]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.3.git/blob - contrib/ntp/ntpd/refclock_chu.c
Fix BIND remote denial of service vulnerability. [SA-16:08]
[FreeBSD/releng/9.3.git] / contrib / ntp / ntpd / refclock_chu.c
1 /*
2  * refclock_chu - clock driver for Canadian CHU time/frequency station
3  */
4 #ifdef HAVE_CONFIG_H
5 #include <config.h>
6 #endif
7
8 #include "ntp_types.h"
9
10 #if defined(REFCLOCK) && defined(CLOCK_CHU)
11
12 #include "ntpd.h"
13 #include "ntp_io.h"
14 #include "ntp_refclock.h"
15 #include "ntp_calendar.h"
16 #include "ntp_stdlib.h"
17
18 #include <stdio.h>
19 #include <ctype.h>
20 #include <math.h>
21
22 #ifdef HAVE_AUDIO
23 #include "audio.h"
24 #endif /* HAVE_AUDIO */
25
26 #define ICOM    1               /* undefine to suppress ICOM code */
27
28 #ifdef ICOM
29 #include "icom.h"
30 #endif /* ICOM */
31 /*
32  * Audio CHU demodulator/decoder
33  *
34  * This driver synchronizes the computer time using data encoded in
35  * radio transmissions from Canadian time/frequency station CHU in
36  * Ottawa, Ontario. Transmissions are made continuously on 3330 kHz,
37  * 7850 kHz and 14670 kHz in upper sideband, compatible AM mode. An
38  * ordinary shortwave receiver can be tuned manually to one of these
39  * frequencies or, in the case of ICOM receivers, the receiver can be
40  * tuned automatically as propagation conditions change throughout the
41  * day and season.
42  *
43  * The driver requires an audio codec or sound card with sampling rate 8
44  * kHz and mu-law companding. This is the same standard as used by the
45  * telephone industry and is supported by most hardware and operating
46  * systems, including Solaris, SunOS, FreeBSD, NetBSD and Linux. In this
47  * implementation, only one audio driver and codec can be supported on a
48  * single machine.
49  *
50  * The driver can be compiled to use a Bell 103 compatible modem or
51  * modem chip to receive the radio signal and demodulate the data.
52  * Alternatively, the driver can be compiled to use the audio codec of
53  * the workstation or another with compatible audio drivers. In the
54  * latter case, the driver implements the modem using DSP routines, so
55  * the radio can be connected directly to either the microphone on line
56  * input port. In either case, the driver decodes the data using a
57  * maximum-likelihood technique which exploits the considerable degree
58  * of redundancy available to maximize accuracy and minimize errors.
59  *
60  * The CHU time broadcast includes an audio signal compatible with the
61  * Bell 103 modem standard (mark = 2225 Hz, space = 2025 Hz). The signal
62  * consists of nine, ten-character bursts transmitted at 300 bps between
63  * seconds 31 and 39 of each minute. Each character consists of eight
64  * data bits plus one start bit and two stop bits to encode two hex
65  * digits. The burst data consist of five characters (ten hex digits)
66  * followed by a repeat of these characters. In format A, the characters
67  * are repeated in the same polarity; in format B, the characters are
68  * repeated in the opposite polarity.
69  *
70  * Format A bursts are sent at seconds 32 through 39 of the minute in
71  * hex digits (nibble swapped)
72  *
73  *      6dddhhmmss6dddhhmmss
74  *
75  * The first ten digits encode a frame marker (6) followed by the day
76  * (ddd), hour (hh in UTC), minute (mm) and the second (ss). Since
77  * format A bursts are sent during the third decade of seconds the tens
78  * digit of ss is always 3. The driver uses this to determine correct
79  * burst synchronization. These digits are then repeated with the same
80  * polarity.
81  *
82  * Format B bursts are sent at second 31 of the minute in hex digits
83  *
84  *      xdyyyyttaaxdyyyyttaa
85  *
86  * The first ten digits encode a code (x described below) followed by
87  * the DUT1 (d in deciseconds), Gregorian year (yyyy), difference TAI -
88  * UTC (tt) and daylight time indicator (aa) peculiar to Canada. These
89  * digits are then repeated with inverted polarity.
90  *
91  * The x is coded
92  *
93  * 1 Sign of DUT (0 = +)
94  * 2 Leap second warning. One second will be added.
95  * 4 Leap second warning. One second will be subtracted.
96  * 8 Even parity bit for this nibble.
97  *
98  * By design, the last stop bit of the last character in the burst
99  * coincides with 0.5 second. Since characters have 11 bits and are
100  * transmitted at 300 bps, the last stop bit of the first character
101  * coincides with 0.5 - 9 * 11/300 = 0.170 second. Depending on the
102  * UART, character interrupts can vary somewhere between the end of bit
103  * 9 and end of bit 11. These eccentricities can be corrected along with
104  * the radio propagation delay using fudge time 1.
105  *
106  * Debugging aids
107  *
108  * The timecode format used for debugging and data recording includes
109  * data helpful in diagnosing problems with the radio signal and serial
110  * connections. With debugging enabled (-d on the ntpd command line),
111  * the driver produces one line for each burst in two formats
112  * corresponding to format A and B.Each line begins with the format code
113  * chuA or chuB followed by the status code and signal level (0-9999).
114  * The remainder of the line is as follows.
115  *
116  * Following is format A:
117  *
118  *      n b f s m code
119  *
120  * where n is the number of characters in the burst (0-10), b the burst
121  * distance (0-40), f the field alignment (-1, 0, 1), s the
122  * synchronization distance (0-16), m the burst number (2-9) and code
123  * the burst characters as received. Note that the hex digits in each
124  * character are reversed, so the burst
125  *
126  *      10 38 0 16 9 06851292930685129293
127  *
128  * is interpreted as containing 10 characters with burst distance 38,
129  * field alignment 0, synchronization distance 16 and burst number 9.
130  * The nibble-swapped timecode shows day 58, hour 21, minute 29 and
131  * second 39.
132  *
133  * Following is format B:
134  * 
135  *      n b s code
136  *
137  * where n is the number of characters in the burst (0-10), b the burst
138  * distance (0-40), s the synchronization distance (0-40) and code the
139  * burst characters as received. Note that the hex digits in each
140  * character are reversed and the last ten digits inverted, so the burst
141  *
142  *      10 40 1091891300ef6e76ec
143  *
144  * is interpreted as containing 10 characters with burst distance 40.
145  * The nibble-swapped timecode shows DUT1 +0.1 second, year 1998 and TAI
146  * - UTC 31 seconds.
147  *
148  * Each line is preceeded by the code chuA or chuB, as appropriate. If
149  * the audio driver is compiled, the current gain (0-255) and relative
150  * signal level (0-9999) follow the code. The receiver volume control
151  * should be set so that the gain is somewhere near the middle of the
152  * range 0-255, which results in a signal level near 1000.
153  *
154  * In addition to the above, the reference timecode is updated and
155  * written to the clockstats file and debug score after the last burst
156  * received in the minute. The format is
157  *
158  *      sq yyyy ddd hh:mm:ss l s dd t agc ident m b      
159  *
160  * s    '?' before first synchronized and ' ' after that
161  * q    status code (see below)
162  * yyyy year
163  * ddd  day of year
164  * hh:mm:ss time of day
165  * l    leap second indicator (space, L or D)
166  * dst  Canadian daylight code (opaque)
167  * t    number of minutes since last synchronized
168  * agc  audio gain (0 - 255)
169  * ident identifier (CHU0 3330 kHz, CHU1 7850 kHz, CHU2 14670 kHz)
170  * m    signal metric (0 - 100)
171  * b    number of timecodes for the previous minute (0 - 59)
172  *
173  * Fudge factors
174  *
175  * For accuracies better than the low millisceconds, fudge time1 can be
176  * set to the radio propagation delay from CHU to the receiver. This can
177  * be done conviently using the minimuf program.
