime;   /* last processed reference stamp */
236         short   epoch_warp;     /* last epoch warp, for logging */
237         /* tally stats, reset each poll cycle */
238         struct
239         {
240                 u_int total;
241                 u_int accepted;
242                 u_int rejected;   /* GPS said not enough signal */
243                 u_int malformed;  /* Bad checksum, invalid date or time */
244                 u_int filtered;   /* mode bits, not GPZDG, same second */
245                 u_int pps_used;
246         }       
247                 tally;
248         /* per sentence checksum seen flag */
249         u_char  cksum_type[NMEA_ARRAY_SIZE];
250 } nmea_unit;
251
252 /*
253  * helper for faster field access
254  */
255 typedef struct {
256         char  *base;    /* buffer base          */
257         char  *cptr;    /* current field ptr    */
258         int    blen;    /* buffer length        */
259         int    cidx;    /* current field index  */
260 } nmea_data;
261
262 /*
263  * NMEA gps week/time information
264  * This record contains the number of weeks since 1980-01-06 modulo
265  * 1024, the seconds elapsed since start of the week, and the number of
266  * leap seconds that are the difference between GPS and UTC time scale.
267  */
268 typedef struct {
269         u_int32 wt_time;        /* seconds since weekstart */
270         u_short wt_week;        /* week number */
271         short   wt_leap;        /* leap seconds */
272 } gps_weektm;
273
274 /*
275  * The GPS week time scale starts on Sunday, 1980-01-06. We need the
276  * rata die number of this day.
277  */
278 #ifndef DAY_GPS_STARTS
279 #define DAY_GPS_STARTS 722820
280 #endif
281
282 /*
283  * Function prototypes
284  */
285 static  void    nmea_init       (void);
286 static  int     nmea_start      (int, struct peer *);
287 static  void    nmea_shutdown   (int, struct peer *);
288 static  void    nmea_receive    (struct recvbuf *);
289 static  void    nmea_poll       (int, struct peer *);
290 #ifdef HAVE_PPSAPI
291 static  void    nmea_control    (int, const struct refclockstat *,
292                                  struct refclockstat *, struct peer *);
293 #define         NMEA_CONTROL    nmea_control
294 #else
295 #define         NMEA_CONTROL    noentry
296 #endif /* HAVE_PPSAPI */
297 static  void    nmea_timer      (int, struct peer *);
298
299 /* parsing helpers */
300 static int      field_init      (nmea_data * data, char * cp, int len);
301 static char *   field_parse     (nmea_data * data, int fn);
302 static void     field_wipe      (nmea_data * data, ...);
303 static u_char   parse_qual      (nmea_data * data, int idx,
304                                  char tag, int inv);
305 static int      parse_time      (struct calendar * jd, long * nsec,
306                                  nmea_data *, int idx);
307 static int      parse_date      (struct calendar *jd, nmea_data*,
308                                  int idx, enum date_fmt fmt);
309 static int      parse_weekdata  (gps_weektm *, nmea_data *,
310                                  int weekidx, int timeidx, int leapidx);
311 /* calendar / date helpers */
312 static int      unfold_day      (struct calendar * jd, u_int32 rec_ui);
313 static int      unfold_century  (struct calendar * jd, u_int32 rec_ui);
314 static int      gpsfix_century  (struct calendar * jd, const gps_weektm * wd,
315                                  u_short * ccentury);
316 static l_fp     eval_gps_time   (struct peer * peer, const struct calendar * gpst,
317                                  const struct timespec * gpso, const l_fp * xrecv);
318
319 static int      nmead_open      (const char * device);
320 static void     save_ltc        (struct refclockproc * const, const char * const,
321                                  size_t);
322
323 /*
324  * If we want the driver to ouput sentences, too: re-enable the send
325  * support functions by defining NMEA_WRITE_SUPPORT to non-zero...
326  */
327 #if NMEA_WRITE_SUPPORT
328
329 static  void gps_send(int, const char *, struct peer *);
330 # ifdef SYS_WINNT
331 #  undef write  /* ports/winnt/include/config.h: #define write _write */
332 extern int async_write(int, const void *, unsigned int);
333 #  define write(fd, data, octets)       async_write(fd, data, octets)
334 # endif /* SYS_WINNT */
335
336 #endif /* NMEA_WRITE_SUPPORT */
337
338 static int32_t g_gpsMinBase;
339 static int32_t g_gpsMinYear;
340
341 /*
342  * -------------------------------------------------------------------
343  * Transfer vector
344  * -------------------------------------------------------------------
345  */
346 struct refclock refclock_nmea = {
347         nmea_start,             /* start up driver */
348         nmea_shutdown,          /* shut down driver */
349         nmea_poll,              /* transmit poll message */
350         NMEA_CONTROL,           /* fudge control */
351         nmea_init,              /* initialize driver */
352         noentry,                /* buginfo */
353         nmea_timer              /* called once per second */
354 };
355
356 /*
357  * -------------------------------------------------------------------
358  * nmea_init - initialise data
359  *
360  * calculates a few runtime constants that cannot be made compile time
361  * constants.
362  * -------------------------------------------------------------------
363  */
364 static void
365 nmea_init(void)
366 {
367         struct calendar date;
368
369         /* - calculate min. base value for GPS epoch & century unfolding 
370          * This assumes that the build system was roughly in sync with
371          * the world, and that really synchronising to a time before the
372          * program was created would be unsafe or insane. If the build
373          * date cannot be stablished, at least use the start of GPS
374          * (1980-01-06) as minimum, because GPS can surely NOT
375          * synchronise beyond it's own big bang. We add a little safety
376          * margin for the fuzziness of the build date, which is in an
377          * undefined time zone. */
378         if (ntpcal_get_build_date(&date))
379                 g_gpsMinBase = ntpcal_date_to_rd(&date) - 2;
380         else
381                 g_gpsMinBase = 0;
382
383         if (g_gpsMinBase < DAY_GPS_STARTS)
384                 g_gpsMinBase = DAY_GPS_STARTS;
385
386         ntpcal_rd_to_date(&date, g_gpsMinBase);
387         g_gpsMinYear  = date.year;
388         g_gpsMinBase -= DAY_NTP_STARTS;
389 }
390
391 /*
392  * -------------------------------------------------------------------
393  * nmea_start - open the GPS devices and initialize data for processing
394  *
395  * return 0 on error, 1 on success. Even on error the peer structures
396  * must be in a state that permits 'nmea_shutdown()' to clean up all
397  * resources, because it will be called immediately to do so.
398  * -------------------------------------------------------------------
399  */
400 static int
401 nmea_start(
402         int             unit,
403         struct peer *   peer
404         )
405 {
406         struct refclockproc * const     pp = peer->procptr;
407         nmea_unit * const               up = emalloc_zero(sizeof(*up));
408         char                            device[20];
409         size_t                          devlen;
410         u_int32                         rate;
411         int                             baudrate;
412         const char *                    baudtext;
413
414
415         /* Get baudrate choice from mode byte bits 4/5/6 */
416         rate = (peer->ttl & NMEA_BAUDRATE_MASK) >> NMEA_BAUDRATE_SHIFT;
417
418         switch (rate) {
419         case 0:
420                 baudrate = SPEED232;
421                 baudtext = "4800";
422                 break;
423         case 1:
424                 baudrate = B9600;
425                 baudtext = "9600";
426                 break;
427         case 2:
428                 baudrate = B19200;
429                 baudtext = "19200";
430                 break;
431         case 3:
432                 baudrate = B38400;
433                 baudtext = "38400";
434                 break;
435 #ifdef B57600
436         case 4:
437                 baudrate = B57600;
438                 baudtext = "57600";
439                 break;
440 #endif
441 #ifdef B115200
442         case 5:
443                 baudrate = B115200;
444                 baudtext = "115200";
445                 break;
446 #endif
447         default:
448                 baudrate = SPEED232;
449                 baudtext = "4800 (fallback)";
450                 break;
451         }
452
453         /* Allocate and initialize unit structure */
454         pp->unitptr = (caddr_t)up;
455         pp->io.fd = -1;
456         pp->io.clock_recv = nmea_receive;
457         pp->io.srcclock = peer;
458         pp->io.datalen = 0;
459         /* force change detection on first valid message */
460         memset(&up->last_reftime, 0xFF, sizeof(up->last_reftime));
461         /* force checksum on GPRMC, see below */
462         up->cksum_type[NMEA_GPRMC] = CHECK_CSVALID;
463 #ifdef HAVE_PPSAPI
464         up->ppsapi_fd = -1;
465 #endif
466         ZERO(up->tally);
467
468         /* Initialize miscellaneous variables */
469         peer->precision = PRECISION;
470         pp->clockdesc = DESCRIPTION;
471         memcpy(&pp->refid, REFID, 4);
472
473         /* Open serial port. Use CLK line discipline, if available. */
474         devlen = snprintf(device, sizeof(device), DEVICE, unit);
475         if (devlen >= sizeof(device)) {
476                 msyslog(LOG_ERR, "%s clock device name too long",
477                         refnumtoa(&peer->srcadr));
478                 return FALSE; /* buffer overflow */
479         }
480         pp->io.fd = refclock_open(device, baudrate, LDISC_CLK);
481         if (0 >= pp->io.fd) {
482                 pp->io.fd = nmead_open(device);
483                 if (-1 == pp->io.fd)
484                         return FALSE;
485         }
486         LOGIF(CLOCKINFO, (LOG_NOTICE, "%s serial %s open at %s bps",
487               refnumtoa(&peer->srcadr), device, baudtext));
488
489         /* succeed if this clock can be added */
490         return io_addclock(&pp->io) != 0;
491 }
492
493
494 /*
495  * -------------------------------------------------------------------
496  * nmea_shutdown - shut down a GPS clock
497  * 
498  * NOTE this routine is called after nmea_start() returns failure,
499  * as well as during a normal shutdown due to ntpq :config unpeer.
