Quelle  dsp_dtmf.c   Sprache: C

/*
 * DTMF decoder.
 *
 * Copyright            by Andreas Eversberg (jolly@eversberg.eu)
 * based on different decoders such as ISDN4Linux
 *
 * This software may be used and distributed according to the terms
 * of the GNU General Public License, incorporated herein by reference.
 *
 */

#include <linux/mISDNif.h>
#include <linux/mISDNdsp.h>
#include "core.h"
#include "dsp.h"

#define NCOEFF            8     /* number of frequencies to be analyzed */

/* For DTMF recognition:
 * 2 * cos(2 * PI * k / N) precalculated for all k
 */
static u64 cos2pik[NCOEFF] =
{
 /* k << 15 (source: hfc-4s/8s documentation (www.colognechip.de)) */
 55960, 53912, 51402, 48438, 38146, 32650, 26170, 18630
};

/* digit matrix */
static char dtmf_matrix[4][4] =
{
 {'1', '2', '3', 'A'},
 {'4', '5', '6', 'B'},
 {'7', '8', '9', 'C'},
 {'*', '0', '#', 'D'}
};

/* dtmf detection using goertzel algorithm
 * init function
 */
void dsp_dtmf_goertzel_init(struct dsp *dsp)
{
 dsp->dtmf.size = 0;
 dsp->dtmf.lastwhat = '\0';
 dsp->dtmf.lastdigit = '\0';
 dsp->dtmf.count = 0;
}

/* check for hardware or software features
 */
void dsp_dtmf_hardware(struct dsp *dsp)
{
 int hardware = 1;

 if (!dsp->dtmf.enable)
  return;

 if (!dsp->features.hfc_dtmf)
  hardware = 0;

 /* check for volume change */
 if (dsp->tx_volume) {
  if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF)
   printk(KERN_DEBUG "%s dsp %s cannot do hardware DTMF, "
          "because tx_volume is changed\n",
          __func__, dsp->name);
  hardware = 0;
 }
 if (dsp->rx_volume) {
  if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF)
   printk(KERN_DEBUG "%s dsp %s cannot do hardware DTMF, "
          "because rx_volume is changed\n",
          __func__, dsp->name);
  hardware = 0;
 }
 /* check if encryption is enabled */
 if (dsp->bf_enable) {
  if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF)
   printk(KERN_DEBUG "%s dsp %s cannot do hardware DTMF, "
          "because encryption is enabled\n",
          __func__, dsp->name);
  hardware = 0;
 }
 /* check if pipeline exists */
 if (dsp->pipeline.inuse) {
  if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF)
   printk(KERN_DEBUG "%s dsp %s cannot do hardware DTMF, "
          "because pipeline exists.\n",
          __func__, dsp->name);
  hardware = 0;
 }

 dsp->dtmf.hardware = hardware;
 dsp->dtmf.software = !hardware;
}


/*************************************************************
 * calculate the coefficients of the given sample and decode *
 *************************************************************/

/* the given sample is decoded. if the sample is not long enough for a
 * complete frame, the decoding is finished and continued with the next
 * call of this function.
 *
 * the algorithm is very good for detection with a minimum of errors. i
 * tested it allot. it even works with very short tones (40ms). the only
 * disadvantage is, that it doesn't work good with different volumes of both
 * tones. this will happen, if accoustically coupled dialers are used.
 * it sometimes detects tones during speech, which is normal for decoders.
 * use sequences to given commands during calls.
 *
 * dtmf - points to a structure of the current dtmf state
 * spl and len - the sample
 * fmt - 0 = alaw, 1 = ulaw, 2 = coefficients from HFC DTMF hw-decoder
 */

u8
*dsp_dtmf_goertzel_decode(struct dsp *dsp, u8 *data, int len, int fmt)
{
 u8 what;
 int size;
 signed short *buf;
 s32 sk, sk1, sk2;
 int k, n, i;
 s32 *hfccoeff;
 s32 result[NCOEFF], tresh, treshl;
 int lowgroup, highgroup;
 s64 cos2pik_;

 dsp->dtmf.digits[0] = '\0';

 /* Note: The function will loop until the buffer has not enough samples
 * left to decode a full frame.
 */
again:
 /* convert samples */
 size = dsp->dtmf.size;
 buf = dsp->dtmf.buffer;
 switch (fmt) {
 case 0: /* alaw */
 case 1: /* ulaw */
  while (size < DSP_DTMF_NPOINTS && len) {
   buf[size++] = dsp_audio_law_to_s32[*data++];
   len--;
  }
  break;

 case 2: /* HFC coefficients */
 default:
  if (len < 64) {
   if (len > 0)
    printk(KERN_ERR "%s: coefficients have invalid "
           "size. (is=%d < must=%d)\n",
           __func__, len, 64);
   return dsp->dtmf.digits;
  }
  hfccoeff = (s32 *)data;
  for (k = 0; k < NCOEFF; k++) {
   sk2 = (*hfccoeff++) >> 4;
   sk = (*hfccoeff++) >> 4;
   if (sk > 32767 || sk < -32767 || sk2 > 32767
       || sk2 < -32767)
    printk(KERN_WARNING
           "DTMF-Detection overflow\n");
   /* compute |X(k)|**2 */
   result[k] =
    (sk * sk) -
    (((cos2pik[k] * sk) >> 15) * sk2) +
    (sk2 * sk2);
  }
  data += 64;
  len -= 64;
  goto coefficients;
  break;
 }
 dsp->dtmf.size = size;

 if (size < DSP_DTMF_NPOINTS)
  return dsp->dtmf.digits;

 dsp->dtmf.size = 0;