178  *
179  * Fudge flag4 causes the dubugging output described above to be
180  * recorded in the clockstats file. When the audio driver is compiled,
181  * fudge flag2 selects the audio input port, where 0 is the mike port
182  * (default) and 1 is the line-in port. It does not seem useful to
183  * select the compact disc player port. Fudge flag3 enables audio
184  * monitoring of the input signal. For this purpose, the monitor gain is
185  * set to a default value.
186  *
187  * The audio codec code is normally compiled in the driver if the
188  * architecture supports it (HAVE_AUDIO defined), but is used only if
189  * the link /dev/chu_audio is defined and valid. The serial port code is
190  * always compiled in the driver, but is used only if the autdio codec
191  * is not available and the link /dev/chu%d is defined and valid.
192  *
193  * The ICOM code is normally compiled in the driver if selected (ICOM
194  * defined), but is used only if the link /dev/icom%d is defined and
195  * valid and the mode keyword on the server configuration command
196  * specifies a nonzero mode (ICOM ID select code). The C-IV speed is
197  * 9600 bps if the high order 0x80 bit of the mode is zero and 1200 bps
198  * if one. The C-IV trace is turned on if the debug level is greater
199  * than one.
200  *
201  * Alarm codes
202  *
203  * CEVNT_BADTIME        invalid date or time
204  * CEVNT_PROP           propagation failure - no stations heard
205  */
206 /*
207  * Interface definitions
208  */
209 #define SPEED232        B300    /* uart speed (300 baud) */
210 #define PRECISION       (-10)   /* precision assumed (about 1 ms) */
211 #define REFID           "CHU"   /* reference ID */
212 #define DEVICE          "/dev/chu%d" /* device name and unit */
213 #define SPEED232        B300    /* UART speed (300 baud) */
214 #ifdef ICOM
215 #define TUNE            .001    /* offset for narrow filter (MHz) */
216 #define DWELL           5       /* minutes in a dwell */
217 #define NCHAN           3       /* number of channels */
218 #define ISTAGE          3       /* number of integrator stages */
219 #endif /* ICOM */
220
221 #ifdef HAVE_AUDIO
222 /*
223  * Audio demodulator definitions
224  */
225 #define SECOND          8000    /* nominal sample rate (Hz) */
226 #define BAUD            300     /* modulation rate (bps) */
227 #define OFFSET          128     /* companded sample offset */
228 #define SIZE            256     /* decompanding table size */
229 #define MAXAMP          6000.   /* maximum signal level */
230 #define MAXCLP          100     /* max clips above reference per s */
231 #define SPAN            800.    /* min envelope span */
232 #define LIMIT           1000.   /* soft limiter threshold */
233 #define AGAIN           6.      /* baseband gain */
234 #define LAG             10      /* discriminator lag */
235 #define DEVICE_AUDIO    "/dev/audio" /* device name */
236 #define DESCRIPTION     "CHU Audio/Modem Receiver" /* WRU */
237 #define AUDIO_BUFSIZ    240     /* audio buffer size (30 ms) */
238 #else
239 #define DESCRIPTION     "CHU Modem Receiver" /* WRU */
240 #endif /* HAVE_AUDIO */
241
242 /*
243  * Decoder definitions
244  */
245 #define CHAR            (11. / 300.) /* character time (s) */
246 #define BURST           11      /* max characters per burst */
247 #define MINCHARS                9       /* min characters per burst */
248 #define MINDIST         28      /* min burst distance (of 40)  */
249 #define MINSYNC         8       /* min sync distance (of 16) */
250 #define MINSTAMP        20      /* min timestamps (of 60) */
251 #define MINMETRIC       50      /* min channel metric (of 160) */
252
253 /*
254  * The on-time synchronization point for the driver is the last stop bit
255  * of the first character 170 ms. The modem delay is 0.8 ms, while the
256  * receiver delay is approxmately 4.7 ms at 2125 Hz. The fudge value 1.3
257  * ms due to the codec and other causes was determined by calibrating to
258  * a PPS signal from a GPS receiver. The additional propagation delay
259  * specific to each receiver location can be programmed in the fudge
260  * time1. 
261  *
262  * The resulting offsets with a 2.4-GHz P4 running FreeBSD 6.1 are
263  * generally within 0.5 ms short term with 0.3 ms jitter. The long-term
264  * offsets vary up to 0.3 ms due to ionospheric layer height variations.
265  * The processor load due to the driver is 0.4 percent.
266  */
267 #define PDELAY  ((170 + .8 + 4.7 + 1.3) / 1000) /* system delay (s) */
268
269 /*
270  * Status bits (status)
271  */
272 #define RUNT            0x0001  /* runt burst */
273 #define NOISE           0x0002  /* noise burst */
274 #define BFRAME          0x0004  /* invalid format B frame sync */
275 #define BFORMAT         0x0008  /* invalid format B data */
276 #define AFRAME          0x0010  /* invalid format A frame sync */
277 #define AFORMAT         0x0020  /* invalid format A data */
278 #define DECODE          0x0040  /* invalid data decode */
279 #define STAMP           0x0080  /* too few timestamps */
280 #define AVALID          0x0100  /* valid A frame */
281 #define BVALID          0x0200  /* valid B frame */
282 #define INSYNC          0x0400  /* clock synchronized */
283 #define METRIC          0x0800  /* one or more stations heard */
284
285 /*
286  * Alarm status bits (alarm)
287  *
288  * These alarms are set at the end of a minute in which at least one
289  * burst was received. SYNERR is raised if the AFRAME or BFRAME status
290  * bits are set during the minute, FMTERR is raised if the AFORMAT or
291  * BFORMAT status bits are set, DECERR is raised if the DECODE status
292  * bit is set and TSPERR is raised if the STAMP status bit is set.
293  */
294 #define SYNERR          0x01    /* frame sync error */
295 #define FMTERR          0x02    /* data format error */
296 #define DECERR          0x04    /* data decoding error */
297 #define TSPERR          0x08    /* insufficient data */
298
299 #ifdef HAVE_AUDIO
300 /*
301  * Maximum-likelihood UART structure. There are eight of these
302  * corresponding to the number of phases.
303  */ 
304 struct surv {
305         l_fp    cstamp;         /* last bit timestamp */
306         double  shift[12];      /* sample shift register */
307         double  span;           /* shift register envelope span */
308         double  dist;           /* sample distance */
309         int     uart;           /* decoded character */
310 };
311 #endif /* HAVE_AUDIO */
312
313 #ifdef ICOM
314 /*
315  * CHU station structure. There are three of these corresponding to the
316  * three frequencies.
