Werner Falkenbach: Leerzeichen oder Fata Morgana?

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Leerzeichen oder Fata Morgana?

Werner Falkenbach: Leerzeichen

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SRCP - Simple Railroad Command Protocol
Version 0.5.0

Torsten Vogt, Martin Ostermann, Kurt Haders,
Olaf Schlachter, Matthias Trute, Tobias Schlottke
Edbert van Eimeren

1. Einleitung

Das SRCP beschreibt einen Befehlssatz zur Client-Server-Kommunikation
zwischen Serverprozessen zur Steuerung von digitalen Modelleisenbahnen
und deren Clients. Serverprozesse sind entweder Software-Signalgeneratoren
oder Treiber für HW-Interfaces. Clients sind typischerweise
Steuerungsprogramme.

Der SRCP-Befehlssatz besteht aus Kommandos, die direkt das Verhalten
des Servers betreffen und aus Kommandos, die für die Dekoder der
Modellbahnanlage bestimmt sind. Weiterhin werden Kommandos, die die
Verarbeitung von Rückmeldungen betreffen spezifiziert.

1.1 Konventionen

Die Übertragung der Kommandos von den Clients zum Server erfolgt via
tcp/ip. Alle Kommandos werden mit dem Zeichen '\n' (line feed (LF),
#10) abgeschlossen. Ein vorangestelltes '\r' (carriage return (CR),
#13) wird akzeptiert. Jedes Kommando besteht aus Worten, die durch
Whitespace (Leerzeichen, Tabulatoren) getrennt sind.

Die Worte der Kommandos können aus der Menge der Zeichen
{ '0', .., '9', '-', 'A', .., 'Z', 'a', .., 'z' } gebildet werden.
Der Server wertet die Kommandos case-sensitive aus, d.h. zwischen
Groß- und Kleinbuchstaben wird unterschieden.

Kommandos, die unvollständig oder offensichtlich falsch sind werden
vom Server ignoriert.

1.2 Übertragungskanäle

Ein SRCP-konformer Server stellt den Clients drei Ports zur Verfügung.

1. Kommandoport
2. Rückmeldepollport
3. Informationsport

Der Kommandoport dient den Clients dazu, dem Server Kommandos
übermitteln. Der Server versucht die Kommandos auszuführen. Bei
manchen Kommandos erwartet der Client eine Antwort. Die Antwort des
Servers wird ebenfalls über den Kommandoport abgewickelt.

Der Rückmeldepollport wird nur unidirektional vom Server zum Client benutzt.
Meldet sich ein Client am Rückmeldepollport an, so sendet der Server
jede Statusänderung einer Rückmeldeeinheit an den Client zurück. Mit
diesem Mechanismus ist es möglich, Rückmeldungen beim Client
ereignisgesteuert zu bearbeiten.

Auch der Informationsport wird nur unidirektional von Server zu den
Clients benutzt. Er ist eine Art Broadcast-Kanal, der ständig vom Server
mit Statusänderungen von Lokdekodern und Schaltdekodern gefüttert
wird. Er dient dem asynchronen Abgleich mehrerer Clients am selben
Server.

Der Server bestimmt die Portnummern. Standardportnummer für den
Kommandoport sollte 12345 sein. Der Rückmeldepollport und der
Informationsport sollten die beiden unmittelbar folgenden
Portnummern sein. Standardmässig ergeben sich somit folgende
Portnummern:

Kommandoport : 12345
Rückmeldepollport: 12346
Informationsport : 12347

Nimmt ein Client zum Kommandoport Kontakt auf und wird vom Server
akzeptiert, muß der Server zunächst einen einzeiligen Informationstext
über diesen Port zum Client schicken. Dieser Text sollte den Namen des
Servers, dessen Versionsnummer und die implementierte SRCP-Version
enthalten.