500  * -------------------------------------------------------------------
501  */
502 static void
503 nmea_shutdown(
504         int           unit,
505         struct peer * peer
506         )
507 {
508         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
509         nmea_unit           * const up = (nmea_unit *)pp->unitptr;
510
511         UNUSED_ARG(unit);
512
513         if (up != NULL) {
514 #ifdef HAVE_PPSAPI
515                 if (up->ppsapi_lit)
516                         time_pps_destroy(up->atom.handle);
517                 if (up->ppsapi_tried && up->ppsapi_fd != pp->io.fd)
518                         close(up->ppsapi_fd);
519 #endif
520                 free(up);
521         }
522         pp->unitptr = (caddr_t)NULL;
523         if (-1 != pp->io.fd)
524                 io_closeclock(&pp->io);
525         pp->io.fd = -1;
526 }
527
528 /*
529  * -------------------------------------------------------------------
530  * nmea_control - configure fudge params
531  * -------------------------------------------------------------------
532  */
533 #ifdef HAVE_PPSAPI
534 static void
535 nmea_control(
536         int                         unit,
537         const struct refclockstat * in_st,
538         struct refclockstat       * out_st,
539         struct peer               * peer
540         )
541 {
542         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
543         nmea_unit           * const up = (nmea_unit *)pp->unitptr;
544
545         char   device[32];
546         size_t devlen;
547         
548         UNUSED_ARG(in_st);
549         UNUSED_ARG(out_st);
550
551         /*
552          * PPS control
553          *
554          * If /dev/gpspps$UNIT can be opened that will be used for
555          * PPSAPI.  Otherwise, the GPS serial device /dev/gps$UNIT
556          * already opened is used for PPSAPI as well. (This might not
557          * work, in which case the PPS API remains unavailable...)
558          */
559
560         /* Light up the PPSAPI interface if not yet attempted. */
561         if ((CLK_FLAG1 & pp->sloppyclockflag) && !up->ppsapi_tried) {
562                 up->ppsapi_tried = TRUE;
563                 devlen = snprintf(device, sizeof(device), PPSDEV, unit);
564                 if (devlen < sizeof(device)) {
565                         up->ppsapi_fd = open(device, PPSOPENMODE,
566                                              S_IRUSR | S_IWUSR);
567                 } else {
568                         up->ppsapi_fd = -1;
569                         msyslog(LOG_ERR, "%s PPS device name too long",
570                                 refnumtoa(&peer->srcadr));
571                 }
572                 if (-1 == up->ppsapi_fd)
573                         up->ppsapi_fd = pp->io.fd;      
574                 if (refclock_ppsapi(up->ppsapi_fd, &up->atom)) {
575                         /* use the PPS API for our own purposes now. */
576                         up->ppsapi_lit = refclock_params(
577                                 pp->sloppyclockflag, &up->atom);
578                         if (!up->ppsapi_lit) {
579                                 /* failed to configure, drop PPS unit */
580                                 time_pps_destroy(up->atom.handle);
581                                 msyslog(LOG_WARNING,
582                                         "%s set PPSAPI params fails",
583                                         refnumtoa(&peer->srcadr));                              
584                         }
585                         /* note: the PPS I/O handle remains valid until
586                          * flag1 is cleared or the clock is shut down. 
587                          */
588                 } else {
589                         msyslog(LOG_WARNING,
590                                 "%s flag1 1 but PPSAPI fails",
591                                 refnumtoa(&peer->srcadr));
592                 }
593         }
594
595         /* shut down PPS API if activated */
596         if (!(CLK_FLAG1 & pp->sloppyclockflag) && up->ppsapi_tried) {
597                 /* shutdown PPS API */
598                 if (up->ppsapi_lit)
599                         time_pps_destroy(up->atom.handle);
600                 up->atom.handle = 0;
601                 /* close/drop PPS fd */
602                 if (up->ppsapi_fd != pp->io.fd)
603                         close(up->ppsapi_fd);
604                 up->ppsapi_fd = -1;
605
606                 /* clear markers and peer items */
607                 up->ppsapi_gate  = FALSE;
608                 up->ppsapi_lit   = FALSE;
609                 up->ppsapi_tried = FALSE;
610
611                 peer->flags &= ~FLAG_PPS;
612                 peer->precision = PRECISION;
613         }
614 }
615 #endif  /* HAVE_PPSAPI */
616
617 /*
618  * -------------------------------------------------------------------
619  * nmea_timer - called once per second
620  *              this only polls (older?) Oncore devices now
621  *
622  * Usually 'nmea_receive()' can get a timestamp every second, but at
623  * least one Motorola unit needs prompting each time. Doing so in
624  * 'nmea_poll()' gives only one sample per poll cycle, which actually
625  * defeats the purpose of the median filter. Polling once per second
626  * seems a much better idea.
627  * -------------------------------------------------------------------
628  */
629 static void
630 nmea_timer(
631         int           unit,
632         struct peer * peer
633         )
634 {
635 #if NMEA_WRITE_SUPPORT
636     
637         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
638
639         UNUSED_ARG(unit);
640
641         if (-1 != pp->io.fd) /* any mode bits to evaluate here? */
642                 gps_send(pp->io.fd, "$PMOTG,RMC,0000*1D\r\n", peer);
643 #else
644         
645         UNUSED_ARG(unit);
646         UNUSED_ARG(peer);
647         
648 #endif /* NMEA_WRITE_SUPPORT */
649 }
650
651 #ifdef HAVE_PPSAPI
652 /*
653  * -------------------------------------------------------------------
654  * refclock_ppsrelate(...) -- correlate with PPS edge
655  *
656  * This function is used to correlate a receive time stamp and a
657  * reference time with a PPS edge time stamp. It applies the necessary
658  * fudges (fudge1 for PPS, fudge2 for receive time) and then tries to
659  * move the receive time stamp to the corresponding edge. This can warp
660  * into future, if a transmission delay of more than 500ms is not
661  * compensated with a corresponding fudge time2 value, because then the
662  * next PPS edge is nearer than the last. (Similiar to what the PPS ATOM
663  * driver does, but we deal with full time stamps here, not just phase
664  * shift information.) Likewise, a negative fudge time2 value must be
665  * used if the reference time stamp correlates with the *following* PPS
666  * pulse.
667  *
668  * Note that the receive time fudge value only needs to move the receive
669  * stamp near a PPS edge but that close proximity is not required;
670  * +/-100ms precision should be enough. But since the fudge value will
671  * probably also be used to compensate the transmission delay when no
672  * PPS edge can be related to the time stamp, it's best to get it as
673  * close as possible.
674  *
675  * It should also be noted that the typical use case is matching to the
676  * preceeding edge, as most units relate their sentences to the current
677  * second.
678  *
679  * The function returns PPS_RELATE_NONE (0) if no PPS edge correlation
680  * can be fixed; PPS_RELATE_EDGE (1) when a PPS edge could be fixed, but
681  * the distance to the reference time stamp is too big (exceeds
682  * +/-400ms) and the ATOM driver PLL cannot be used to fix the phase;
683  * and PPS_RELATE_PHASE (2) when the ATOM driver PLL code can be used.