317  */
318 struct xmtr {
319         double  integ[ISTAGE];  /* circular integrator */
320         double  metric;         /* integrator sum */
321         int     iptr;           /* integrator pointer */
322         int     probe;          /* dwells since last probe */
323 };
324 #endif /* ICOM */
325
326 /*
327  * CHU unit control structure
328  */
329 struct chuunit {
330         u_char  decode[20][16]; /* maximum-likelihood decoding matrix */
331         l_fp    cstamp[BURST];  /* character timestamps */
332         l_fp    tstamp[MAXSTAGE]; /* timestamp samples */
333         l_fp    timestamp;      /* current buffer timestamp */
334         l_fp    laststamp;      /* last buffer timestamp */
335         l_fp    charstamp;      /* character time as a l_fp */
336         int     second;         /* counts the seconds of the minute */
337         int     errflg;         /* error flags */
338         int     status;         /* status bits */
339         char    ident[5];       /* station ID and channel */
340 #ifdef ICOM
341         int     fd_icom;        /* ICOM file descriptor */
342         int     chan;           /* radio channel */
343         int     dwell;          /* dwell cycle */
344         struct xmtr xmtr[NCHAN]; /* station metric */
345 #endif /* ICOM */
346
347         /*
348          * Character burst variables
349          */
350         int     cbuf[BURST];    /* character buffer */
351         int     ntstamp;        /* number of timestamp samples */
352         int     ndx;            /* buffer start index */
353         int     prevsec;        /* previous burst second */
354         int     burdist;        /* burst distance */
355         int     syndist;        /* sync distance */
356         int     burstcnt;       /* format A bursts this minute */
357         double  maxsignal;      /* signal level (modem only) */
358         int     gain;           /* codec gain (modem only) */
359
360         /*
361          * Format particulars
362          */
363         int     leap;           /* leap/dut code */
364         int     dut;            /* UTC1 correction */
365         int     tai;            /* TAI - UTC correction */
366         int     dst;            /* Canadian DST code */
367
368 #ifdef HAVE_AUDIO
369         /*
370          * Audio codec variables
371          */
372         int     fd_audio;       /* audio port file descriptor */
373         double  comp[SIZE];     /* decompanding table */
374         int     port;           /* codec port */
375         int     mongain;        /* codec monitor gain */
376         int     clipcnt;        /* sample clip count */
377         int     seccnt;         /* second interval counter */
378
379         /*
380          * Modem variables
381          */
382         l_fp    tick;           /* audio sample increment */
383         double  bpf[9];         /* IIR bandpass filter */
384         double  disc[LAG];      /* discriminator shift register */
385         double  lpf[27];        /* FIR lowpass filter */
386         double  monitor;        /* audio monitor */
387         int     discptr;        /* discriminator pointer */
388
389         /*
390          * Maximum-likelihood UART variables
391          */
392         double  baud;           /* baud interval */
393         struct surv surv[8];    /* UART survivor structures */
394         int     decptr;         /* decode pointer */
395         int     decpha;         /* decode phase */
396         int     dbrk;           /* holdoff counter */
397 #endif /* HAVE_AUDIO */
398 };
399
400 /*
401  * Function prototypes
402  */
403 static  int     chu_start       (int, struct peer *);
404 static  void    chu_shutdown    (int, struct peer *);
405 static  void    chu_receive     (struct recvbuf *);
406 static  void    chu_second      (int, struct peer *);
407 static  void    chu_poll        (int, struct peer *);
408
409 /*
410  * More function prototypes
411  */
412 static  void    chu_decode      (struct peer *, int, l_fp);
413 static  void    chu_burst       (struct peer *);
414 static  void    chu_clear       (struct peer *);
415 static  void    chu_a           (struct peer *, int);
416 static  void    chu_b           (struct peer *, int);
417 static  int     chu_dist        (int, int);
418 static  double  chu_major       (struct peer *);
419 #ifdef HAVE_AUDIO
420 static  void    chu_uart        (struct surv *, double);
421 static  void    chu_rf          (struct peer *, double);
422 static  void    chu_gain        (struct peer *);
423 static  void    chu_audio_receive (struct recvbuf *rbufp);
424 #endif /* HAVE_AUDIO */
425 #ifdef ICOM
426 static  int     chu_newchan     (struct peer *, double);
427 #endif /* ICOM */
428 static  void    chu_serial_receive (struct recvbuf *rbufp);
429
430 /*
431  * Global variables
432  */
433 static char hexchar[] = "0123456789abcdef_*=";
434
435 #ifdef ICOM
436 /*
437  * Note the tuned frequencies are 1 kHz higher than the carrier. CHU
438  * transmits on USB with carrier so we can use AM and the narrow SSB
439  * filter.
440  */
441 static double qsy[NCHAN] = {3.330, 7.850, 14.670}; /* freq (MHz) */
442 #endif /* ICOM */
443
444 /*
445  * Transfer vector
446  */
447 struct  refclock refclock_chu = {
448         chu_start,              /* start up driver */
449         chu_shutdown,           /* shut down driver */
450         chu_poll,               /* transmit poll message */
451         noentry,                /* not used (old chu_control) */
452         noentry,                /* initialize driver (not used) */
453         noentry,                /* not used (old chu_buginfo) */
454         chu_second              /* housekeeping timer */
455 };
456
457
458 /*
459  * chu_start - open the devices and initialize data for processing
460  */
461 static int
462 chu_start(
463         int     unit,           /* instance number (not used) */
464         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
465         )
466 {
467         struct chuunit *up;
468         struct refclockproc *pp;
469         char device[20];        /* device name */
470         int     fd;             /* file descriptor */
471 #ifdef ICOM
472         int     temp;
473 #endif /* ICOM */
474 #ifdef HAVE_AUDIO
475         int     fd_audio;       /* audio port file descriptor */
476         int     i;              /* index */
477         double  step;           /* codec adjustment */
478
479         /*
480          * Open audio device. Don't complain if not there.
481          */
482         fd_audio = audio_init(DEVICE_AUDIO, AUDIO_BUFSIZ, unit);
483
484 #ifdef DEBUG
485         if (fd_audio >= 0 && debug)
486                 audio_show();
487 #endif
488
489         /*
490          * If audio is unavailable, Open serial port in raw mode.
491          */
492         if (fd_audio >= 0) {
493                 fd = fd_audio;
494         } else {
495                 snprintf(device, sizeof(device), DEVICE, unit);
496                 fd = refclock_open(device, SPEED232, LDISC_RAW);
497         }
498 #else /* HAVE_AUDIO */
499
500         /*
501          * Open serial port in raw mode.
502          */
503         snprintf(device, sizeof(device), DEVICE, unit);
504         fd = refclock_open(device, SPEED232, LDISC_RAW);
505 #endif /* HAVE_AUDIO */
506
507         if (fd < 0)
508                 return (0);
509
510         /*
511          * Allocate and initialize unit structure
512          */
513         up = emalloc_zero(sizeof(*up));
514         pp = peer->procptr;
515         pp->unitptr = up;
516         pp->io.clock_recv = chu_receive;
517         pp->io.srcclock = peer;
518         pp->io.datalen = 0;
519         pp->io.fd = fd;
520         if (!io_addclock(&pp->io)) {
521                 close(fd);
522                 pp->io.fd = -1;
523                 free(up);
524                 pp->unitptr = NULL;
525                 return (0);
526         }
527
528         /*
529          * Initialize miscellaneous variables
530          */
531         peer->precision = PRECISION;
532         pp->clockdesc = DESCRIPTION;
533         strlcpy(up->ident, "CHU", sizeof(up->ident));
534         memcpy(&pp->refid, up->ident, 4); 
535         DTOLFP(CHAR, &up->charstamp);
536 #ifdef HAVE_AUDIO
537
538         /*
539          * The companded samples are encoded sign-magnitude. The table
540          * contains all the 256 values in the interest of speed. We do
541          * this even if the audio codec is not available. C'est la lazy.