Beispiel: erddcd v0.9.511; SRCP 0.5.0

Anschliesend wartet der Server auf Kommandos des Client. Der Client
muß den Informationstext lesen und kann nun seinerseits Kommandos
an den Server schicken.

2. Kommandos zur Serversteuerung:

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: entfällt

Kommandos:

SHUTDOWN : Der Server beendet sich
LOGOUT : Dem Server wird angzeigt, dass sich ein Client ausloggt
STARTVOLTAGE: Der Server schaltet den Digitalstrom am Booster ein
STOPVOLTAGE : Der Server schaltet den Digitalstrom am Booster aus
RESET : Der Server re-initialisiert sich

3. Kommandos zur Digitalsteuerung

3.1 Befehle und Gerätegruppen

SRCP definiert 4 generelle Befehle:

SET : Setzt einen Wert vom Client über den Server zum Gerät.

GET : Ermittelt den aktuellen Zustand eines Gerätes.

WAIT : Wartet, bis ein Gerät einen bestimmten Zustand erreicht hat.

INIT : Falls Geräte explizit initialisiert werden müssen.

Geräte entstammen den Gerätegruppen Lokdekoder, Schaltdekoder und
Rückmeldeeinheiten.

Über Parameter wird festgelegt, auf welche Gerätegruppe sich ein Befehl
bezieht. Der erste Parameter legt immer die Gerätegruppe fest:

GL: Lok- und Funktionsdekoder (generic loco)
GA: Schaltdekoder (generic accessory)
FB: Rückmeldeeinheit (feedback)

Anwendbarkeit der Befehle auf Gerätegruppen:

| SET GET WAIT INIT
---+----------------------
|
GL | x x - -
|
GA | x x - -
|
FB | - x x x
|

Bei einigen Befehlen (GET, WAIT) erwartet der Client vom Server eine
Antwort. Es kann nun vorkommen, daß der Server zur gestellten Anfrage
keine Antwort geben kann. In diesen Fällen muß der Server eine
Zeichenkette zum Client senden, die folgendem Format genügt:

INFO <error code> \n

Als 'error code' muß eine negative Zahl übergeben werden. Folgende
Konventionen gelten:

INFO -1 ==> Befehl wird nicht unterstützt (not supported)
INFO -2 ==> Keine Information vorhanden (no data)
INFO -3 ==> Zeitlimit überschritten (vgl. WAIT) (timeout)

3.2 Weitere Befehlsparameter

Die weiteren Befehlsparameter legen genau fest, welches konkrete Gerät
und welche Eigenschaften beeinflußt oder abgefragt werden sollen.

3.2.1 Befehlsparameter des Befehls SET

3.2.1.1 Gerätegruppe GL

SET GL <protocol> <addr> <direction> <V> <V_max> <func> <nro_f> <f1> .. <fn>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: entfällt

Bedeutung der Argumente:

protocol : M1, M2, M3, M4, MF, NB, N1, N2, N3, N4, PS

M1: Märklin alt (rel. FRU, 80 Adr., 1 Funkt., 14 FS)
M2: Märklin neu (abs. FRU, 80 Adr., 5 Funkt., 14 FS)
M3: M2 erweitert (abs. FRU, 256 Adr., 5 Funkt., 28 FS)
M4: M2 erweitert (abs. FRU, 256 Adr., 5 Funkt., 14 FS)
MF: altes Märklin Format für Funktionsdekoder
NB: NMRA-DCC Basisprotokoll (abs. FRU, 7-bit-Adr., 14 FS)
N1: NMRA-DCC erweitert (abs. FRU, 7-bit-Adr., 5 Funkt., 28 FS)
N2: NMRA-DCC erweitert (abs. FRU, 7-bit-Adr., 5 Funkt., 128 FS)
N3: NMRA-DCC erweitert (abs. FRU, 14-bit-Adr., 5 Funkt., 28 FS)
N4: NMRA-DCC erweitert (abs. FRU, 14-bit-Adr., 5 Funkt., 128 FS)
PS: protocol by server, der Server bestimmt den Protokolltyp

