documentation/ioport-trace-hints

   1 cat > /dev/null <<EOF
   2 The above line is necessary, leave it alone!!
   3 --------------------------------------------------------------------
   4
   5 DOING A HARDWARE TRACE IN WINE
   6 ------------------------------
   7
   8 The primary reason to do this is to reverse engineer a hardware device
   9 for which you don't have documentation, but can get to work under Wine.
  10
  11 This lot is aimed at parallel port devices, and in particular parallel port
  12 scanners which are now so cheap they are virtually being given away. The
  13 problem is that few manufactures will release any programming information which
  14 prevents drivers being written for Sane, and the traditional technique of using
  15 DOSemu to produce the traces does not work as the scanners invariably only have
  16 drivers for Windows.
  17
  18 Please note that I have not been able to get my scanner working properly (a
  19 UMAX Astra 600P), but a couple of people have reported success with at least
  20 the Artec AS6e scanner. I am not in the process of developing any driver nor do
  21 I intend to, so don't bug me about it. My time is now spent writting programs
  22 to set things like battery save options under Linux on Toshiba laptops, ans as
  23 such I don't have any spare time for writting a driver for a parallel port
  24 scanner etc.
  25
  26 Presuming that you have compiled and installed wine the first thing to do is is
  27 to enable direct hardware access to your parallel port. To do this edit
  28 wine.conf (usually in /usr/local/etc) and in the ports section add the
  29 following two lines
  30
  31 read=0x378,0x379,0x37a,0x37c,0x77a
  32 write=0x378,x379,0x37a,0x37c,0x77a
  33
  34 This adds the necessary access required for SPP/PS2/EPP/ECP parallel port on
  35 LPT1. You will need to adjust these number accordingly if your parallel port is
  36 on LPT2 or LPT0.
  37
  38 When starting wine use the following command line, where XXXX is the program
  39 you need to run in order to access your scanner, and YYYY is the file your
  40 trace will be stored in:
  41
  42     wine -debugmsg +io XXXX 2> >(sed 's/^[^:]*:io:[^ ]* //' > YYYY)
  43
  44 You will need large amounts of hard disk space (read hundreds of megabytes if
  45 you do a full page scan), and for reasonable performance a really fast
  46 processor and lots of RAM.
  47
  48 You might well find the log compression program that David Campbell
  49 <campbell@torque.net> wrote helpfull in reducing the size of the log files.
  50 This can be obtained by the following command:
  51
  52     sh ioport-trace-hints
  53
  54 This should extract shrink.c (which is located at the end of this file. Compile
  55 the log compression program by:
  56
  57     cc shrink.c -o shrink
  58
  59 Use the shrink program to reduce the physical size of the raw log as follows:
  60
  61     cat log | shrink > log2
  62
  63 The trace has the basic form of
  64
  65     XXXX > YY @ ZZZZ:ZZZZ
  66
  67 where XXXX is the port in hexidecimal being accessed, YY is the data written
  68 (or read) from the port, and ZZZZ:ZZZZ is the address in memory of the
  69 instruction that accessed the port. The direction of the arrow indicates
  70 whether the data was written or read from the port.
  71
  72     > data was written to the port
  73     < data was read from the port
  74
  75
  76 My basic tip for interperating these logs is to pay close attention to the
  77 addresses of the IO instructions. There grouping and sometimes proximity should
  78 reveal the presence of subroutines in the driver. By studying the different
  79 versions you should be able to work them out. For example consider the
  80 following section of trace from my UMAX Astra 600P
  81
  82     0x378 > 55 @ 0297:01ec
  83     0x37a > 05 @ 0297:01f5
  84     0x379 < 8f @ 0297:01fa
  85     0x37a > 04 @ 0297:0211
  86     0x378 > aa @ 0297:01ec
  87     0x37a > 05 @ 0297:01f5
  88     0x379 < 8f @ 0297:01fa
  89     0x37a > 04 @ 0297:0211
  90     0x378 > 00 @ 0297:01ec
  91     0x37a > 05 @ 0297:01f5
  92     0x379 < 8f @ 0297:01fa
  93     0x37a > 04 @ 0297:0211
  94     0x378 > 00 @ 0297:01ec
  95     0x37a > 05 @ 0297:01f5
  96     0x379 < 8f @ 0297:01fa
  97     0x37a > 04 @ 0297:0211
  98     0x378 > 00 @ 0297:01ec
  99     0x37a > 05 @ 0297:01f5
 100     0x379 < 8f @ 0297:01fa
 101     0x37a > 04 @ 0297:0211
 102     0x378 > 00 @ 0297:01ec
 103     0x37a > 05 @ 0297:01f5
 104     0x379 < 8f @ 0297:01fa
 105     0x37a > 04 @ 0297:0211
 106
 107 As you can see their is a repeating structure starting at address 0297:01ec
 108 that consists of four io access on the parallel port. Looking at it the first
 109 io access writes a changing byte to the data port the second always writes the
 110 byte 0x05 to the control port, then a value which always seems to 0x8f is read
 111 from the status port at which point a byte 0x04 is written to the control port.