542          */
543         up->fd_audio = fd_audio;
544         up->gain = 127;
545         up->comp[0] = up->comp[OFFSET] = 0.;
546         up->comp[1] = 1; up->comp[OFFSET + 1] = -1.;
547         up->comp[2] = 3; up->comp[OFFSET + 2] = -3.;
548         step = 2.;
549         for (i = 3; i < OFFSET; i++) {
550                 up->comp[i] = up->comp[i - 1] + step;
551                 up->comp[OFFSET + i] = -up->comp[i];
552                 if (i % 16 == 0)
553                         step *= 2.;
554         }
555         DTOLFP(1. / SECOND, &up->tick);
556 #endif /* HAVE_AUDIO */
557 #ifdef ICOM
558         temp = 0;
559 #ifdef DEBUG
560         if (debug > 1)
561                 temp = P_TRACE;
562 #endif
563         if (peer->ttl > 0) {
564                 if (peer->ttl & 0x80)
565                         up->fd_icom = icom_init("/dev/icom", B1200,
566                             temp);
567                 else
568                         up->fd_icom = icom_init("/dev/icom", B9600,
569                             temp);
570         }
571         if (up->fd_icom > 0) {
572                 if (chu_newchan(peer, 0) != 0) {
573                         msyslog(LOG_NOTICE, "icom: radio not found");
574                         close(up->fd_icom);
575                         up->fd_icom = 0;
576                 } else {
577                         msyslog(LOG_NOTICE, "icom: autotune enabled");
578                 }
579         }
580 #endif /* ICOM */
581         return (1);
582 }
583
584
585 /*
586  * chu_shutdown - shut down the clock
587  */
588 static void
589 chu_shutdown(
590         int     unit,           /* instance number (not used) */
591         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
592         )
593 {
594         struct chuunit *up;
595         struct refclockproc *pp;
596
597         pp = peer->procptr;
598         up = pp->unitptr;
599         if (up == NULL)
600                 return;
601
602         io_closeclock(&pp->io);
603 #ifdef ICOM
604         if (up->fd_icom > 0)
605                 close(up->fd_icom);
606 #endif /* ICOM */
607         free(up);
608 }
609
610
611 /*
612  * chu_receive - receive data from the audio or serial device
613  */
614 static void
615 chu_receive(
616         struct recvbuf *rbufp   /* receive buffer structure pointer */
617         )
618 {
619 #ifdef HAVE_AUDIO
620         struct chuunit *up;
621         struct refclockproc *pp;
622         struct peer *peer;
623
624         peer = rbufp->recv_peer;
625         pp = peer->procptr;
626         up = pp->unitptr;
627
628         /*
629          * If the audio codec is warmed up, the buffer contains codec
630          * samples which need to be demodulated and decoded into CHU
631          * characters using the software UART. Otherwise, the buffer
632          * contains CHU characters from the serial port, so the software
633          * UART is bypassed. In this case the CPU will probably run a
634          * few degrees cooler.
635          */
636         if (up->fd_audio > 0)
637                 chu_audio_receive(rbufp);
638         else
639                 chu_serial_receive(rbufp);
640 #else
641         chu_serial_receive(rbufp);
642 #endif /* HAVE_AUDIO */
643 }
644
645
646 #ifdef HAVE_AUDIO
647 /*
648  * chu_audio_receive - receive data from the audio device
649  */
650 static void
651 chu_audio_receive(
652         struct recvbuf *rbufp   /* receive buffer structure pointer */
653         )
654 {
655         struct chuunit *up;
656         struct refclockproc *pp;
657         struct peer *peer;
658
659         double  sample;         /* codec sample */
660         u_char  *dpt;           /* buffer pointer */
661         int     bufcnt;         /* buffer counter */
662         l_fp    ltemp;          /* l_fp temp */
663
664         peer = rbufp->recv_peer;
665         pp = peer->procptr;
666         up = pp->unitptr;
667
668         /*
669          * Main loop - read until there ain't no more. Note codec
670          * samples are bit-inverted.
671          */
672         DTOLFP((double)rbufp->recv_length / SECOND, &ltemp);
673         L_SUB(&rbufp->recv_time, &ltemp);
674         up->timestamp = rbufp->recv_time;
675         dpt = rbufp->recv_buffer;
676         for (bufcnt = 0; bufcnt < rbufp->recv_length; bufcnt++) {
677                 sample = up->comp[~*dpt++ & 0xff];
678
679                 /*
680                  * Clip noise spikes greater than MAXAMP. If no clips,
681                  * increase the gain a tad; if the clips are too high, 
682                  * decrease a tad.
683                  */
684                 if (sample > MAXAMP) {
685                         sample = MAXAMP;
686                         up->clipcnt++;
687                 } else if (sample < -MAXAMP) {
688                         sample = -MAXAMP;
689                         up->clipcnt++;
690                 }
691                 chu_rf(peer, sample);
692                 L_ADD(&up->timestamp, &up->tick);
693
694                 /*
695                  * Once each second ride gain.
696                  */
697                 up->seccnt = (up->seccnt + 1) % SECOND;
698                 if (up->seccnt == 0) {
699                         chu_gain(peer);
700                 }
701         }
702
703         /*
704          * Set the input port and monitor gain for the next buffer.
705          */
706         if (pp->sloppyclockflag & CLK_FLAG2)
707                 up->port = 2;
708         else
709                 up->port = 1;
710         if (pp->sloppyclockflag & CLK_FLAG3)
711                 up->mongain = MONGAIN;
712         else
713                 up->mongain = 0;
714 }
715
716
717 /*
718  * chu_rf - filter and demodulate the FSK signal
719  *
720  * This routine implements a 300-baud Bell 103 modem with mark 2225 Hz
721  * and space 2025 Hz. It uses a bandpass filter followed by a soft
722  * limiter, FM discriminator and lowpass filter. A maximum-likelihood
723  * decoder samples the baseband signal at eight times the baud rate and
724  * detects the start bit of each character.
725  *
726  * The filters are built for speed, which explains the rather clumsy
727  * code. Hopefully, the compiler will efficiently implement the move-
728  * and-muiltiply-and-add operations.
729  */
730 static void
731 chu_rf(
732         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
733         double  sample          /* analog sample */
734         )
735 {
736         struct refclockproc *pp;
737         struct chuunit *up;
738         struct surv *sp;
739
740         /*
741          * Local variables
742          */
743         double  signal;         /* bandpass signal */
744         double  limit;          /* limiter signal */
745         double  disc;           /* discriminator signal */
746         double  lpf;            /* lowpass signal */
747         double  dist;           /* UART signal distance */
748         int     i, j;
749
750         pp = peer->procptr;
751         up = pp->unitptr;
752
753         /*
754          * Bandpass filter. 4th-order elliptic, 500-Hz bandpass centered
755          * at 2125 Hz. Passband ripple 0.3 dB, stopband ripple 50 dB,
756          * phase delay 0.24 ms.
757          */
758         signal = (up->bpf[8] = up->bpf[7]) * 5.844676e-01;
759         signal += (up->bpf[7] = up->bpf[6]) * 4.884860e-01;
760         signal += (up->bpf[6] = up->bpf[5]) * 2.704384e+00;
761         signal += (up->bpf[5] = up->bpf[4]) * 1.645032e+00;
762         signal += (up->bpf[4] = up->bpf[3]) * 4.644557e+00;
763         signal += (up->bpf[3] = up->bpf[2]) * 1.879165e+00;
764         signal += (up->bpf[2] = up->bpf[1]) * 3.522634e+00;
765         signal += (up->bpf[1] = up->bpf[0]) * 7.315738e-01;
766         up->bpf[0] = sample - signal;
767         signal = up->bpf[0] * 6.176213e-03
768             + up->bpf[1] * 3.156599e-03
769             + up->bpf[2] * 7.567487e-03
770             + up->bpf[3] * 4.344580e-03
771             + up->bpf[4] * 1.190128e-02
772             + up->bpf[5] * 4.344580e-03
773             + up->bpf[6] * 7.567487e-03
774             + up->bpf[7] * 3.156599e-03
775             + up->bpf[8] * 6.176213e-03;
776
777         up->monitor = signal / 4.;      /* note monitor after filter */
778
779         /*
780          * Soft limiter/discriminator. The 11-sample discriminator lag
781          * interval corresponds to three cycles of 2125 Hz, which
782          * requires the sample frequency to be 2125 * 11 / 3 = 7791.7
783          * Hz. The discriminator output varies +-0.5 interval for input
784          * frequency 2025-2225 Hz. However, we don't get to sample at
785          * this frequency, so the discriminator output is biased. Life
786          * at 8000 Hz sucks.
787          */
788         limit = signal;
789         if (limit > LIMIT)
790                 limit = LIMIT;
791         else if (limit < -LIMIT)
792                 limit = -LIMIT;
793         disc = up->disc[up->discptr] * -limit;
794         up->disc[up->discptr] = limit;
795         up->discptr = (up->discptr + 1 ) % LAG;
796         if (disc >= 0)
797                 disc = SQRT(disc);
798         else
799                 disc = -SQRT(-disc);
800
801         /*
802          * Lowpass filter. Raised cosine FIR, Ts = 1 / 300, beta = 0.1.