684  *
685  * On output, the receive time stamp is replaced with the corresponding
686  * PPS edge time if a fix could be made; the PPS fudge is updated to
687  * reflect the proper fudge time to apply. (This implies that
688  * 'refclock_process_offset()' must be used!)
689  * -------------------------------------------------------------------
690  */
691 #define PPS_RELATE_NONE  0      /* no pps correlation possible    */
692 #define PPS_RELATE_EDGE  1      /* recv time fixed, no phase lock */
693 #define PPS_RELATE_PHASE 2      /* recv time fixed, phase lock ok */
694
695 static int
696 refclock_ppsrelate(
697         const struct refclockproc  * pp     ,   /* for sanity     */
698         const struct refclock_atom * ap     ,   /* for PPS io     */
699         const l_fp                 * reftime ,
700         l_fp                       * rd_stamp,  /* i/o read stamp */
701         double                       pp_fudge,  /* pps fudge      */
702         double                     * rd_fudge   /* i/o read fudge */
703         )
704 {
705         pps_info_t      pps_info;
706         struct timespec timeout;
707         l_fp            pp_stamp, pp_delta;
708         double          delta, idelta;
709
710         if (pp->leap == LEAP_NOTINSYNC)
711                 return PPS_RELATE_NONE; /* clock is insane, no chance */
712
713         ZERO(timeout);
714         ZERO(pps_info);
715         if (time_pps_fetch(ap->handle, PPS_TSFMT_TSPEC,
716                            &pps_info, &timeout) < 0)
717                 return PPS_RELATE_NONE; /* can't get time stamps */
718
719         /* get last active PPS edge before receive */
720         if (ap->pps_params.mode & PPS_CAPTUREASSERT)
721                 timeout = pps_info.assert_timestamp;
722         else if (ap->pps_params.mode & PPS_CAPTURECLEAR)
723                 timeout = pps_info.clear_timestamp;
724         else
725                 return PPS_RELATE_NONE; /* WHICH edge, please?!? */
726
727         /* get delta between receive time and PPS time */
728         pp_stamp = tspec_stamp_to_lfp(timeout);
729         pp_delta = *rd_stamp;
730         L_SUB(&pp_delta, &pp_stamp);
731         LFPTOD(&pp_delta, delta);
732         delta += pp_fudge - *rd_fudge;
733         if (fabs(delta) > 1.5)
734                 return PPS_RELATE_NONE; /* PPS timeout control */
735         
736         /* eventually warp edges, check phase */
737         idelta    = floor(delta + 0.5);
738         pp_fudge -= idelta;
739         delta    -= idelta;
740         if (fabs(delta) > 0.45)
741                 return PPS_RELATE_NONE; /* dead band control */
742
743         /* we actually have a PPS edge to relate with! */
744         *rd_stamp = pp_stamp;
745         *rd_fudge = pp_fudge;
746
747         /* if whole system out-of-sync, do not try to PLL */
748         if (sys_leap == LEAP_NOTINSYNC)
749                 return PPS_RELATE_EDGE; /* cannot PLL with atom code */
750
751         /* check against reftime if ATOM PLL can be used */
752         pp_delta = *reftime;
753         L_SUB(&pp_delta, &pp_stamp);
754         LFPTOD(&pp_delta, delta);
755         delta += pp_fudge;
756         if (fabs(delta) > 0.45)
757                 return PPS_RELATE_EDGE; /* cannot PLL with atom code */
758
759         /* all checks passed, gets an AAA rating here! */
760         return PPS_RELATE_PHASE; /* can PLL with atom code */
761 }
762 #endif  /* HAVE_PPSAPI */
763
764 /*
765  * -------------------------------------------------------------------
766  * nmea_receive - receive data from the serial interface
767  *
768  * This is the workhorse for NMEA data evaluation:
769  *
770  * + it checks all NMEA data, and rejects sentences that are not valid
771  *   NMEA sentences
772  * + it checks whether a sentence is known and to be used
773  * + it parses the time and date data from the NMEA data string and
774  *   augments the missing bits. (century in dat, whole date, ...)
775  * + it rejects data that is not from the first accepted sentence in a
776  *   burst
777  * + it eventually replaces the receive time with the PPS edge time.
778  * + it feeds the data to the internal processing stages.
779  * -------------------------------------------------------------------
780  */
781 static void
782 nmea_receive(
783         struct recvbuf * rbufp
784         )
785 {
786         /* declare & init control structure ptrs */
787         struct peer         * const peer = rbufp->recv_peer;
788         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
789         nmea_unit           * const up = (nmea_unit*)pp->unitptr;
790
791         /* Use these variables to hold data until we decide its worth keeping */
792         nmea_data rdata;
793         char      rd_lastcode[BMAX];
794         l_fp      rd_timestamp, rd_reftime;
795         int       rd_lencode;
796         double    rd_fudge;
797
798         /* working stuff */
799         struct calendar date;   /* to keep & convert the time stamp */
800         struct timespec tofs;   /* offset to full-second reftime */
801         gps_weektm      gpsw;   /* week time storage */
802         /* results of sentence/date/time parsing */
803         u_char          sentence;       /* sentence tag */
804         int             checkres;
805         char *          cp;
806         int             rc_date;
807         int             rc_time;
808
809         /* make sure data has defined pristine state */
810         ZERO(tofs);
811         ZERO(date);
812         ZERO(gpsw);
813         sentence = 0;   // Should never be needed.
814         rc_date = 0;    // Should never be needed.
815         rc_time = 0;    // Should never be needed.
816
817         /* 
818          * Read the timecode and timestamp, then initialise field
819          * processing. The <CR><LF> at the NMEA line end is translated
820          * to <LF><LF> by the terminal input routines on most systems,
821          * and this gives us one spurious empty read per record which we
822          * better ignore silently.
823          */
824         rd_lencode = refclock_gtlin(rbufp, rd_lastcode,
825                                     sizeof(rd_lastcode), &rd_timestamp);
826         checkres = field_init(&rdata, rd_lastcode, rd_lencode);
827         switch (checkres) {
828
829         case CHECK_INVALID:
830                 DPRINTF(1, ("%s invalid data: '%s'\n",
831                         refnumtoa(&peer->srcadr), rd_lastcode));
832                 refclock_report(peer, CEVNT_BADREPLY);
833                 return;
834
835         case CHECK_EMPTY:
836                 return;
837
838         default:
839                 DPRINTF(1, ("%s gpsread: %d '%s'\n",
840                         refnumtoa(&peer->srcadr), rd_lencode,
841                         rd_lastcode));
842                 break;
843         }
844         up->tally.total++;
845
846         /* 
847          * --> below this point we have a valid NMEA sentence <--
848          *
849          * Check sentence name. Skip first 2 chars (talker ID) in most
850          * cases, to allow for $GLGGA and $GPGGA etc. Since the name
851          * field has at least 5 chars we can simply shift the field
852          * start.
853          */
854         cp = field_parse(&rdata, 0);
855         if      (strncmp(cp + 2, "RMC,", 4) == 0)
856                 sentence = NMEA_GPRMC;
857         else if (strncmp(cp + 2, "GGA,", 4) == 0)
858                 sentence = NMEA_GPGGA;
859         else if (strncmp(cp + 2, "GLL,", 4) == 0)
860                 sentence = NMEA_GPGLL;
861         else if (strncmp(cp + 2, "ZDA,", 4) == 0)
862                 sentence = NMEA_GPZDA;
863         else if (strncmp(cp + 2, "ZDG,", 4) == 0)
864                 sentence = NMEA_GPZDG;
865         else if (strncmp(cp,   "PGRMF,", 6) == 0) 
866                 sentence = NMEA_PGRMF;
867         else
868                 return; /* not something we know about */
869
870         /* Eventually output delay measurement now. */
871         if (peer->ttl & NMEA_DELAYMEAS_MASK) {
872                 mprintf_clock_stats(&peer->srcadr, "delay %0.6f %.*s",
873                          ldexp(rd_timestamp.l_uf, -32),
874                          (int)(strchr(rd_lastcode, ',') - rd_lastcode),
875                          rd_lastcode);
876         }
877         
878         /* See if I want to process this message type */
879         if ((peer->ttl & NMEA_MESSAGE_MASK) &&
880             !(peer->ttl & sentence_mode[sentence])) {
881                 up->tally.filtered++;
882                 return;
883         }
884
885         /* 
886          * make sure it came in clean
887          *
888          * Apparently, older NMEA specifications (which are expensive)
889          * did not require the checksum for all sentences.  $GPMRC is
890          * the only one so far identified which has always been required
891          * to include a checksum.