 112 By studying this and other sections of the trace we can write a C routine that
 113 emulates this, shown below with some macros to make reading/writing on the
 114 parallel port easier to read.
 115
 116
 117 #define r_dtr(x)        inb(x)
 118 #define r_str(x)        inb(x+1)
 119 #define r_ctr(x)        inb(x+2)
 120 #define w_dtr(x,y)      outb(y, x)
 121 #define w_str(x,y)      outb(y, x+1)
 122 #define w_ctr(x,y)      outb(y, x+2)
 123
 124 /*
 125  * Seems to be sending a command byte to the scanner
 126  *
 127  */
 128 int udpp_put(int udpp_base, unsigned char command)
 129 {
 130         int loop,value;
 131
 132         w_dtr(udpp_base, command);
 133         w_ctr(udpp_base, 0x05);
 134
 135         for (loop=0;loop<10;loop++)
 136                 if (((value=r_str(udpp_base)) & 0x80)!=0x00) {
 137                         w_ctr(udpp_base, 0x04);
 138                         return value & 0xf8;
 139                         }
 140
 141         return (value & 0xf8) | 0x01;
 142 }
 143
 144
 145 For the UMAX Astra 600P only seven such routines exist (well 14 really, seven
 146 for SPP and seven for EPP). Whether you choose to disassemble the driver at
 147 this point to verify the routines is your own choice. If you do, the address
 148 from the trace should help in locating them in the disassembly.
 149
 150 You will probably then find it useful to write a script/perl/C program to
 151 analyse the logfile and decode them futher as this can reveal higher level
 152 grouping of the low level routines. For example from the logs from my UMAX
 153 Astra 600P when decoded futher reveal (this is a small snippet)
 154
 155
 156 start:
 157 put: 55 8f
 158 put: aa 8f
 159 put: 00 8f
 160 put: 00 8f
 161 put: 00 8f
 162 put: c2 8f
 163 wait: ff
 164 get: af,87
 165 wait: ff
 166 get: af,87
 167 end: cc
 168 start:
 169 put: 55 8f
 170 put: aa 8f
 171 put: 00 8f
 172 put: 03 8f
 173 put: 05 8f
 174 put: 84 8f
 175 wait: ff
 176
 177 From this it is easy to see that put routine is oftern gouped together in five
 178 sucessive calls sending information to the scanner. Once these are understood
 179 it should be possible to process the logs further to show the higher level
 180 routines in an easy to see format. Once the higest level format that you
 181 can derive from this process is understood, you then need to produce a
 182 series of scans varying only one parameter between them, so you can
 183 discover how to set the various parameters for the scanner.
 184
 185
 186 Jonathan Buzzard
 187 <jab@hex.prestel.co.uk>
 188
 189
 190 --------------------------------------------------------------------
 191 The following is the shrink.c program.
 192 EOF
 193 cat > shrink.c <<EOF
 194 #include <stdio.h>
 195 #include <string.h>
 196
 197 void
 198 main (void)
 199 {
 200   char buff[256], lastline[256];
 201   int count;
 202
 203   count = 0;
 204   lastline[0] = 0;
 205
 206   while (!feof (stdin))
 207     {
 208       fgets (buff, sizeof (buff), stdin);
 209       if (strcmp (buff, lastline) == 0)
 210         {
 211           count++;
 212         }
 213       else
 214         {
 215           if (count > 1)
 216             fprintf (stdout, "# Last line repeated %i times #\n", count);
 217           fprintf (stdout, "%s", buff);
 218           strcpy (lastline, buff);
 219             count = 1;
 220         }
 221     }
 222 }
 223 EOF