/*      $NetBSD: ntptime.c,v 1.9 2020/05/25 20:47:37 christos Exp $     */

/*
* NTP test program
*
* This program tests to see if the NTP user interface routines
* ntp_gettime() and ntp_adjtime() have been implemented in the kernel.
* If so, each of these routines is called to display current timekeeping
* data.
*
* For more information, see the README.kern file in the doc directory
* of the xntp3 distribution.
*/

#ifdef HAVE_CONFIG_H
# include <config.h>
#endif /* HAVE_CONFIG_H */

#include "ntp_fp.h"
#include "timevalops.h"
#include "ntp_syscall.h"
#include "ntp_stdlib.h"

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <signal.h>
#include <setjmp.h>

#ifdef NTP_SYSCALLS_STD
# ifndef SYS_DECOSF1
#  define BADCALL -1            /* this is supposed to be a bad syscall */
# endif /* SYS_DECOSF1 */
#endif

#ifdef HAVE_STRUCT_NTPTIMEVAL_TIME_TV_NSEC
#define tv_frac_sec tv_nsec
#else
#define tv_frac_sec tv_usec
#endif


#define TIMEX_MOD_BITS \
"\20\1OFFSET\2FREQUENCY\3MAXERROR\4ESTERROR\5STATUS\6TIMECONST\
\13PLL\14FLL\15MICRO\16NANO\17CLKB\20CLKA"

#define TIMEX_STA_BITS \
"\20\1PLL\2PPSFREQ\3PPSTIME\4FLL\5INS\6DEL\7UNSYNC\10FREQHOLD\
\11PPSSIGNAL\12PPSJITTER\13PPSWANDER\14PPSERROR\15CLOCKERR\
\16NANO\17MODE\20CLK"

#define SCALE_FREQ 65536                /* frequency scale */

/*
* These constants are used to round the time stamps computed from
* a struct timeval to the microsecond (more or less).  This keeps
* things neat.
*/
#define TS_MASK_US      0xfffff000      /* mask to usec, for time stamps */
#define TS_ROUNDBIT_US  0x00000800      /* round at this bit */
#define TS_DIGITS_US    6

#define TS_MASK_NS      0xfffffffc      /* 1/2^30, for nsec */
#define TS_ROUNDBIT_NS  0x00000002
#define TS_DIGITS_NS    9

/*
* Function prototypes
*/
const char *    sprintb         (u_int, const char *);
const char *    timex_state     (int);

#ifdef SIGSYS
void pll_trap           (int);

static struct sigaction newsigsys;      /* new sigaction status */
static struct sigaction sigsys;         /* current sigaction status */
static sigjmp_buf env;          /* environment var. for pll_trap() */
#endif

static volatile int pll_control; /* (0) daemon, (1) kernel loop */
static volatile int status;     /* most recent status bits */
static volatile int flash;      /* most recent ntp_adjtime() bits */
char const * progname;
static char optargs[] = "MNT:cde:f:hm:o:rs:t:";

int
main(
       int argc,
       char *argv[]
       )
{
       extern int ntp_optind;
       extern char *ntp_optarg;
#ifdef SUBST_ADJTIMEX
       struct timex ntv;
#else
       struct ntptimeval ntv;
#endif
       struct timeval tv;
       struct timex ntx, _ntx;
       int     times[20] = { 0 };
       double ftemp, gtemp, htemp;
       volatile double nscale = 1.0;                   /* assume usec scale for now */
       long time_frac;                         /* ntv.time.tv_frac_sec (us/ns) */
       l_fp ts;
       volatile unsigned ts_mask = TS_MASK_US;         /* defaults to 20 bits (us) */
       volatile unsigned ts_roundbit = TS_ROUNDBIT_US; /* defaults to 20 bits (us) */
       volatile int fdigits = TS_DIGITS_US;            /* fractional digits for us */
       size_t c;
       int ch;
       int errflg      = 0;
       int cost        = 0;
       volatile int rawtime    = 0;

       ZERO(ntx);
       progname = argv[0];
       while ((ch = ntp_getopt(argc, argv, optargs)) != EOF) {
               switch (ch) {
#ifdef MOD_MICRO
               case 'M':
                       ntx.modes |= MOD_MICRO;
                       break;
#endif
#ifdef MOD_NANO
               case 'N':
                       ntx.modes |= MOD_NANO;
                       break;
#endif
#if defined(NTP_API) && NTP_API > 3
               case 'T':
                       ntx.modes = MOD_TAI;
                       ntx.constant = atoi(ntp_optarg);
                       break;
#endif
               case 'c':
                       cost++;
                       break;

               case 'e':
                       ntx.modes |= MOD_ESTERROR;
                       ntx.esterror = atoi(ntp_optarg);
                       break;

               case 'f':
                       ntx.modes |= MOD_FREQUENCY;
                       ntx.freq = (long)(atof(ntp_optarg) * SCALE_FREQ);
                       break;