addr : 0 .. 9999
direction: 0 (= rückwärts), 1 (= vorwärts), 2 (= Nothalt)
V : 0 .. V_max ((virtuelle) Geschwindigkeit)
V_max : 0 .. 999 (maximale (virtuelle) Geschwindigkeit)
V_max=0 ==> virtuelle Fahrstufe = reale Fahrstufe
func : 0 (= aus), 1 (= an)
nro_f : 0 .. x (Anzahl der Zusatzfunktionen (number of functions))
f1 .. fn : 0 (= aus), 1 (= an)

Beispiel: SET GL N2 1 1 50 250 1 4 0 1 0 0

Umrechnung der virtuellen Geschwindigkeit in echte Fahrstufen:

gegeben: DEC_fs (Anzahl der realen Dekoderfahrstufen, implizit bekannt)
V (virtuelle Geschwindigkeit, Argument)
V_max (maximale virtuelle Geschwindigkeit, Argument)

gesucht: V_fs (reale Fahrstufe, die der virtuellen Geschw. entspricht)

Algorithmus: V_fs = round((V * DEC_fs)/V_max)

Hinweise für Entwickler von SRCP-konformen Servern:

Es ist darauf zu achten, daß wirklich nur dann die reale
Fahrstufe 0 (Stillstand) errechnet wird, wenn das Argument
V gleich Null ist. Die Funktion 'round' ist deshalb
hinreichend intelligent zu implementieren.

V_fs darf nur als Geschwindigkeitsangabe interpretiert
werden. Manche Dekoder reagieren z.B. bei Fahrstufe 1
mit einem Nothalt, andere mit einem Richtungswechsel,
wieder andere mit einer Selbstzerstörungssequenz ;-).
Sollen solche Dekoder unterstützt werden, dann hat
der Server dafür zu sorgen, daß V_fs entsprechend angepaßt
wird, bevor das Kommando an den Dekoder gesendet wird.
Aus Sicht der Clients müssen die Fahrstufen sukzessive
von 0 bis zur maximalen Fahrstufenanzahl durchnummeriert
sein.

Wird V_max auf 0 gesetzt, dann darf keine Umrechnung der
Fahrstufe vorgenommen werden. D.h. die mit V übermittelte
Fahrstufe ist direkt an die Dekoder weiterzusenden. Dies
erlaubt Clients den direkten Zugriff auf die Dekoder.

Sendet der Client den Protokolltyp PS (protocol by server),
dann muß der Server entscheiden, welches Protokoll er für
die übermittelte Adresse wählt. Die anderen Protokolltypen
stellen für den Server natürlich auch nur Empfehlungen des
Clients dar. Der Server hat immer die Freiheit, einer Adresse
ein anderes, geeigneteres Protokoll zuzuweisen.

Beispiele: (50*28)/250 = 5.7 ==> V_fs = 6
(4*28)/250 = 0.448 ==> V_fs = 1 (!!!)
(0*28)/250 = 0 ==> V_fs = 0

3.2.1.2 Gerätegruppe GA

SET GA <protocol> <acc_nr> <acc_port> <action> <delay>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: entfällt

Bedeutung der Argumente:

protocol: M, N

M: Märklin/Motorola-Format
N: NMRA-DCC-Format

acc_nr : 1 .. 4096 (Nummer der Weiche/des Signals)
acc_port: 0, 1 (Ausgang des Dekoders)
action : 0, 1 (0 = deaktiviert, 1 = aktiviert)
delay : Wert in Millisekunden (1000stel-Sekunden). Gibt an,
nach welcher Zeit der Daemon einen aktivierten Ausgang
automatisch deaktivieren soll. Wird '-1' als delay übergeben,
dann wird der Ausgang nicht automatisch deaktiviert. Ist
action=0 (Deaktivierung) wird delay ignoriert, muß aber
angegeben werden (sinnvoller Wert: '-1').