803          */
804         lpf = (up->lpf[26] = up->lpf[25]) * 2.538771e-02;
805         lpf += (up->lpf[25] = up->lpf[24]) * 1.084671e-01;
806         lpf += (up->lpf[24] = up->lpf[23]) * 2.003159e-01;
807         lpf += (up->lpf[23] = up->lpf[22]) * 2.985303e-01;
808         lpf += (up->lpf[22] = up->lpf[21]) * 4.003697e-01;
809         lpf += (up->lpf[21] = up->lpf[20]) * 5.028552e-01;
810         lpf += (up->lpf[20] = up->lpf[19]) * 6.028795e-01;
811         lpf += (up->lpf[19] = up->lpf[18]) * 6.973249e-01;
812         lpf += (up->lpf[18] = up->lpf[17]) * 7.831828e-01;
813         lpf += (up->lpf[17] = up->lpf[16]) * 8.576717e-01;
814         lpf += (up->lpf[16] = up->lpf[15]) * 9.183463e-01;
815         lpf += (up->lpf[15] = up->lpf[14]) * 9.631951e-01;
816         lpf += (up->lpf[14] = up->lpf[13]) * 9.907208e-01;
817         lpf += (up->lpf[13] = up->lpf[12]) * 1.000000e+00;
818         lpf += (up->lpf[12] = up->lpf[11]) * 9.907208e-01;
819         lpf += (up->lpf[11] = up->lpf[10]) * 9.631951e-01;
820         lpf += (up->lpf[10] = up->lpf[9]) * 9.183463e-01;
821         lpf += (up->lpf[9] = up->lpf[8]) * 8.576717e-01;
822         lpf += (up->lpf[8] = up->lpf[7]) * 7.831828e-01;
823         lpf += (up->lpf[7] = up->lpf[6]) * 6.973249e-01;
824         lpf += (up->lpf[6] = up->lpf[5]) * 6.028795e-01;
825         lpf += (up->lpf[5] = up->lpf[4]) * 5.028552e-01;
826         lpf += (up->lpf[4] = up->lpf[3]) * 4.003697e-01;
827         lpf += (up->lpf[3] = up->lpf[2]) * 2.985303e-01;
828         lpf += (up->lpf[2] = up->lpf[1]) * 2.003159e-01;
829         lpf += (up->lpf[1] = up->lpf[0]) * 1.084671e-01;
830         lpf += up->lpf[0] = disc * 2.538771e-02;
831
832         /*
833          * Maximum-likelihood decoder. The UART updates each of the
834          * eight survivors and determines the span, slice level and
835          * tentative decoded character. Valid 11-bit characters are
836          * framed so that bit 10 and bit 11 (stop bits) are mark and bit
837          * 1 (start bit) is space. When a valid character is found, the
838          * survivor with maximum distance determines the final decoded
839          * character.
840          */
841         up->baud += 1. / SECOND;
842         if (up->baud > 1. / (BAUD * 8.)) {
843                 up->baud -= 1. / (BAUD * 8.);
844                 up->decptr = (up->decptr + 1) % 8;
845                 sp = &up->surv[up->decptr];
846                 sp->cstamp = up->timestamp;
847                 chu_uart(sp, -lpf * AGAIN);
848                 if (up->dbrk > 0) {
849                         up->dbrk--;
850                         if (up->dbrk > 0)
851                                 return;
852
853                         up->decpha = up->decptr;
854                 }
855                 if (up->decptr != up->decpha)
856                         return;
857
858                 dist = 0;
859                 j = -1;
860                 for (i = 0; i < 8; i++) {
861
862                         /*
863                          * The timestamp is taken at the last bit, so
864                          * for correct decoding we reqire sufficient
865                          * span and correct start bit and two stop bits.
866                          */
867                         if ((up->surv[i].uart & 0x601) != 0x600 ||
868                             up->surv[i].span < SPAN)
869                                 continue;
870
871                         if (up->surv[i].dist > dist) {
872                                 dist = up->surv[i].dist;
873                                 j = i;
874                         }
875                 }
876                 if (j < 0)
877                         return;
878
879                 /*
880                  * Process the character, then blank the decoder until
881                  * the end of the next character.This sets the decoding
882                  * phase of the entire burst from the phase of the first
883                  * character.
884                  */
885                 up->maxsignal = up->surv[j].span;
886                 chu_decode(peer, (up->surv[j].uart >> 1) & 0xff,
887                     up->surv[j].cstamp);
888                 up->dbrk = 88;
889         }
890 }
891
892
893 /*
894  * chu_uart - maximum-likelihood UART
895  *
896  * This routine updates a shift register holding the last 11 envelope
897  * samples. It then computes the slice level and span over these samples
898  * and determines the tentative data bits and distance. The calling
899  * program selects over the last eight survivors the one with maximum
900  * distance to determine the decoded character.
901  */
902 static void
903 chu_uart(
904         struct surv *sp,        /* survivor structure pointer */
905         double  sample          /* baseband signal */
906         )
907 {
908         double  es_max, es_min; /* max/min envelope */
909         double  slice;          /* slice level */
910         double  dist;           /* distance */
911         double  dtemp;
912         int     i;
913
914         /*
915          * Save the sample and shift right. At the same time, measure
916          * the maximum and minimum over all eleven samples.
917          */
918         es_max = -1e6;
919         es_min = 1e6;
920         sp->shift[0] = sample;
921         for (i = 11; i > 0; i--) {
922                 sp->shift[i] = sp->shift[i - 1];
923                 if (sp->shift[i] > es_max)
924                         es_max = sp->shift[i];
925                 if (sp->shift[i] < es_min)
926                         es_min = sp->shift[i];
927         }
928
929         /*
930          * Determine the span as the maximum less the minimum and the
931          * slice level as the minimum plus a fraction of the span. Note
932          * the slight bias toward mark to correct for the modem tendency
933          * to make more mark than space errors. Compute the distance on
934          * the assumption the last two bits must be mark, the first
935          * space and the rest either mark or space. 
936          */ 
937         sp->span = es_max - es_min;
938         slice = es_min + .45 * sp->span;
939         dist = 0;
940         sp->uart = 0;
941         for (i = 1; i < 12; i++) {
942                 sp->uart <<= 1;
943                 dtemp = sp->shift[i];
944                 if (dtemp > slice)
945                         sp->uart |= 0x1;
946                 if (i == 1 || i == 2) {
947                         dist += dtemp - es_min;
948                 } else if (i == 11) {
949                         dist += es_max - dtemp;
950                 } else {
951                         if (dtemp > slice)
952                                 dist += dtemp - es_min;
953                         else
954                                 dist += es_max - dtemp;
955                 }
956         }
957         sp->dist = dist / (11 * sp->span);
958 }
959 #endif /* HAVE_AUDIO */
960
961
962 /*
963  * chu_serial_receive - receive data from the serial device
964  */
965 static void
966 chu_serial_receive(
967         struct recvbuf *rbufp   /* receive buffer structure pointer */
968         )
969 {
970         struct peer *peer;
971
972         u_char  *dpt;           /* receive buffer pointer */
973
974         peer = rbufp->recv_peer;
975
976         dpt = (u_char *)&rbufp->recv_space;
977         chu_decode(peer, *dpt, rbufp->recv_time);
978 }
979
980
981 /*
982  * chu_decode - decode the character data
983  */
984 static void
985 chu_decode(
986         struct peer *peer,      /* peer structure pointer */
987         int     hexhex,         /* data character */
988         l_fp    cstamp          /* data character timestamp */
989         )
990 {
991         struct refclockproc *pp;
992         struct chuunit *up;
993
994         l_fp    tstmp;          /* timestamp temp */
995         double  dtemp;
996
997         pp = peer->procptr;
998         up = pp->unitptr;
999
1000         /*
1001          * If the interval since the last character is greater than the
1002          * longest burst, process the last burst and start a new one. If
1003          * the interval is less than this but greater than two
1004          * characters, consider this a noise burst and reject it.