               case 'm':
                       ntx.modes |= MOD_MAXERROR;
                       ntx.maxerror = atoi(ntp_optarg);
                       break;

               case 'o':
                       ntx.modes |= MOD_OFFSET;
                       ntx.offset = atoi(ntp_optarg);
                       break;

               case 'r':
                       rawtime++;
                       break;

               case 's':
                       ntx.modes |= MOD_STATUS;
                       ntx.status = atoi(ntp_optarg);
                       if (ntx.status < 0 || ntx.status >= 0x100)
                               errflg++;
                       break;

               case 't':
                       ntx.modes |= MOD_TIMECONST;
                       ntx.constant = atoi(ntp_optarg);
                       break;

               default:
                       errflg++;
               }
       }
       if (errflg || (ntp_optind != argc)) {
               fprintf(stderr,
                       "usage: %s [-%s]\n\n\
%s%s%s\
-c              display the time taken to call ntp_gettime (us)\n\
-e esterror     estimate of the error (us)\n\
-f frequency    Frequency error (-500 .. 500) (ppm)\n\
-h              display this help info\n\
-m maxerror     max possible error (us)\n\
-o offset       current offset (ms)\n\
-r              print the unix and NTP time raw\n\
-s status       Set the status bits\n\
-t timeconstant log2 of PLL time constant (0 .. %d)\n",
                       progname, optargs,
#ifdef MOD_MICRO
"-M             switch to microsecond mode\n",
#else
"",
#endif
#ifdef MOD_NANO
"-N             switch to nanosecond mode\n",
#else
"",
#endif
#ifdef NTP_API
# if NTP_API > 3
"-T tai_offset  set TAI offset\n",
# else
"",
# endif
#else
"",
#endif
                       MAXTC);
               exit(2);
       }

#ifdef SIGSYS
       /*
        * Test to make sure the sigaction() works in case of invalid
        * syscall codes.
        */
       newsigsys.sa_handler = pll_trap;
       newsigsys.sa_flags = 0;
       if (sigaction(SIGSYS, &newsigsys, &sigsys)) {
               perror("sigaction() fails to save SIGSYS trap");
               exit(1);
       }
#endif /* SIGSYS */

#ifdef  BADCALL
       /*
        * Make sure the trapcatcher works.
        */
       pll_control = 1;
#ifdef SIGSYS
       if (sigsetjmp(env, 1) == 0)
#endif
       {
               status = syscall(BADCALL, &ntv); /* dummy parameter */
               if ((status < 0) && (errno == ENOSYS))
                       --pll_control;
       }
       if (pll_control)
           printf("sigaction() failed to catch an invalid syscall\n");
#endif /* BADCALL */

       if (cost) {
#ifdef SIGSYS
               if (sigsetjmp(env, 1) == 0)
#endif
               {
                       for (c = 0; c < COUNTOF(times); c++) {
                               status = ntp_gettime(&ntv);
                               if ((status < 0) && (errno == ENOSYS))
                                       --pll_control;
                               if (pll_control < 0)
                                       break;
                               times[c] = ntv.time.tv_frac_sec;
                       }
               }
               if (pll_control >= 0) {
                       printf("[ us %06d:", times[0]);
                       for (c = 1; c < COUNTOF(times); c++)
                           printf(" %d", times[c] - times[c - 1]);
                       printf(" ]\n");
               }
       }
#ifdef SIGSYS
       if (sigsetjmp(env, 1) == 0)
#endif
       {
               status = ntp_gettime(&ntv);
               if ((status < 0) && (errno == ENOSYS))
                       --pll_control;
       }
       _ntx.modes = 0;                         /* Ensure nothing is set */
#ifdef SIGSYS
       if (sigsetjmp(env, 1) == 0)
#endif
       {
               status = ntp_adjtime(&_ntx);
               if ((status < 0) && (errno == ENOSYS))
                       --pll_control;
               flash = _ntx.status;
       }
       if (pll_control < 0) {
               printf("NTP user interface routines are not configured in this kernel.\n");
               goto lexit;
       }