Belegung der Dekoderausgänge:

0 = Weiche abbiegen, Signal Hp0, ...
1 = Weiche gerade, Signal Hp1, ...

Beispiel: SET GA M 0023 1 1 20

3.2.1.3 Servicemode

Es gibt Dekoder, die auf einem Programmiergleis oder 'on-track'
programmierbar sind. Diese Dekoder erlauben die Änderung von
'Speicherzellen' (Register, CV (configuration variable), Bit).
Diese Dekoder können auch von SRCP-Servern unterstützt werden.
Dazu dienen die folgenden Befehle.

SET GL SM <protocol> <dest-type> <dest-addr> [bitnr] <value>
SET GA SM <protocol> <dest-type> <dest-addr> [bitnr] <value>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: entfällt

Bedeutung der Argumente:

protocol : NMRA, ...
dest-type: Art der zu ändernden Dekoderspeicherzelle (destination type)

CV : NMRA-DCC configuration variable
CVBIT: ein Bit einer NMRA-DCC configuration variable
REG : Ein Register eines NMRA-DCC-Dekoders

dest-addr: Adresse der Speicherzelle, die geändert werden soll
bitnr : nur in Verbindung mit CVBIT sinnvoll
value : neuer Wert der Speicherzelle

3.2.1.4 sonstiges

Hier könnte man spezielle Kommandos für Spezialdekoder (z.B.
für Drehscheiben) spezifizieren.

3.2.2 Befehlsparameter des Befehls GET

3.2.2.1 Gerätegruppe GL

GET GL <protocol> <addr>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: Kommandoport

Bedeutung der Argumente: siehe 3.2.1.1

Der Server sendet an den Client alle verfügbare Info zu dem mit
<protocol> und <addr> spezifizierten Lok- oder Funktionsdekoder.
Diese Info muß wie folgt formatiert werden:

INFO GL <protocol> <addr> <direction> <V> <V_max> <func> <nro_f> <f1> .. <fn>

(vgl. 3.2.1.1)

Sollte keine Information vorhanden sein, oder der Server den Befehl
GET nicht unterstützen, dann muß der Server 'INFO <error code>' an den
Client senden (vgl. 3.1).

3.2.2.2 Gerätegruppe GA

GET GA <protocol> <acc_nr> <acc_port>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: Kommandoport

Bedeutung der Argumente: siehe 3.2.1.2

Der Server sendet an den Client alle verfügbare Info zu dem mit
<protocol> und <acc_nr> spezifizierten Schaltdekoder.
Diese Info muß wie folgt formatiert werden:

INFO GA <protocol> <acc_nr> <acc_port> <state>

(vgl. 3.2.1.2, ersetze <state> durch <action>)

Sollte keine Information vorhanden sein, oder der Server den Befehl
GET nicht unterstützen, dann muß der Server 'INFO <error code>' an den
Client senden (vgl. 3.1).

3.2.2.3 Gerätegruppe FB

GET FB <module-type> <portnr>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: Kommandoport

Bedeutung der Argumente:

module-type: S88 (Märklin s88-Bus am Parallelport des PC)
I8255 (i8255 Karte)
M6051 (Märklin s88-Bus via Interface 6051)

portnr : konkreter Eingang eines Rückmeldemoduls

Der Server sendet auf dem Rückmeldekanal an den Client den aktuellen
Status des mit <module-type> und <portnr> spezifizierten
Rückmeldemoduleingangs. Diese Info muß wie folgt formatiert werden:

INFO FB <module-type> <portnr> <state>

Wobei state entweder '0' oder '1' sein darf.

Sollte keine Information vorhanden sein, oder der Server den Befehl
GET nicht unterstützen, dann muß der Server 'INFO <error code>' an den
Client senden (vgl. 3.1).