1005          */
1006         tstmp = up->timestamp;
1007         if (L_ISZERO(&up->laststamp))
1008                 up->laststamp = up->timestamp;
1009         L_SUB(&tstmp, &up->laststamp);
1010         up->laststamp = up->timestamp;
1011         LFPTOD(&tstmp, dtemp);
1012         if (dtemp > BURST * CHAR) {
1013                 chu_burst(peer);
1014                 up->ndx = 0;
1015         } else if (dtemp > 2.5 * CHAR) {
1016                 up->ndx = 0;
1017         }
1018
1019         /*
1020          * Append the character to the current burst and append the
1021          * character timestamp to the timestamp list.
1022          */
1023         if (up->ndx < BURST) {
1024                 up->cbuf[up->ndx] = hexhex & 0xff;
1025                 up->cstamp[up->ndx] = cstamp;
1026                 up->ndx++;
1027
1028         }
1029 }
1030
1031
1032 /*
1033  * chu_burst - search for valid burst format
1034  */
1035 static void
1036 chu_burst(
1037         struct peer *peer
1038         )
1039 {
1040         struct chuunit *up;
1041         struct refclockproc *pp;
1042
1043         int     i;
1044
1045         pp = peer->procptr;
1046         up = pp->unitptr;
1047
1048         /*
1049          * Correlate a block of five characters with the next block of
1050          * five characters. The burst distance is defined as the number
1051          * of bits that match in the two blocks for format A and that
1052          * match the inverse for format B.
1053          */
1054         if (up->ndx < MINCHARS) {
1055                 up->status |= RUNT;
1056                 return;
1057         }
1058         up->burdist = 0;
1059         for (i = 0; i < 5 && i < up->ndx - 5; i++)
1060                 up->burdist += chu_dist(up->cbuf[i], up->cbuf[i + 5]);
1061
1062         /*
1063          * If the burst distance is at least MINDIST, this must be a
1064          * format A burst; if the value is not greater than -MINDIST, it
1065          * must be a format B burst. If the B burst is perfect, we
1066          * believe it; otherwise, it is a noise burst and of no use to
1067          * anybody.
1068          */
1069         if (up->burdist >= MINDIST) {
1070                 chu_a(peer, up->ndx);
1071         } else if (up->burdist <= -MINDIST) {
1072                 chu_b(peer, up->ndx);
1073         } else {
1074                 up->status |= NOISE;
1075                 return;
1076         }
1077
1078         /*
1079          * If this is a valid burst, wait a guard time of ten seconds to
1080          * allow for more bursts, then arm the poll update routine to
1081          * process the minute. Don't do this if this is called from the
1082          * timer interrupt routine.
1083          */
1084         if (peer->outdate != current_time)
1085                 peer->nextdate = current_time + 10;
1086 }
1087
1088
1089 /*
1090  * chu_b - decode format B burst
1091  */
1092 static void
1093 chu_b(
1094         struct peer *peer,
1095         int     nchar
1096         )
1097 {
1098         struct  refclockproc *pp;
1099         struct  chuunit *up;
1100
1101         u_char  code[11];       /* decoded timecode */
1102         char    tbuf[80];       /* trace buffer */
1103         char *  p;
1104         size_t  chars;
1105         size_t  cb;
1106         int     i;
1107
1108         pp = peer->procptr;
1109         up = pp->unitptr;
1110
1111         /*
1112          * In a format B burst, a character is considered valid only if
1113          * the first occurence matches the last occurence. The burst is
1114          * considered valid only if all characters are valid; that is,
1115          * only if the distance is 40. Note that once a valid frame has
1116          * been found errors are ignored.
1117          */
1118         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf), "chuB %04x %4.0f %2d %2d ",
1119                  up->status, up->maxsignal, nchar, -up->burdist);
1120         cb = sizeof(tbuf);
1121         p = tbuf;
1122         for (i = 0; i < nchar; i++) {
1123                 chars = strlen(p);
1124                 if (cb < chars + 1) {
1125                         msyslog(LOG_ERR, "chu_b() fatal out buffer");
1126                         exit(1);
1127                 }
1128                 cb -= chars;
1129                 p += chars;
1130                 snprintf(p, cb, "%02x", up->cbuf[i]);
1131         }
1132         if (pp->sloppyclockflag & CLK_FLAG4)
1133                 record_clock_stats(&peer->srcadr, tbuf);
1134 #ifdef DEBUG
1135         if (debug)
1136                 printf("%s\n", tbuf);
1137 #endif
1138         if (up->burdist > -40) {
1139                 up->status |= BFRAME;
1140                 return;
1141         }
1142
1143         /*
1144          * Convert the burst data to internal format. Don't bother with
1145          * the timestamps.
1146          */
1147         for (i = 0; i < 5; i++) {
1148                 code[2 * i] = hexchar[up->cbuf[i] & 0xf];
1149                 code[2 * i + 1] = hexchar[(up->cbuf[i] >>
1150                     4) & 0xf];
1151         }
1152         if (sscanf((char *)code, "%1x%1d%4d%2d%2x", &up->leap, &up->dut,
1153             &pp->year, &up->tai, &up->dst) != 5) {
1154                 up->status |= BFORMAT;
1155                 return;
1156         }
1157         up->status |= BVALID;
1158         if (up->leap & 0x8)
1159                 up->dut = -up->dut;
1160 }
1161
1162
1163 /*
1164  * chu_a - decode format A burst
1165  */
1166 static void
1167 chu_a(
1168         struct peer *peer,
1169         int nchar
1170         )
1171 {
1172         struct refclockproc *pp;
1173         struct chuunit *up;
1174
1175         char    tbuf[80];       /* trace buffer */
1176         char *  p;
1177         size_t  chars;
1178         size_t  cb;
1179         l_fp    offset;         /* timestamp offset */
1180         int     val;            /* distance */
1181         int     temp;
1182         int     i, j, k;
1183
1184         pp = peer->procptr;
1185         up = pp->unitptr;
1186
1187         /*
1188          * Determine correct burst phase. There are three cases
1189          * corresponding to in-phase, one character early or one
1190          * character late. These cases are distinguished by the position
1191          * of the framing digits 0x6 at positions 0 and 5 and 0x3 at
1192          * positions 4 and 9. The correct phase is when the distance
1193          * relative to the framing digits is maximum. The burst is valid
1194          * only if the maximum distance is at least MINSYNC.
1195          */
1196         up->syndist = k = 0;
1197         // val = -16;
1198         for (i = -1; i < 2; i++) {
1199                 temp = up->cbuf[i + 4] & 0xf;
1200                 if (i >= 0)
1201                         temp |= (up->cbuf[i] & 0xf) << 4;
1202                 val = chu_dist(temp, 0x63);
1203                 temp = (up->cbuf[i + 5] & 0xf) << 4;
1204                 if (i + 9 < nchar)
1205                         temp |= up->cbuf[i + 9] & 0xf;
1206                 val += chu_dist(temp, 0x63);
1207                 if (val > up->syndist) {
1208                         up->syndist = val;
1209                         k = i;
1210                 }
1211         }
1212
1213         /*
1214          * Extract the second number; it must be in the range 2 through
1215          * 9 and the two repititions must be the same.