       /*
        * Fetch timekeeping data and display.
        */
       status = ntp_gettime(&ntv);
       if (status < 0) {
               perror("ntp_gettime() call fails");
       } else {
               printf("ntp_gettime() returns code %d (%s)\n",
                   status, timex_state(status));
               time_frac = ntv.time.tv_frac_sec;
#ifdef STA_NANO
               if (flash & STA_NANO) {
                       ntv.time.tv_frac_sec /= 1000;
                       ts_mask = TS_MASK_NS;
                       ts_roundbit = TS_ROUNDBIT_NS;
                       fdigits = TS_DIGITS_NS;
               }
#endif
               tv.tv_sec = ntv.time.tv_sec;
               tv.tv_usec = ntv.time.tv_frac_sec;
               TVTOTS(&tv, &ts);
               ts.l_ui += JAN_1970;
               ts.l_uf += ts_roundbit;
               ts.l_uf &= ts_mask;
               printf("  time %s, (.%0*d),\n",
                      prettydate(&ts), fdigits, (int)time_frac);
               printf("  maximum error %ld us, estimated error %ld us",
                      ntv.maxerror, ntv.esterror);
               if (rawtime)
                       printf("  ntptime=%x.%x unixtime=%x.%0*d %s",
                              (u_int)ts.l_ui, (u_int)ts.l_uf,
                              (int)ntv.time.tv_sec, fdigits,
                              (int)time_frac,
                              ctime((time_t *)&ntv.time.tv_sec));
#if defined(NTP_API) && NTP_API > 3
               printf(", TAI offset %ld\n", (long)ntv.tai);
#else
               printf("\n");
#endif /* NTP_API */
       }
       status = ntp_adjtime(&ntx);
       if (status < 0) {
               perror((errno == EPERM) ?
                  "Must be root to set kernel values\nntp_adjtime() call fails" :
                  "ntp_adjtime() call fails");
       } else {
               flash = ntx.status;
               printf("ntp_adjtime() returns code %d (%s)\n",
                    status, timex_state(status));
               printf("  modes %s,\n", sprintb(ntx.modes, TIMEX_MOD_BITS));
#ifdef STA_NANO
               if (flash & STA_NANO)
                       nscale = 1e-3;
#endif
               ftemp = (double)ntx.offset * nscale;
               printf("  offset %.3f", ftemp);
               ftemp = (double)ntx.freq / SCALE_FREQ;
               printf(" us, frequency %.3f ppm, interval %d s,\n",
                      ftemp, 1 << ntx.shift);
               printf("  maximum error %ld us, estimated error %ld us,\n",
                    ntx.maxerror, ntx.esterror);
               printf("  status %s,\n", sprintb((u_int)ntx.status, TIMEX_STA_BITS));
               ftemp = (double)ntx.tolerance / SCALE_FREQ;
               gtemp = (double)ntx.precision * nscale;
               printf(
                       "  time constant %lu, precision %.3f us, tolerance %.0f ppm,\n",
                       (u_long)ntx.constant, gtemp, ftemp);
               if (ntx.shift == 0)
                       exit(0);
               ftemp = (double)ntx.ppsfreq / SCALE_FREQ;
               gtemp = (double)ntx.stabil / SCALE_FREQ;
               htemp = (double)ntx.jitter * nscale;
               printf("  pps frequency %.3f ppm, stability %.3f ppm, jitter %.3f us,\n",
                      ftemp, gtemp, htemp);
               printf("  intervals %lu, jitter exceeded %lu, stability exceeded %lu, errors %lu.\n",
                      (u_long)ntx.calcnt, (u_long)ntx.jitcnt,
                      (u_long)ntx.stbcnt, (u_long)ntx.errcnt);
               return 0;
       }

       /*
        * Put things back together the way we found them.
        */
   lexit:
#ifdef SIGSYS
       if (sigaction(SIGSYS, &sigsys, (struct sigaction *)NULL)) {
               perror("sigaction() fails to restore SIGSYS trap");
               exit(1);
       }
#endif
       exit(0);
}

#ifdef SIGSYS
/*
* pll_trap - trap processor for undefined syscalls
*/
void
pll_trap(
       int arg
       )
{
       pll_control--;
       siglongjmp(env, 1);
}
#endif

/*
* Print a value a la the %b format of the kernel's printf
*/
const char *
sprintb(
       u_int           v,
       const char *    bits
       )
{
       char *cp;
       char *cplim;
       int i;
       int any;
       char c;
       static char buf[132];

       if (bits != NULL && *bits == 8)
               snprintf(buf, sizeof(buf), "0%o", v);
       else
               snprintf(buf, sizeof(buf), "0x%x", v);
       cp = buf + strlen(buf);
       cplim = buf + sizeof(buf);
       if (bits != NULL) {
               bits++;
               *cp++ = ' ';
               *cp++ = '(';
               any = FALSE;
               while ((i = *bits++) != 0) {
                       if (v & (1 << (i - 1))) {
                               if (any) {
                                       *cp++ = ',';
                                       if (cp >= cplim)
                                               goto overrun;
                               }
                               any = TRUE;
                               for (; (c = *bits) > 32; bits++) {
                                       *cp++ = c;
                                       if (cp >= cplim)
                                               goto overrun;
                               }
                       } else {
                               for (; *bits > 32; bits++)
                                       continue;
                       }
               }
               *cp++ = ')';
               if (cp >= cplim)
                       goto overrun;
       }
       *cp = '\0';
       return buf;

   overrun:
       return "sprintb buffer too small";
}

const char * const timex_states[] = {
       "OK", "INS", "DEL", "OOP", "WAIT", "ERROR"
};

const char *
timex_state(
       int s
       )
{
       static char buf[32];

       if ((size_t)s < COUNTOF(timex_states))
               return timex_states[s];
       snprintf(buf, sizeof(buf), "TIME-#%d", s);
       return buf;
}