3.2.2.4 Servicemode

Hier könnte man spezielle Kommandos zum Auslesen von Konfigurations-
variablen diverser Dekoder spezifizieren.

3.2.2.5 sonstiges

Hier könnte man spezielle Kommandos für Spezialdekoder (z.B.
für Drehscheiben) spezifizieren.

3.2.3 Befehlsparameter des Befehls WAIT

3.2.3.1 Gerätegruppe FB

WAIT FB <module-type> <portnr> <value> <timeout>

Länge eines Kommandos (variabel): Befehlsendezeichen ist '\n'

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: Kommandoport

Wartet, bis portnr den Wert value (0,1) annimmt. Wartet
aber höchstens timeout Sekunden. Sendet falls der timeout nicht
eingetreten ist, die gleiche Information wie GET FB.
Sollte der timeout überschritten werden, wird 'INFO -3' an den
Client gesendet.

Sollte keine Information vorhanden sein, oder der Server den Befehl
WAIT nicht unterstützen, dann muß der Server 'INFO <error code>' an den
Client senden (vgl. 3.1).

3.2.6 Befehlsparameter des Befehls INIT

INIT FB <module-type>

Kommunikationsports: Client -> Server: Kommandoport
Server -> Client: entfällt

Initialisiert die entsprechenden Rückmeldeeinheiten. Keine Nachricht
an den Client.

4. Datenformate der Serverinformationen

4.1 Rückmeldepollport

Die Datenübertragung auf dem Rückmeldepollport unterliegt den gleichen
Beschränkungen wie die des Kommandoports (plain text, '\n' als Endezeichen).
Die Daten müssen mit folgendem Format übertragen werden:

INFO FB <module-type> <portnr> <state>
(vgl. 3.2.2.3)

4.2 Informationsport

Die Datenübertragung auf dem Informationsport unterliegt den gleichen
Beschränkungen wie die des Kommandoports (plain text, '\n' als Endezeichen).
Die Daten müssen mit folgenden Formaten - abhängig von der Gerätegruppe -
übertragen werden:

INFO GL <protocol> <addr> <direction> <V> <V_max> <func> <nro_f> <f1> .. <fn>
(vgl. 3.2.2.1)

INFO GA <protocol> <acc_nr> <acc_port> <state>
(vgl. 3.2.2.2)

5. Ausblicke, zukünftige Erweiterungen

Ich habe bewußt einige Ideen, die andiskutiert wurden, nicht mit
aufgenommen. Ich bin der Meinung, daß wir einen vorläufigen
Schlußstrich ziehen und die ganzen netten Dinge implementieren
sollten. Damit die anderen guten Ideen nicht verloren gehen, werde
ich sie in diesem Abschnitt aufführen.

5.1 Zentrale Konfiguration

Von Kurt Haders stammt der Vorschlag einer zentralen Konfigurationsdatei.
Hauptanliegen ist es, mehr "Wissen" von den Clients in den Server zu
verlagern. Ein Format, wie eine solche Konfigurationsdatei aussehen soll,
liegt noch nicht vor. Das Übertragungsprotokoll ist duch den
Protokollbezeichner 'PS' (protocol by server) bereits darauf vorbereitet.

5.2 Erweiterung der Befehle auf andere Gerätegruppen

Von Matthias Trute kommt der Vorschlag den Befehl WAIT auch für die
Gerätegruppen GL und GA zuzulassen. Allerdings kann es hierbei zu
Inkonsistenzen kommen. Weiterhin könnte man man bei WAIT Wildcards
('*') zulassen.

5.3 Quittierung von Befehlen

Martin Ostermann hängt an einer Befehlsquittierung. Dieses könnte über
den Rückkanal des Kommandoports realisiert werden.

5.4 Konfiguration des Servers auslesen

Von Edbert van Eimeren kommt der Vorschlag, daß Clients die Konfiguration
des Servers abfragen können sollten (neuer Befehl: CONFGET).

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