1216          */
1217         temp = (up->cbuf[k + 4] >> 4) & 0xf;
1218         if (temp < 2 || temp > 9 || k + 9 >= nchar || temp !=
1219             ((up->cbuf[k + 9] >> 4) & 0xf))
1220                 temp = 0;
1221         snprintf(tbuf, sizeof(tbuf),
1222                  "chuA %04x %4.0f %2d %2d %2d %2d %1d ", up->status,
1223                  up->maxsignal, nchar, up->burdist, k, up->syndist,
1224                  temp);
1225         cb = sizeof(tbuf);
1226         p = tbuf;
1227         for (i = 0; i < nchar; i++) {
1228                 chars = strlen(p);
1229                 if (cb < chars + 1) {
1230                         msyslog(LOG_ERR, "chu_a() fatal out buffer");
1231                         exit(1);
1232                 }
1233                 cb -= chars;
1234                 p += chars;
1235                 snprintf(p, cb, "%02x", up->cbuf[i]);
1236         }
1237         if (pp->sloppyclockflag & CLK_FLAG4)
1238                 record_clock_stats(&peer->srcadr, tbuf);
1239 #ifdef DEBUG
1240         if (debug)
1241                 printf("%s\n", tbuf);
1242 #endif
1243         if (up->syndist < MINSYNC) {
1244                 up->status |= AFRAME;
1245                 return;
1246         }
1247
1248         /*
1249          * A valid burst requires the first seconds number to match the
1250          * last seconds number. If so, the burst timestamps are
1251          * corrected to the current minute and saved for later
1252          * processing. In addition, the seconds decode is advanced from
1253          * the previous burst to the current one.
1254          */
1255         if (temp == 0) {
1256                 up->status |= AFORMAT;
1257         } else {
1258                 up->status |= AVALID;
1259                 up->second = pp->second = 30 + temp;
1260                 offset.l_ui = 30 + temp;
1261                 offset.l_uf = 0;
1262                 i = 0;
1263                 if (k < 0)
1264                         offset = up->charstamp;
1265                 else if (k > 0)
1266                         i = 1;
1267                 for (; i < nchar && (i - 10) < k; i++) {
1268                         up->tstamp[up->ntstamp] = up->cstamp[i];
1269                         L_SUB(&up->tstamp[up->ntstamp], &offset);
1270                         L_ADD(&offset, &up->charstamp);
1271                         if (up->ntstamp < MAXSTAGE - 1)
1272                                 up->ntstamp++;
1273                 }
1274                 while (temp > up->prevsec) {
1275                         for (j = 15; j > 0; j--) {
1276                                 up->decode[9][j] = up->decode[9][j - 1];
1277                                 up->decode[19][j] =
1278                                     up->decode[19][j - 1];
1279                         }
1280                         up->decode[9][j] = up->decode[19][j] = 0;
1281                         up->prevsec++;
1282                 }
1283         }
1284
1285         /*
1286          * Stash the data in the decoding matrix.
1287          */
1288         i = -(2 * k);
1289         for (j = 0; j < nchar; j++) {
1290                 if (i < 0 || i > 18) {
1291                         i += 2;
1292                         continue;
1293                 }
1294                 up->decode[i][up->cbuf[j] & 0xf]++;
1295                 i++;
1296                 up->decode[i][(up->cbuf[j] >> 4) & 0xf]++;
1297                 i++;
1298         }
1299         up->burstcnt++;
1300 }
1301
1302
1303 /*
1304  * chu_poll - called by the transmit procedure
1305  */
1306 static void
1307 chu_poll(
1308         int unit,
1309         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1310         )
1311 {
1312         struct refclockproc *pp;
1313
1314         pp = peer->procptr;
1315         pp->polls++;
1316 }
1317
1318
1319 /*
1320  * chu_second - process minute data
1321  */
1322 static void
1323 chu_second(
1324         int unit,
1325         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1326         )
1327 {
1328         struct refclockproc *pp;
1329         struct chuunit *up;
1330         l_fp    offset;
1331         char    synchar, qual, leapchar;
1332         int     minset, i;
1333         double  dtemp;
1334
1335         pp = peer->procptr;
1336         up = pp->unitptr;
1337
1338         /*
1339          * This routine is called once per minute to process the
1340          * accumulated burst data. We do a bit of fancy footwork so that
1341          * this doesn't run while burst data are being accumulated.
1342          */
1343         up->second = (up->second + 1) % 60;
1344         if (up->second != 0)
1345                 return;
1346
1347         /*
1348          * Process the last burst, if still in the burst buffer.
1349          * If the minute contains a valid B frame with sufficient A
1350          * frame metric, it is considered valid. However, the timecode
1351          * is sent to clockstats even if invalid.
1352          */
1353         chu_burst(peer);
1354         minset = ((current_time - peer->update) + 30) / 60;
1355         dtemp = chu_major(peer);
1356         qual = 0;
1357         if (up->status & (BFRAME | AFRAME))
1358                 qual |= SYNERR;
1359         if (up->status & (BFORMAT | AFORMAT))
1360                 qual |= FMTERR;
1361         if (up->status & DECODE)
1362                 qual |= DECERR;
1363         if (up->status & STAMP)
1364                 qual |= TSPERR;
1365         if (up->status & BVALID && dtemp >= MINMETRIC)
1366                 up->status |= INSYNC;
1367         synchar = leapchar = ' ';
1368         if (!(up->status & INSYNC)) {
1369                 pp->leap = LEAP_NOTINSYNC;
1370                 synchar = '?';
1371         } else if (up->leap & 0x2) {
1372                 pp->leap = LEAP_ADDSECOND;
1373                 leapchar = 'L';
1374         } else if (up->leap & 0x4) {
1375                 pp->leap = LEAP_DELSECOND;
1376                 leapchar = 'l';
1377         } else {
1378                 pp->leap = LEAP_NOWARNING;
1379         }
1380         snprintf(pp->a_lastcode, sizeof(pp->a_lastcode),
1381             "%c%1X %04d %03d %02d:%02d:%02d %c%x %+d %d %d %s %.0f %d",
1382             synchar, qual, pp->year, pp->day, pp->hour, pp->minute,
1383             pp->second, leapchar, up->dst, up->dut, minset, up->gain,
1384             up->ident, dtemp, up->ntstamp);
1385         pp->lencode = strlen(pp->a_lastcode);
1386
1387         /*
1388          * If in sync and the signal metric is above threshold, the
1389          * timecode is ipso fatso valid and can be selected to
1390          * discipline the clock.
1391          */
1392         if (up->status & INSYNC && !(up->status & (DECODE | STAMP)) &&
1393             dtemp > MINMETRIC) {
1394                 if (!clocktime(pp->day, pp->hour, pp->minute, 0, GMT,
1395                     up->tstamp[0].l_ui, &pp->yearstart, &offset.l_ui)) {
1396                         up->errflg = CEVNT_BADTIME;
1397                 } else {
1398                         offset.l_uf = 0;
1399                         for (i = 0; i < up->ntstamp; i++)
1400                                 refclock_process_offset(pp, offset,
1401                                 up->tstamp[i], PDELAY +
1402                                     pp->fudgetime1);
1403                         pp->lastref = up->timestamp;
1404                         refclock_receive(peer);
1405                 }
1406         }
1407         if (dtemp > 0)
1408                 record_clock_stats(&peer->srcadr, pp->a_lastcode);
1409 #ifdef DEBUG
1410         if (debug)
1411                 printf("chu: timecode %d %s\n", pp->lencode,
1412                     pp->a_lastcode);
1413 #endif
1414 #ifdef ICOM
1415         chu_newchan(peer, dtemp);
1416 #endif /* ICOM */
1417         chu_clear(peer);
1418         if (up->errflg)
1419                 refclock_report(peer, up->errflg);
1420         up->errflg = 0;
1421 }
1422
1423
1424 /*
1425  * chu_major - majority decoder
1426  */
1427 static double
1428 chu_major(
1429         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1430         )
1431 {
1432         struct refclockproc *pp;
1433         struct chuunit *up;
1434
1435         u_char  code[11];       /* decoded timecode */
1436         int     metric;         /* distance metric */
1437         int     val1;           /* maximum distance */
1438         int     synchar;        /* stray cat */
1439         int     temp;
1440         int     i, j, k;
1441
1442         pp = peer->procptr;
1443         up = pp->unitptr;
1444
1445         /*
1446          * Majority decoder. Each burst encodes two replications at each
1447          * digit position in the timecode. Each row of the decoding
1448          * matrix encodes the number of occurences of each digit found
1449          * at the corresponding position. The maximum over all
1450          * occurrences at each position is the distance for this
1451          * position and the corresponding digit is the maximum-
1452          * likelihood candidate. If the distance is not more than half
1453          * the total number of occurences, a majority has not been found
1454          * and the data are discarded. The decoding distance is defined
1455          * as the sum of the distances over the first nine digits. The
1456          * tenth digit varies over the seconds, so we don't count it.