892          *
893          * Today, most NMEA GPS receivers checksum every sentence.  To
894          * preserve its error-detection capabilities with modern GPSes
895          * while allowing operation without checksums on all but $GPMRC,
896          * we keep track of whether we've ever seen a valid checksum on
897          * a given sentence, and if so, reject future instances without
898          * checksum.  ('up->cksum_type[NMEA_GPRMC]' is set in
899          * 'nmea_start()' to enforce checksums for $GPRMC right from the
900          * start.)
901          */
902         if (up->cksum_type[sentence] <= (u_char)checkres) {
903                 up->cksum_type[sentence] = (u_char)checkres;
904         } else {
905                 DPRINTF(1, ("%s checksum missing: '%s'\n",
906                         refnumtoa(&peer->srcadr), rd_lastcode));
907                 refclock_report(peer, CEVNT_BADREPLY);
908                 up->tally.malformed++;
909                 return;
910         }
911
912         /*
913          * $GPZDG provides GPS time not UTC, and the two mix poorly.
914          * Once have processed a $GPZDG, do not process any further UTC
915          * sentences (all but $GPZDG currently).
916          */ 
917         if (up->gps_time && NMEA_GPZDG != sentence) {
918                 up->tally.filtered++;
919                 return;
920         }
921
922         DPRINTF(1, ("%s processing %d bytes, timecode '%s'\n",
923                 refnumtoa(&peer->srcadr), rd_lencode, rd_lastcode));
924
925         /*
926          * Grab fields depending on clock string type and possibly wipe
927          * sensitive data from the last timecode.
928          */
929         switch (sentence) {
930
931         case NMEA_GPRMC:
932                 /* Check quality byte, fetch data & time */
933                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 1);
934                 pp->leap = parse_qual(&rdata, 2, 'A', 0);
935                 rc_date  = parse_date(&date, &rdata, 9, DATE_1_DDMMYY)
936                         && unfold_century(&date, rd_timestamp.l_ui);
937                 if (CLK_FLAG4 & pp->sloppyclockflag)
938                         field_wipe(&rdata, 3, 4, 5, 6, -1);
939                 break;
940
941         case NMEA_GPGGA:
942                 /* Check quality byte, fetch time only */
943                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 1);
944                 pp->leap = parse_qual(&rdata, 6, '0', 1);
945                 rc_date  = unfold_day(&date, rd_timestamp.l_ui);
946                 if (CLK_FLAG4 & pp->sloppyclockflag)
947                         field_wipe(&rdata, 2, 4, -1);
948                 break;
949
950         case NMEA_GPGLL:
951                 /* Check quality byte, fetch time only */
952                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 5);
953                 pp->leap = parse_qual(&rdata, 6, 'A', 0);
954                 rc_date  = unfold_day(&date, rd_timestamp.l_ui);
955                 if (CLK_FLAG4 & pp->sloppyclockflag)
956                         field_wipe(&rdata, 1, 3, -1);
957                 break;
958         
959         case NMEA_GPZDA:
960                 /* No quality.  Assume best, fetch time & full date */
961                 pp->leap = LEAP_NOWARNING;
962                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 1);
963                 rc_date  = parse_date(&date, &rdata, 2, DATE_3_DDMMYYYY);
964                 break;
965
966         case NMEA_GPZDG:
967                 /* Check quality byte, fetch time & full date */
968                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 1);
969                 rc_date  = parse_date(&date, &rdata, 2, DATE_3_DDMMYYYY);
970                 pp->leap = parse_qual(&rdata, 4, '0', 1);
971                 tofs.tv_sec = -1; /* GPZDG is following second */
972                 break;
973
974         case NMEA_PGRMF:
975                 /* get date, time, qualifier and GPS weektime. We need
976                  * date and time-of-day for the century fix, so we read
977                  * them first.
978                  */
979                 rc_date  = parse_weekdata(&gpsw, &rdata, 1, 2, 5)
980                         && parse_date(&date, &rdata, 3, DATE_1_DDMMYY);
981                 rc_time  = parse_time(&date, &tofs.tv_nsec, &rdata, 4);
982                 pp->leap = parse_qual(&rdata, 11, '0', 1);              
983                 rc_date  = rc_date
984                         && gpsfix_century(&date, &gpsw, &up->century_cache);
985                 if (CLK_FLAG4 & pp->sloppyclockflag)
986                         field_wipe(&rdata, 6, 8, -1);
987                 break;
988                 
989         default:
990                 INVARIANT(0);   /* Coverity 97123 */
991                 return;
992         }
993
994         /* Check sanity of time-of-day. */
995         if (rc_time == 0) {     /* no time or conversion error? */
996                 checkres = CEVNT_BADTIME;
997                 up->tally.malformed++;
998         }
999         /* Check sanity of date. */
1000         else if (rc_date == 0) {/* no date or conversion error? */
1001                 checkres = CEVNT_BADDATE;
1002                 up->tally.malformed++;
1003         }
1004         /* check clock sanity; [bug 2143] */
1005         else if (pp->leap == LEAP_NOTINSYNC) { /* no good status? */
1006                 checkres = CEVNT_BADREPLY;
1007                 up->tally.rejected++;
1008         }
1009         else
1010                 checkres = -1;
1011
1012         if (checkres != -1) {
1013                 save_ltc(pp, rd_lastcode, rd_lencode);
1014                 refclock_report(peer, checkres);
1015                 return;
1016         }
1017
1018         DPRINTF(1, ("%s effective timecode: %04u-%02u-%02u %02d:%02d:%02d\n",
1019                 refnumtoa(&peer->srcadr),
1020                 date.year, date.month, date.monthday,
1021                 date.hour, date.minute, date.second));
1022
1023         /* Check if we must enter GPS time mode; log so if we do */
1024         if (!up->gps_time && (sentence == NMEA_GPZDG)) {
1025                 msyslog(LOG_INFO, "%s using GPS time as if it were UTC",
1026                         refnumtoa(&peer->srcadr));
1027                 up->gps_time = 1;
1028         }
1029         
1030         /*
1031          * Get the reference time stamp from the calendar buffer.
1032          * Process the new sample in the median filter and determine the
1033          * timecode timestamp, but only if the PPS is not in control.
1034          * Discard sentence if reference time did not change.
1035          */
1036         rd_reftime = eval_gps_time(peer, &date, &tofs, &rd_timestamp);
1037         if (L_ISEQU(&up->last_reftime, &rd_reftime)) {
1038                 /* Do not touch pp->a_lastcode on purpose! */
1039                 up->tally.filtered++;
1040                 return;
1041         }
1042         up->last_reftime = rd_reftime;
1043         rd_fudge = pp->fudgetime2;
1044
1045         DPRINTF(1, ("%s using '%s'\n",
1046                     refnumtoa(&peer->srcadr), rd_lastcode));
1047
1048         /* Data will be accepted. Update stats & log data. */
1049         up->tally.accepted++;
1050         save_ltc(pp, rd_lastcode, rd_lencode);
1051         pp->lastrec = rd_timestamp;
1052
1053 #ifdef HAVE_PPSAPI
1054         /*
1055          * If we have PPS running, we try to associate the sentence
1056          * with the last active edge of the PPS signal.
1057          */
1058         if (up->ppsapi_lit)
1059                 switch (refclock_ppsrelate(
1060                                 pp, &up->atom, &rd_reftime, &rd_timestamp,
1061                                 pp->fudgetime1, &rd_fudge))
1062                 {
1063                 case PPS_RELATE_PHASE:
1064                         up->ppsapi_gate = TRUE;
1065                         peer->precision = PPS_PRECISION;
1066                         peer->flags |= FLAG_PPS;
1067                         DPRINTF(2, ("%s PPS_RELATE_PHASE\n",
1068                                     refnumtoa(&peer->srcadr)));
1069                         up->tally.pps_used++;
1070                         break;
1071                         
1072                 case PPS_RELATE_EDGE:
1073                         up->ppsapi_gate = TRUE;
1074                         peer->precision = PPS_PRECISION;
1075                         DPRINTF(2, ("%s PPS_RELATE_EDGE\n",
1076                                     refnumtoa(&peer->srcadr)));
1077                         break;
1078                         
1079                 case PPS_RELATE_NONE:
1080                 default:
1081                         /*
1082                          * Resetting precision and PPS flag is done in
1083                          * 'nmea_poll', since it might be a glitch. But
1084                          * at the end of the poll cycle we know...