 /* now we have a full buffer of signed long samples - we do goertzel */
 for (k = 0; k < NCOEFF; k++) {
  sk = 0;
  sk1 = 0;
  sk2 = 0;
  buf = dsp->dtmf.buffer;
  cos2pik_ = cos2pik[k];
  for (n = 0; n < DSP_DTMF_NPOINTS; n++) {
   sk = ((cos2pik_ * sk1) >> 15) - sk2 + (*buf++);
   sk2 = sk1;
   sk1 = sk;
  }
  sk >>= 8;
  sk2 >>= 8;
  if (sk > 32767 || sk < -32767 || sk2 > 32767 || sk2 < -32767)
   printk(KERN_WARNING "DTMF-Detection overflow\n");
  /* compute |X(k)|**2 */
  result[k] =
   (sk * sk) -
   (((cos2pik[k] * sk) >> 15) * sk2) +
   (sk2 * sk2);
 }

 /* our (squared) coefficients have been calculated, we need to process
 * them.
 */
coefficients:
 tresh = 0;
 for (i = 0; i < NCOEFF; i++) {
  if (result[i] < 0)
   result[i] = 0;
  if (result[i] > dsp->dtmf.treshold) {
   if (result[i] > tresh)
    tresh = result[i];
  }
 }

 if (tresh == 0) {
  what = 0;
  goto storedigit;
 }

 if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMFCOEFF) {
  s32 tresh_100 = tresh/100;

  if (tresh_100 == 0) {
   tresh_100 = 1;
   printk(KERN_DEBUG
    "tresh(%d) too small set tresh/100 to 1\n",
    tresh);
  }
  printk(KERN_DEBUG "a %3d %3d %3d %3d %3d %3d %3d %3d"
         " tr:%3d r %3d %3d %3d %3d %3d %3d %3d %3d\n",
         result[0] / 10000, result[1] / 10000, result[2] / 10000,
         result[3] / 10000, result[4] / 10000, result[5] / 10000,
         result[6] / 10000, result[7] / 10000, tresh / 10000,
         result[0] / (tresh_100), result[1] / (tresh_100),
         result[2] / (tresh_100), result[3] / (tresh_100),
         result[4] / (tresh_100), result[5] / (tresh_100),
         result[6] / (tresh_100), result[7] / (tresh_100));
 }

 /* calc digit (lowgroup/highgroup) */
 lowgroup = -1;
 highgroup = -1;
 treshl = tresh >> 3;  /* tones which are not on, must be below 9 dB */
 tresh = tresh >> 2;  /* touchtones must match within 6 dB */
 for (i = 0; i < NCOEFF; i++) {
  if (result[i] < treshl)
   continue;  /* ignore */
  if (result[i] < tresh) {
   lowgroup = -1;
   highgroup = -1;
   break;  /* noise in between */
  }
  /* good level found. This is allowed only one time per group */
  if (i < NCOEFF / 2) {
   /* lowgroup */
   if (lowgroup >= 0) {
    /* Bad. Another tone found. */
    lowgroup = -1;
    break;
   } else
    lowgroup = i;
  } else {
   /* higroup */
   if (highgroup >= 0) {
    /* Bad. Another tone found. */
    highgroup = -1;
    break;
   } else
    highgroup = i - (NCOEFF / 2);
  }
 }

 /* get digit or null */
 what = 0;
 if (lowgroup >= 0 && highgroup >= 0)
  what = dtmf_matrix[lowgroup][highgroup];

storedigit:
 if (what && (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF))
  printk(KERN_DEBUG "DTMF what: %c\n", what);

 if (dsp->dtmf.lastwhat != what)
  dsp->dtmf.count = 0;

 /* the tone (or no tone) must remain 3 times without change */
 if (dsp->dtmf.count == 2) {
  if (dsp->dtmf.lastdigit != what) {
   dsp->dtmf.lastdigit = what;
   if (what) {
    if (dsp_debug & DEBUG_DSP_DTMF)
     printk(KERN_DEBUG "DTMF digit: %c\n",
            what);
    if ((strlen(dsp->dtmf.digits) + 1)
        < sizeof(dsp->dtmf.digits)) {
     dsp->dtmf.digits[strlen(
       dsp->dtmf.digits) + 1] = '\0';
     dsp->dtmf.digits[strlen(
       dsp->dtmf.digits)] = what;
    }
   }
  }
 } else
  dsp->dtmf.count++;

 dsp->dtmf.lastwhat = what;

 goto again;
}