1457          */
1458         metric = 0;
1459         for (i = 0; i < 9; i++) {
1460                 val1 = 0;
1461                 k = 0;
1462                 for (j = 0; j < 16; j++) {
1463                         temp = up->decode[i][j] + up->decode[i + 10][j];
1464                         if (temp > val1) {
1465                                 val1 = temp;
1466                                 k = j;
1467                         }
1468                 }
1469                 if (val1 <= up->burstcnt)
1470                         up->status |= DECODE;
1471                 metric += val1;
1472                 code[i] = hexchar[k];
1473         }
1474
1475         /*
1476          * Compute the timecode timestamp from the days, hours and
1477          * minutes of the timecode. Use clocktime() for the aggregate
1478          * minutes and the minute offset computed from the burst
1479          * seconds. Note that this code relies on the filesystem time
1480          * for the years and does not use the years of the timecode.
1481          */
1482         if (sscanf((char *)code, "%1x%3d%2d%2d", &synchar, &pp->day,
1483             &pp->hour, &pp->minute) != 4)
1484                 up->status |= DECODE;
1485         if (up->ntstamp < MINSTAMP)
1486                 up->status |= STAMP;
1487         return (metric);
1488 }
1489
1490
1491 /*
1492  * chu_clear - clear decoding matrix
1493  */
1494 static void
1495 chu_clear(
1496         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1497         )
1498 {
1499         struct refclockproc *pp;
1500         struct chuunit *up;
1501         int     i, j;
1502
1503         pp = peer->procptr;
1504         up = pp->unitptr;
1505
1506         /*
1507          * Clear stuff for the minute.
1508          */
1509         up->ndx = up->prevsec = 0;
1510         up->burstcnt = up->ntstamp = 0;
1511         up->status &= INSYNC | METRIC;
1512         for (i = 0; i < 20; i++) {
1513                 for (j = 0; j < 16; j++)
1514                         up->decode[i][j] = 0;
1515         }
1516 }
1517
1518 #ifdef ICOM
1519 /*
1520  * chu_newchan - called once per minute to find the best channel;
1521  * returns zero on success, nonzero if ICOM error.
1522  */
1523 static int
1524 chu_newchan(
1525         struct peer *peer,
1526         double  met
1527         )
1528 {
1529         struct chuunit *up;
1530         struct refclockproc *pp;
1531         struct xmtr *sp;
1532         int     rval;
1533         double  metric;
1534         int     i;
1535
1536         pp = peer->procptr;
1537         up = pp->unitptr;
1538
1539         /*
1540          * The radio can be tuned to three channels: 0 (3330 kHz), 1
1541          * (7850 kHz) and 2 (14670 kHz). There are five one-minute
1542          * dwells in each cycle. During the first dwell the radio is
1543          * tuned to one of the three channels to measure the channel
1544          * metric. The channel is selected as the one least recently
1545          * measured. During the remaining four dwells the radio is tuned
1546          * to the channel with the highest channel metric. 
1547          */
1548         if (up->fd_icom <= 0)
1549                 return (0);
1550
1551         /*
1552          * Update the current channel metric and age of all channels.
1553          * Scan all channels for the highest metric.
1554          */
1555         sp = &up->xmtr[up->chan];
1556         sp->metric -= sp->integ[sp->iptr];
1557         sp->integ[sp->iptr] = met;
1558         sp->metric += sp->integ[sp->iptr];
1559         sp->probe = 0;
1560         sp->iptr = (sp->iptr + 1) % ISTAGE;
1561         metric = 0;
1562         for (i = 0; i < NCHAN; i++) {
1563                 up->xmtr[i].probe++;
1564                 if (up->xmtr[i].metric > metric) {
1565                         up->status |= METRIC;
1566                         metric = up->xmtr[i].metric;
1567                         up->chan = i;
1568                 }
1569         }
1570
1571         /*
1572          * Start the next dwell. If the first dwell or no stations have
1573          * been heard, continue round-robin scan.
1574          */
1575         up->dwell = (up->dwell + 1) % DWELL;
1576         if (up->dwell == 0 || metric == 0) {
1577                 rval = 0;
1578                 for (i = 0; i < NCHAN; i++) {
1579                         if (up->xmtr[i].probe > rval) {
1580                                 rval = up->xmtr[i].probe;
1581                                 up->chan = i;
1582                         }
1583                 }
1584         }
1585
1586         /* Retune the radio at each dwell in case somebody nudges the
1587          * tuning knob.
1588          */
1589         rval = icom_freq(up->fd_icom, peer->ttl & 0x7f, qsy[up->chan] +
1590             TUNE);
1591         snprintf(up->ident, sizeof(up->ident), "CHU%d", up->chan);
1592         memcpy(&pp->refid, up->ident, 4); 
1593         memcpy(&peer->refid, up->ident, 4);
1594         if (metric == 0 && up->status & METRIC) {
1595                 up->status &= ~METRIC;
1596                 refclock_report(peer, CEVNT_PROP);
1597         } 
1598         return (rval);
1599 }
1600 #endif /* ICOM */
1601
1602
1603 /*
1604  * chu_dist - determine the distance of two octet arguments
1605  */
1606 static int
1607 chu_dist(
1608         int     x,              /* an octet of bits */
1609         int     y               /* another octet of bits */
1610         )
1611 {
1612         int     val;            /* bit count */ 
1613         int     temp;
1614         int     i;
1615
1616         /*
1617          * The distance is determined as the weight of the exclusive OR
1618          * of the two arguments. The weight is determined by the number
1619          * of one bits in the result. Each one bit increases the weight,
1620          * while each zero bit decreases it.
1621          */
1622         temp = x ^ y;
1623         val = 0;
1624         for (i = 0; i < 8; i++) {
1625                 if ((temp & 0x1) == 0)
1626                         val++;
1627                 else
1628                         val--;
1629                 temp >>= 1;
1630         }
1631         return (val);
1632 }
1633
1634
1635 #ifdef HAVE_AUDIO
1636 /*
1637  * chu_gain - adjust codec gain
1638  *
1639  * This routine is called at the end of each second. During the second
1640  * the number of signal clips above the MAXAMP threshold (6000). If
1641  * there are no clips, the gain is bumped up; if there are more than
1642  * MAXCLP clips (100), it is bumped down. The decoder is relatively
1643  * insensitive to amplitude, so this crudity works just peachy. The
1644  * routine also jiggles the input port and selectively mutes the
1645  */
1646 static void
1647 chu_gain(
1648         struct peer *peer       /* peer structure pointer */
1649         )
1650 {
1651         struct refclockproc *pp;
1652         struct chuunit *up;
1653
1654         pp = peer->procptr;
1655         up = pp->unitptr;
1656
1657         /*
1658          * Apparently, the codec uses only the high order bits of the
1659          * gain control field. Thus, it may take awhile for changes to
1660          * wiggle the hardware bits.
1661          */
1662         if (up->clipcnt == 0) {
1663                 up->gain += 4;
1664                 if (up->gain > MAXGAIN)
1665                         up->gain = MAXGAIN;
1666         } else if (up->clipcnt > MAXCLP) {
1667                 up->gain -= 4;
1668                 if (up->gain < 0)
1669                         up->gain = 0;
1670         }
1671         audio_gain(up->gain, up->mongain, up->port);
1672         up->clipcnt = 0;
1673 }
1674 #endif /* HAVE_AUDIO */
1675
1676
1677 #else
1678 NONEMPTY_TRANSLATION_UNIT
1679 #endif /* REFCLOCK */