1085                          */
1086                         DPRINTF(2, ("%s PPS_RELATE_NONE\n",
1087                                     refnumtoa(&peer->srcadr)));
1088                         break;
1089                 }
1090 #endif /* HAVE_PPSAPI */
1091
1092         refclock_process_offset(pp, rd_reftime, rd_timestamp, rd_fudge);
1093 }
1094
1095
1096 /*
1097  * -------------------------------------------------------------------
1098  * nmea_poll - called by the transmit procedure
1099  *
1100  * Does the necessary bookkeeping stuff to keep the reported state of
1101  * the clock in sync with reality.
1102  *
1103  * We go to great pains to avoid changing state here, since there may
1104  * be more than one eavesdropper receiving the same timecode.
1105  * -------------------------------------------------------------------
1106  */
1107 static void
1108 nmea_poll(
1109         int           unit,
1110         struct peer * peer
1111         )
1112 {
1113         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
1114         nmea_unit           * const up = (nmea_unit *)pp->unitptr;
1115         
1116         /*
1117          * Process median filter samples. If none received, declare a
1118          * timeout and keep going.
1119          */
1120 #ifdef HAVE_PPSAPI
1121         /*
1122          * If we don't have PPS pulses and time stamps, turn PPS down
1123          * for now.
1124          */
1125         if (!up->ppsapi_gate) {
1126                 peer->flags &= ~FLAG_PPS;
1127                 peer->precision = PRECISION;
1128         } else {
1129                 up->ppsapi_gate = FALSE;
1130         }
1131 #endif /* HAVE_PPSAPI */
1132
1133         /*
1134          * If the median filter is empty, claim a timeout. Else process
1135          * the input data and keep the stats going.
1136          */
1137         if (pp->coderecv == pp->codeproc) {
1138                 refclock_report(peer, CEVNT_TIMEOUT);
1139         } else {
1140                 pp->polls++;
1141                 pp->lastref = pp->lastrec;
1142                 refclock_receive(peer);
1143         }
1144         
1145         /*
1146          * If extended logging is required, write the tally stats to the
1147          * clockstats file; otherwise just do a normal clock stats
1148          * record. Clear the tally stats anyway.
1149         */
1150         if (peer->ttl & NMEA_EXTLOG_MASK) {
1151                 /* Log & reset counters with extended logging */
1152                 const char *nmea = pp->a_lastcode;
1153                 if (*nmea == '\0') nmea = "(none)";
1154                 mprintf_clock_stats(
1155                   &peer->srcadr, "%s  %u %u %u %u %u %u",
1156                   nmea,
1157                   up->tally.total, up->tally.accepted,
1158                   up->tally.rejected, up->tally.malformed,
1159                   up->tally.filtered, up->tally.pps_used);
1160         } else {
1161                 record_clock_stats(&peer->srcadr, pp->a_lastcode);
1162         }
1163         ZERO(up->tally);
1164 }
1165
1166 /*
1167  * -------------------------------------------------------------------
1168  * Save the last timecode string, making sure it's properly truncated
1169  * if necessary and NUL terminated in any case.
1170  */
1171 static void
1172 save_ltc(
1173         struct refclockproc * const pp,
1174         const char * const          tc,
1175         size_t                      len
1176         )
1177 {
1178         if (len >= sizeof(pp->a_lastcode))
1179                 len = sizeof(pp->a_lastcode) - 1;
1180         pp->lencode = (u_short)len;
1181         memcpy(pp->a_lastcode, tc, len);
1182         pp->a_lastcode[len] = '\0';
1183 }
1184
1185
1186 #if NMEA_WRITE_SUPPORT
1187 /*
1188  * -------------------------------------------------------------------
1189  *  gps_send(fd, cmd, peer)     Sends a command to the GPS receiver.
1190  *   as in gps_send(fd, "rqts,u", peer);
1191  *
1192  * If 'cmd' starts with a '$' it is assumed that this command is in raw
1193  * format, that is, starts with '$', ends with '<cr><lf>' and that any
1194  * checksum is correctly provided; the command will be send 'as is' in
1195  * that case. Otherwise the function will create the necessary frame
1196  * (start char, chksum, final CRLF) on the fly.
1197  *
1198  * We don't currently send any data, but would like to send RTCM SC104
1199  * messages for differential positioning. It should also give us better
1200  * time. Without a PPS output, we're Just fooling ourselves because of
1201  * the serial code paths
1202  * -------------------------------------------------------------------
1203  */
1204 static void
1205 gps_send(
1206         int           fd,
1207         const char  * cmd,
1208         struct peer * peer
1209         )
1210 {
1211         /* $...*xy<CR><LF><NUL> add 7 */
1212         char          buf[NMEA_PROTO_MAXLEN + 7];
1213         int           len;
1214         u_char        dcs;
1215         const u_char *beg, *end;
1216
1217         if (*cmd != '$') {
1218                 /* get checksum and length */
1219                 beg = end = (const u_char*)cmd;
1220                 dcs = 0;
1221                 while (*end >= ' ' && *end != '*')
1222                         dcs ^= *end++;
1223                 len = end - beg;
1224                 /* format into output buffer with overflow check */
1225                 len = snprintf(buf, sizeof(buf), "$%.*s*%02X\r\n",
1226                                len, beg, dcs);
1227                 if ((size_t)len >= sizeof(buf)) {
1228                         DPRINTF(1, ("%s gps_send: buffer overflow for command '%s'\n",
1229                                     refnumtoa(&peer->srcadr), cmd));
1230                         return; /* game over player 1 */
1231                 }
1232                 cmd = buf;
1233         } else {
1234                 len = strlen(cmd);
1235         }
1236
1237         DPRINTF(1, ("%s gps_send: '%.*s'\n", refnumtoa(&peer->srcadr),
1238                 len - 2, cmd));
1239
1240         /* send out the whole stuff */
1241         if (write(fd, cmd, len) == -1)
1242                 refclock_report(peer, CEVNT_FAULT);
1243 }
1244 #endif /* NMEA_WRITE_SUPPORT */
1245
1246 /*
1247  * -------------------------------------------------------------------
1248  * helpers for faster field splitting
1249  * -------------------------------------------------------------------
1250  *
1251  * set up a field record, check syntax and verify checksum
1252  *
1253  * format is $XXXXX,1,2,3,4*ML
1254  *
1255  * 8-bit XOR of characters between $ and * noninclusive is transmitted
1256  * in last two chars M and L holding most and least significant nibbles
1257  * in hex representation such as:
1258  *
1259  *   $GPGLL,5057.970,N,00146.110,E,142451,A*27
1260  *   $GPVTG,089.0,T,,,15.2,N,,*7F
1261  *
1262  * Some other constraints:
1263  * + The field name must at least 5 upcase characters or digits and must
1264  *   start with a character.
1265  * + The checksum (if present) must be uppercase hex digits.
1266  * + The length of a sentence is limited to 80 characters (not including
1267  *   the final CR/LF nor the checksum, but including the leading '$')
1268  *
1269  * Return values:
1270  *  + CHECK_INVALID
1271  *      The data does not form a valid NMEA sentence or a checksum error
1272  *      occurred.
1273  *  + CHECK_VALID
1274  *      The data is a valid NMEA sentence but contains no checksum.
1275  *  + CHECK_CSVALID
1276  *      The data is a valid NMEA sentence and passed the checksum test.
1277  * -------------------------------------------------------------------
1278  */
1279 static int
1280 field_init(
1281         nmea_data * data,       /* context structure                   */
1282         char      * cptr,       /* start of raw data                   */
1283         int         dlen        /* data len, not counting trailing NUL */
1284         )
1285 {
1286         u_char cs_l;    /* checksum local computed      */
1287         u_char cs_r;    /* checksum remote given        */
1288         char * eptr;    /* buffer end end pointer       */
1289         char   tmp;     /* char buffer                  */
1290         
1291         cs_l = 0;
1292         cs_r = 0;
1293         /* some basic input constraints */
1294         if (dlen < 0)
1295                 dlen = 0;
1296         eptr = cptr + dlen;
1297         *eptr = '\0';
1298         
1299         /* load data context */ 
1300         data->base = cptr;
1301         data->cptr = cptr;
1302         data->cidx = 0;
1303         data->blen = dlen;
1304
1305         /* syntax check follows here. check allowed character
1306          * sequences, updating the local computed checksum as we go.
1307          *
1308          * regex equiv: '^\$[A-Z][A-Z0-9]{4,}[^*]*(\*[0-9A-F]{2})?$'
1309          */
1310
1311         /* -*- start character: '^\$' */
1312         if (*cptr == '\0')
1313                 return CHECK_EMPTY;
1314         if (*cptr++ != '$')
1315                 return CHECK_INVALID;
1316
1317         /* -*- advance context beyond start character */
1318         data->base++;
1319         data->cptr++;
1320         data->blen--;
1321         
1322         /* -*- field name: '[A-Z][A-Z0-9]{4,},' */
1323         if (*cptr < 'A' || *cptr > 'Z')
1324                 return CHECK_INVALID;
1325         cs_l ^= *cptr++;
1326         while ((*cptr >= 'A' && *cptr <= 'Z') ||
1327                (*cptr >= '0' && *cptr <= '9')  )
1328                 cs_l ^= *cptr++;
1329         if (*cptr != ',' || (cptr - data->base) < NMEA_PROTO_IDLEN)
1330                 return CHECK_INVALID;
1331         cs_l ^= *cptr++;
1332
1333         /* -*- data: '[^*]*' */
1334         while (*cptr && *cptr != '*')
1335                 cs_l ^= *cptr++;
1336         
1337         /* -*- checksum field: (\*[0-9A-F]{2})?$ */
1338         if (*cptr == '\0')
1339                 return CHECK_VALID;
1340         if (*cptr != '*' || cptr != eptr - 3 ||
1341             (cptr - data->base) >= NMEA_PROTO_MAXLEN)
1342                 return CHECK_INVALID;
1343
1344         for (cptr++; (tmp = *cptr) != '\0'; cptr++) {
1345                 if (tmp >= '0' && tmp <= '9')
1346                         cs_r = (cs_r << 4) + (tmp - '0');
1347                 else if (tmp >= 'A' && tmp <= 'F')
1348                         cs_r = (cs_r << 4) + (tmp - 'A' + 10);
1349                 else
1350                         break;
1351         }
1352
1353         /* -*- make sure we are at end of string and csum matches */
1354         if (cptr != eptr || cs_l != cs_r)
1355                 return CHECK_INVALID;
1356
1357         return CHECK_CSVALID;
1358 }
1359
1360 /*
1361  * -------------------------------------------------------------------
1362  * fetch a data field by index, zero being the name field. If this
1363  * function is called repeatedly with increasing indices, the total load
1364  * is O(n), n being the length of the string; if it is called with
1365  * decreasing indices, the total load is O(n^2). Try not to go backwards
1366  * too often.
1367  * -------------------------------------------------------------------
1368  */
1369 static char *
1370 field_parse(
1371         nmea_data * data,
1372         int         fn
1373         )
1374 {
1375         char tmp;
1376
1377         if (fn < data->cidx) {
1378                 data->cidx = 0;
1379                 data->cptr = data->base;
1380         }
1381         while ((fn > data->cidx) && (tmp = *data->cptr) != '\0') {
1382                 data->cidx += (tmp == ',');
1383                 data->cptr++;
1384         }
1385         return data->cptr;
1386 }
1387
1388 /*
1389  * -------------------------------------------------------------------
1390  * Wipe (that is, overwrite with '_') data fields and the checksum in
1391  * the last timecode.  The list of field indices is given as integers
1392  * in a varargs list, preferrably in ascending order, in any case
1393  * terminated by a negative field index.
1394  *
1395  * A maximum number of 8 fields can be overwritten at once to guard
1396  * against runaway (that is, unterminated) argument lists.
1397  *
1398  * This function affects what a remote user can see with
1399  *
1400  * ntpq -c clockvar <server>
1401  *
1402  * Note that this also removes the wiped fields from any clockstats
1403  * log.  Some NTP operators monitor their NMEA GPS using the change in
1404  * location in clockstats over time as as a proxy for the quality of
1405  * GPS reception and thereby time reported.
1406  * -------------------------------------------------------------------
1407  */
1408 static void
1409 field_wipe(
1410         nmea_data * data,
1411         ...
1412         )
1413 {
1414         va_list va;             /* vararg index list */
1415         int     fcnt;           /* safeguard against runaway arglist */
1416         int     fidx;           /* field to nuke, or -1 for checksum */
1417         char  * cp;             /* overwrite destination */
1418         
1419         fcnt = 8;
1420         cp = NULL;
1421         va_start(va, data);
1422         do {
1423                 fidx = va_arg(va, int);
1424                 if (fidx >= 0 && fidx <= NMEA_PROTO_FIELDS) {
1425                         cp = field_parse(data, fidx);
1426                 } else {
1427                         cp = data->base + data->blen;
1428                         if (data->blen >= 3 && cp[-3] == '*')
1429                                 cp -= 2;
1430                 }
1431                 for ( ; '\0' != *cp && '*' != *cp && ',' != *cp; cp++)
1432                         if ('.' != *cp)
1433                                 *cp = '_';
1434         } while (fcnt-- && fidx >= 0);
1435         va_end(va);     
1436 }
1437
1438 /*
1439  * -------------------------------------------------------------------
1440  * PARSING HELPERS
1441  * -------------------------------------------------------------------
1442  *
1443  * Check sync status
1444  *
1445  * If the character at the data field start matches the tag value,
1446  * return LEAP_NOWARNING and LEAP_NOTINSYNC otherwise. If the 'inverted'
1447  * flag is given, just the opposite value is returned. If there is no
1448  * data field (*cp points to the NUL byte) the result is LEAP_NOTINSYNC.
1449  * -------------------------------------------------------------------
1450  */
1451 static u_char
1452 parse_qual(
1453         nmea_data * rd,
1454         int         idx,
1455         char        tag,
1456         int         inv
1457         )
1458 {
1459         static const u_char table[2] =
1460                                 { LEAP_NOTINSYNC, LEAP_NOWARNING };
1461         char * dp;
1462
1463         dp = field_parse(rd, idx);
1464         
1465         return table[ *dp && ((*dp == tag) == !inv) ];
1466 }
1467
1468 /*
1469  * -------------------------------------------------------------------
1470  * Parse a time stamp in HHMMSS[.sss] format with error checking.
1471  *
1472  * returns 1 on success, 0 on failure
1473  * -------------------------------------------------------------------
1474  */
1475 static int
1476 parse_time(
1477         struct calendar * jd,   /* result calendar pointer */
1478         long            * ns,   /* storage for nsec fraction */
1479         nmea_data       * rd,
1480         int               idx
1481         )
1482 {
1483         static const unsigned long weight[4] = {
1484                 0, 100000000, 10000000, 1000000
1485         };
1486
1487         int     rc;
1488         u_int   h;
1489         u_int   m;
1490         u_int   s;
1491         int     p1;
1492         int     p2;
1493         u_long  f;
1494         char  * dp;
1495
1496         dp = field_parse(rd, idx);
1497         rc = sscanf(dp, "%2u%2u%2u%n.%3lu%n", &h, &m, &s, &p1, &f, &p2);
1498         if (rc < 3 || p1 != 6) {
1499                 DPRINTF(1, ("nmea: invalid time code: '%.6s'\n", dp));
1500                 return FALSE;
1501         }
1502         
1503         /* value sanity check */
1504         if (h > 23 || m > 59 || s > 60) {
1505                 DPRINTF(1, ("nmea: invalid time spec %02u:%02u:%02u\n",
1506                             h, m, s));
1507                 return FALSE;
1508         }
1509
1510         jd->hour   = (u_char)h;
1511         jd->minute = (u_char)m;
1512         jd->second = (u_char)s;
1513         /* if we have a fraction, scale it up to nanoseconds. */
1514         if (rc == 4)
1515                 *ns = f * weight[p2 - p1 - 1];
1516         else
1517                 *ns = 0;
1518
1519         return TRUE;
1520 }
1521
1522 /*
1523  * -------------------------------------------------------------------
1524  * Parse a date string from an NMEA sentence. This could either be a
1525  * partial date in DDMMYY format in one field, or DD,MM,YYYY full date
1526  * spec spanning three fields. This function does some extensive error
1527  * checking to make sure the date string was consistent.
1528  *
1529  * returns 1 on success, 0 on failure
1530  * -------------------------------------------------------------------
1531  */
1532 static int
1533 parse_date(
1534         struct calendar * jd,   /* result pointer */
1535         nmea_data       * rd,
1536         int               idx,
1537         enum date_fmt     fmt
1538         )
1539 {
1540         int     rc;
1541         u_int   y;
1542         u_int   m;
1543         u_int   d;
1544         int     p;
1545         char  * dp;
1546         
1547         dp = field_parse(rd, idx);
1548         switch (fmt) {
1549
1550         case DATE_1_DDMMYY:
1551                 rc = sscanf(dp, "%2u%2u%2u%n", &d, &m, &y, &p);
1552                 if (rc != 3 || p != 6) {
1553                         DPRINTF(1, ("nmea: invalid date code: '%.6s'\n",
1554                                     dp));
1555                         return FALSE;
1556                 }
1557                 break;
1558
1559         case DATE_3_DDMMYYYY:
1560                 rc = sscanf(dp, "%2u,%2u,%4u%n", &d, &m, &y, &p);
1561                 if (rc != 3 || p != 10) {
1562                         DPRINTF(1, ("nmea: invalid date code: '%.10s'\n",
1563                                     dp));
1564                         return FALSE;
1565                 }
1566                 break;
1567
1568         default:
1569                 DPRINTF(1, ("nmea: invalid parse format: %d\n", fmt));
1570                 return FALSE;
1571         }
1572
1573         /* value sanity check */
1574         if (d < 1 || d > 31 || m < 1 || m > 12) {
1575                 DPRINTF(1, ("nmea: invalid date spec (YMD) %04u:%02u:%02u\n",
1576                             y, m, d));
1577                 return FALSE;
1578         }
1579         
1580         /* store results */
1581         jd->monthday = (u_char)d;
1582         jd->month    = (u_char)m;
1583         jd->year     = (u_short)y;
1584
1585         return TRUE;
1586 }
1587
1588 /*
1589  * -------------------------------------------------------------------
1590  * Parse GPS week time info from an NMEA sentence. This info contains
1591  * the GPS week number, the GPS time-of-week and the leap seconds GPS
1592  * to UTC.
1593  *
1594  * returns 1 on success, 0 on failure
1595  * -------------------------------------------------------------------
1596  */
1597 static int
1598 parse_weekdata(
1599         gps_weektm * wd,
1600         nmea_data  * rd,
1601         int          weekidx,
1602         int          timeidx,
1603         int          leapidx
1604         )
1605 {
1606         u_long secs;
1607         int    fcnt;
1608
1609         /* parse fields and count success */
1610         fcnt  = sscanf(field_parse(rd, weekidx), "%hu", &wd->wt_week);
1611         fcnt += sscanf(field_parse(rd, timeidx), "%lu", &secs);
1612         fcnt += sscanf(field_parse(rd, leapidx), "%hd", &wd->wt_leap);
1613         if (fcnt != 3 || wd->wt_week >= 1024 || secs >= 7*SECSPERDAY) {
1614                 DPRINTF(1, ("nmea: parse_weekdata: invalid weektime spec\n"));
1615                 return FALSE;
1616         }
1617         wd->wt_time = (u_int32)secs;
1618
1619         return TRUE;
1620 }
1621
1622 /*
1623  * -------------------------------------------------------------------
1624  * funny calendar-oriented stuff -- perhaps a bit hard to grok.
1625  * -------------------------------------------------------------------
1626  *
1627  * Unfold a time-of-day (seconds since midnight) around the current
1628  * system time in a manner that guarantees an absolute difference of
1629  * less than 12hrs.
1630  *
1631  * This function is used for NMEA sentences that contain no date
1632  * information. This requires the system clock to be in +/-12hrs
1633  * around the true time, or the clock will synchronize the system 1day
1634  * off if not augmented with a time sources that also provide the
1635  * necessary date information.
1636  *
1637  * The function updates the calendar structure it also uses as
1638  * input to fetch the time from.
1639  *
1640  * returns 1 on success, 0 on failure
1641  * -------------------------------------------------------------------
1642  */
1643 static int
1644 unfold_day(
1645         struct calendar * jd,
1646         u_int32           rec_ui
1647         )
1648 {
1649         vint64       rec_qw;
1650         ntpcal_split rec_ds;
1651
1652         /*
1653          * basically this is the peridiodic extension of the receive
1654          * time - 12hrs to the time-of-day with a period of 1 day.
1655          * But we would have to execute this in 64bit arithmetic, and we
1656          * cannot assume we can do this; therefore this is done
1657          * in split representation.
1658          */
1659         rec_qw = ntpcal_ntp_to_ntp(rec_ui - SECSPERDAY/2, NULL);
1660         rec_ds = ntpcal_daysplit(&rec_qw);
1661         rec_ds.lo = ntpcal_periodic_extend(rec_ds.lo,
1662                                            ntpcal_date_to_daysec(jd),
1663                                            SECSPERDAY);
1664         rec_ds.hi += ntpcal_daysec_to_date(jd, rec_ds.lo);
1665         return (ntpcal_rd_to_date(jd, rec_ds.hi + DAY_NTP_STARTS) >= 0);
1666 }
1667
1668 /*
1669  * -------------------------------------------------------------------
1670  * A 2-digit year is expanded into full year spec around the year found
1671  * in 'jd->year'. This should be in +79/-19 years around the system time,
1672  * or the result will be off by 100 years.  The assymetric behaviour was
1673  * chosen to enable inital sync for systems that do not have a
1674  * battery-backup clock and start with a date that is typically years in
1675  * the past.
1676  *
1677  * Since the GPS epoch starts at 1980-01-06, the resulting year will be
1678  * not be before 1980 in any case.
1679  *
1680  * returns 1 on success, 0 on failure
1681  * -------------------------------------------------------------------
1682  */
1683 static int
1684 unfold_century(
1685         struct calendar * jd,
1686         u_int32           rec_ui
1687         )
1688 {
1689         struct calendar rec;
1690         int32           baseyear;
1691
1692         ntpcal_ntp_to_date(&rec, rec_ui, NULL);
1693         baseyear = rec.year - 20;
1694         if (baseyear < g_gpsMinYear)
1695                 baseyear = g_gpsMinYear;
1696         jd->year = (u_short)ntpcal_periodic_extend(baseyear, jd->year,
1697                                                    100);
1698
1699         return ((baseyear <= jd->year) && (baseyear + 100 > jd->year));
1700 }
1701
1702 /*
1703  * -------------------------------------------------------------------
1704  * A 2-digit year is expanded into a full year spec by correlation with
1705  * a GPS week number and the current leap second count.
1706  *
1707  * The GPS week time scale counts weeks since Sunday, 1980-01-06, modulo
1708  * 1024 and seconds since start of the week. The GPS time scale is based
1709  * on international atomic time (TAI), so the leap second difference to
1710  * UTC is also needed for a proper conversion.
1711  *
1712  * A brute-force analysis (that is, test for every date) shows that a
1713  * wrong assignment of the century can not happen between the years 1900
1714  * to 2399 when comparing the week signatures for different
1715  * centuries. (I *think* that will not happen for 400*1024 years, but I
1716  * have no valid proof. -*-perlinger@ntp.org-*-)
1717  *
1718  * This function is bound to to work between years 1980 and 2399
1719  * (inclusive), which should suffice for now ;-)
1720  *
1721  * Note: This function needs a full date&time spec on input due to the
1722  * necessary leap second corrections!
1723  *
1724  * returns 1 on success, 0 on failure
1725  * -------------------------------------------------------------------
1726  */
1727 static int
1728 gpsfix_century(
1729         struct calendar  * jd,
1730         const gps_weektm * wd,
1731         u_short          * century
1732         ) 
1733 {
1734         int32   days;
1735         int32   doff;
1736         u_short week;
1737         u_short year;
1738         int     loop;
1739
1740         /* Get day offset. Assumes that the input time is in range and
1741          * that the leap seconds do not shift more than +/-1 day.
1742          */
1743         doff = ntpcal_date_to_daysec(jd) + wd->wt_leap;
1744         doff = (doff >= SECSPERDAY) - (doff < 0);
1745
1746         /*
1747          * Loop over centuries to get a match, starting with the last
1748          * successful one. (Or with the 19th century if the cached value
1749          * is out of range...)
1750          */
1751         year = jd->year % 100;
1752         for (loop = 5; loop > 0; loop--,(*century)++) {
1753                 if (*century < 19 || *century >= 24)
1754                         *century = 19;
1755                 /* Get days and week in GPS epoch */
1756                 jd->year = year + *century * 100;
1757                 days = ntpcal_date_to_rd(jd) - DAY_GPS_STARTS + doff;
1758                 week = (days / 7) % 1024;
1759                 if (days >= 0 && wd->wt_week == week)
1760                         return TRUE; /* matched... */
1761         }
1762
1763         jd->year = year;
1764         return FALSE; /* match failed... */
1765 }
1766
1767 /*
1768  * -------------------------------------------------------------------
1769  * And now the final execise: Considering the fact that many (most?)
1770  * GPS receivers cannot handle a GPS epoch wrap well, we try to
1771  * compensate for that problem by unwrapping a GPS epoch around the
1772  * receive stamp. Another execise in periodic unfolding, of course,
1773  * but with enough points to take care of.
1774  *
1775  * Note: The integral part of 'tofs' is intended to handle small(!)
1776  * systematic offsets, as -1 for handling $GPZDG, which gives the
1777  * following second. (sigh...) The absolute value shall be less than a
1778  * day (86400 seconds).
1779  * -------------------------------------------------------------------
1780  */
1781 static l_fp
1782 eval_gps_time(
1783         struct peer           * peer, /* for logging etc */
1784         const struct calendar * gpst, /* GPS time stamp  */
1785         const struct timespec * tofs, /* GPS frac second & offset */
1786         const l_fp            * xrecv /* receive time stamp */
1787         )
1788 {
1789         struct refclockproc * const pp = peer->procptr;
1790         nmea_unit           * const up = (nmea_unit *)pp->unitptr;
1791
1792         l_fp    retv;
1793
1794         /* components of calculation */
1795         int32_t rcv_sec, rcv_day; /* receive ToD and day */
1796         int32_t gps_sec, gps_day; /* GPS ToD and day in NTP epoch */
1797         int32_t adj_day, weeks;   /* adjusted GPS day and week shift */
1798
1799         /* some temporaries to shuffle data */
1800         vint64       vi64;
1801         ntpcal_split rs64;
1802
1803         /* evaluate time stamp from receiver. */
1804         gps_sec = ntpcal_date_to_daysec(gpst);
1805         gps_day = ntpcal_date_to_rd(gpst) - DAY_NTP_STARTS;
1806
1807         /* merge in fractional offset */
1808         retv = tspec_intv_to_lfp(*tofs);
1809         gps_sec += retv.l_i;
1810
1811         /* If we fully trust the GPS receiver, just combine days and
1812          * seconds and be done. */
1813         if (peer->ttl & NMEA_DATETRUST_MASK) {
1814                 retv.l_ui = ntpcal_dayjoin(gps_day, gps_sec).D_s.lo;
1815                 return retv;
1816         }
1817
1818         /* So we do not trust the GPS receiver to deliver a correct date
1819          * due to the GPS epoch changes. We map the date from the
1820          * receiver into the +/-512 week interval around the receive
1821          * time in that case. This would be a tad easier with 64bit
1822          * calculations, but again, we restrict the code to 32bit ops
1823          * when possible. */
1824
1825         /* - make sure the GPS fractional day is normalised
1826          * Applying the offset value might have put us slightly over the
1827          * edge of the allowed range for seconds-of-day. Doing a full
1828          * division with floor correction is overkill here; a simple
1829          * addition or subtraction step is sufficient. Using WHILE loops
1830          * gives the right result even if the offset exceeds one day,
1831          * which is NOT what it's intented for! */
1832         while (gps_sec >= SECSPERDAY) {
1833                 gps_sec -= SECSPERDAY;
1834                 gps_day += 1;
1835         }
1836         while (gps_sec < 0) {
1837                 gps_sec += SECSPERDAY;
1838                 gps_day -= 1;
1839         }
1840
1841         /* - get unfold base: day of full recv time - 512 weeks */
1842         vi64 = ntpcal_ntp_to_ntp(xrecv->l_ui, NULL);
1843         rs64 = ntpcal_daysplit(&vi64);
1844         rcv_sec = rs64.lo;
1845         rcv_day = rs64.hi - 512 * 7;
1846
1847         /* - take the fractional days into account
1848          * If the fractional day of the GPS time is smaller than the
1849          * fractional day of the receive time, we shift the base day for
1850          * the unfold by 1. */
1851         if (   gps_sec  < rcv_sec
1852            || (gps_sec == rcv_sec && retv.l_uf < xrecv->l_uf))
1853                 rcv_day += 1;
1854
1855         /* - don't warp ahead of GPS invention! */
1856         if (rcv_day < g_gpsMinBase)
1857                 rcv_day = g_gpsMinBase;
1858
1859         /* - let the magic happen: */
1860         adj_day = ntpcal_periodic_extend(rcv_day, gps_day, 1024*7);
1861
1862         /* - check if we should log a GPS epoch warp */
1863         weeks = (adj_day - gps_day) / 7;
1864         if (weeks != up->epoch_warp) {
1865                 up->epoch_warp = weeks;
1866                 LOGIF(CLOCKINFO, (LOG_INFO,
1867                                   "%s Changed GPS epoch warp to %d weeks",
1868                                   refnumtoa(&peer->srcadr), weeks));
1869         }
1870
1871         /* - build result and be done */
1872         retv.l_ui = ntpcal_dayjoin(adj_day, gps_sec).D_s.lo;
1873         return retv;
1874 }
1875
1876 /*
1877  * ===================================================================
1878  *
1879  * NMEAD support
1880  *
1881  * original nmead support added by Jon Miner (cp_n18@yahoo.com)
1882  *
1883  * See http://home.hiwaay.net/~taylorc/gps/nmea-server/
1884  * for information about nmead
1885  *
1886  * To use this, you need to create a link from /dev/gpsX to
1887  * the server:port where nmead is running.  Something like this:
1888  *
1889  * ln -s server:port /dev/gps1
1890  *
1891  * Split into separate function by Juergen Perlinger
1892  * (perlinger-at-ntp-dot-org)
1893  *
1894  * ===================================================================
1895  */
1896 static int
1897 nmead_open(
1898         const char * device
1899         )
1900 {
1901         int     fd = -1;                /* result file descriptor */
1902         
1903 #ifdef HAVE_READLINK
1904         char    host[80];               /* link target buffer   */
1905         char  * port;                   /* port name or number  */
1906         int     rc;                     /* result code (several)*/
1907         int     sh;                     /* socket handle        */
1908         struct addrinfo  ai_hint;       /* resolution hint      */
1909         struct addrinfo *ai_list;       /* resolution result    */
1910         struct addrinfo *ai;            /* result scan ptr      */
1911
1912         fd = -1;
1913         
1914         /* try to read as link, make sure no overflow occurs */
1915         rc = readlink(device, host, sizeof(host));
1916         if ((size_t)rc >= sizeof(host))
1917                 return fd;      /* error / overflow / truncation */
1918         host[rc] = '\0';        /* readlink does not place NUL  */
1919
1920         /* get port */
1921         port = strchr(host, ':');
1922         if (!port)
1923                 return fd; /* not 'host:port' syntax ? */
1924         *port++ = '\0'; /* put in separator */
1925         
1926         /* get address infos and try to open socket
1927          *
1928          * This getaddrinfo() is naughty in ntpd's nonblocking main
1929          * thread, but you have to go out of your wary to use this code
1930          * and typically the blocking is at startup where its impact is
1931          * reduced. The same holds for the 'connect()', as it is
1932          * blocking, too...
1933          */
1934         ZERO(ai_hint);
1935         ai_hint.ai_protocol = IPPROTO_TCP;
1936         ai_hint.ai_socktype = SOCK_STREAM;
1937         if (getaddrinfo(host, port, &ai_hint, &ai_list))
1938                 return fd;
1939         
1940         for (ai = ai_list; ai && (fd == -1); ai = ai->ai_next) {
1941                 sh = socket(ai->ai_family, ai->ai_socktype,
1942                             ai->ai_protocol);
1943                 if (INVALID_SOCKET == sh)
1944                         continue;
1945                 rc = connect(sh, ai->ai_addr, ai->ai_addrlen);
1946                 if (-1 != rc)
1947                         fd = sh;
1948                 else
1949                         close(sh);
1950         }
1951         freeaddrinfo(ai_list);
1952 #else
1953         fd = -1;
1954 #endif
1955
1956         return fd;
1957 }
1958 #else
1959 NONEMPTY_TRANSLATION_UNIT
1960 #endif /* REFCLOCK && CLOCK_NMEA */