Pico/sound/sound.c

   1 // This is part of Pico Library\r
   2 \r
   3 // (c) Copyright 2004 Dave, All rights reserved.\r
   4 // (c) Copyright 2006,2007 notaz, All rights reserved.\r
   5 // Free for non-commercial use.\r
   6 \r
   7 // For commercial use, separate licencing terms must be obtained.\r
   8 \r
   9 \r
  10 #include <string.h>\r
  11 #include "ym2612.h"\r
  12 #include "sn76496.h"\r
  13 \r
  14 #include "../PicoInt.h"\r
  15 #include "../cd/pcm.h"\r
  16 #include "mix.h"\r
  17 \r
  18 void (*PsndMix_32_to_16l)(short *dest, int *src, int count) = mix_32_to_16l_stereo;\r
  19 \r
  20 // master int buffer to mix to\r
  21 static int PsndBuffer[2*44100/50];\r
  22 \r
  23 // dac\r
  24 static unsigned short dac_info[312]; // pppppppp ppppllll, p - pos in buff, l - length to write for this sample\r
  25 \r
  26 // for Pico\r
  27 int PsndRate=0;\r
  28 int PsndLen=0; // number of mono samples, multiply by 2 for stereo\r
  29 int PsndLen_exc_add=0; // this is for non-integer sample counts per line, eg. 22050/60\r
  30 int PsndLen_exc_cnt=0;\r
  31 short *PsndOut=NULL; // PCM data buffer\r
  32 \r
  33 // sn76496\r
  34 extern int *sn76496_regs;\r
  35 \r
  36 \r
  37 static void dac_recalculate(void)\r
  38 {\r
  39   int i, dac_cnt, pos, len, lines = Pico.m.pal ? 312 : 262, mid = Pico.m.pal ? 68 : 93;\r
  40 \r
  41   if(PsndLen <= lines) {\r
  42     // shrinking algo\r
  43     dac_cnt = -PsndLen;\r
  44     len=1; pos=0;\r
  45     dac_info[225] = 1;\r
  46 \r
  47     for(i=226; i != 225; i++) {\r
  48       if (i >= lines) i = 0;\r
  49       len = 0;\r
  50       if(dac_cnt < 0) {\r
  51         len=1;\r
  52         pos++;\r
  53         dac_cnt += lines;\r
  54       }\r
  55       dac_cnt -= PsndLen;\r
  56       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
  57     }\r
  58   } else {\r
  59     // stretching\r
  60     dac_cnt = PsndLen;\r
  61     pos=0;\r
  62     for(i = 225; i != 224; i++) {\r
  63       if (i >= lines) i = 0;\r
  64       len=0;\r
  65       while(dac_cnt >= 0) {\r
  66         dac_cnt -= lines;\r
  67         len++;\r
  68       }\r
  69       if (i == mid) // midpoint\r
  70         while(pos+len < PsndLen/2) {\r
  71           dac_cnt -= lines;\r
  72           len++;\r
  73         }\r
  74       dac_cnt += PsndLen;\r
  75       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
  76       pos+=len;\r
  77     }\r
  78     // last sample\r
  79     for(len = 0, i = pos; i < PsndLen; i++) len++;\r
  80     if (PsndLen_exc_add) len++;\r
  81     dac_info[224] = (pos<<4)|len;\r
  82   }\r
  83   //for(i=len=0; i < lines; i++) {\r
  84   //  printf("%03i : %03i : %i\n", i, dac_info[i]>>4, dac_info[i]&0xf);\r
  85   //  len+=dac_info[i]&0xf;\r
  86   //}\r
  87   //printf("rate is %i, len %f\n", PsndRate, (double)PsndRate/(Pico.m.pal ? 50.0 : 60.0));\r
  88   //printf("len total: %i, last pos: %i\n", len, pos);\r
  89   //exit(8);\r
  90 }\r
  91 \r
  92 \r
  93 PICO_INTERNAL void PsndReset(void)\r
  94 {\r
  95   void *ym2612_regs;\r
  96 \r
  97   // also clear the internal registers+addr line\r
  98   ym2612_regs = YM2612GetRegs();\r
  99   memset(ym2612_regs, 0, 0x200+4);\r
 100   z80startCycle = z80stopCycle = 0;\r
 101 \r
 102   PsndRerate(0);\r
 103 }\r
 104 \r
 105 \r
 106 // to be called after changing sound rate or chips\r
 107 void PsndRerate(int preserve_state)\r
 108 {\r
 109   void *state = NULL;\r
 110   int target_fps = Pico.m.pal ? 50 : 60;\r
 111 \r
 112   // not all rates are supported in MCD mode due to mp3 decoder limitations\r
 113   if (PicoAHW & PAHW_MCD) {\r
 114     if (PsndRate != 11025 && PsndRate != 22050 && PsndRate != 44100) PsndRate = 22050;\r
 115     PicoOpt |= POPT_EN_STEREO; // force stereo\r
 116   }\r
 117 \r
 118   if (preserve_state) {\r
 119     state = malloc(0x200);\r
 120     if (state == NULL) return;\r
 121     memcpy(state, YM2612GetRegs(), 0x200);\r
 122     if ((PicoAHW & PAHW_MCD) && Pico_mcd->m.audio_track)\r
 123       Pico_mcd->m.audio_offset = mp3_get_offset();\r
 124   }\r
 125   YM2612Init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/7 : OSC_NTSC/7, PsndRate);\r
 126   if (preserve_state) {\r
 127     // feed it back it's own registers, just like after loading state\r
 128     memcpy(YM2612GetRegs(), state, 0x200);\r
 129     YM2612PicoStateLoad();\r
 130     if ((PicoAHW & PAHW_MCD) && Pico_mcd->m.audio_track)\r
 131       mp3_start_play(Pico_mcd->TOC.Tracks[Pico_mcd->m.audio_track].F, Pico_mcd->m.audio_offset);\r
 132   }\r
 133 \r
 134   if (preserve_state) memcpy(state, sn76496_regs, 28*4); // remember old state\r
 135   SN76496_init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/15 : OSC_NTSC/15, PsndRate);\r
 136   if (preserve_state) memcpy(sn76496_regs, state, 28*4); // restore old state\r
 137 \r
 138   if (state)\r
 139     free(state);\r
 140 \r
 141   // calculate PsndLen\r
 142   PsndLen=PsndRate / target_fps;\r
 143   PsndLen_exc_add=((PsndRate - PsndLen*target_fps)<<16) / target_fps;\r
 144   PsndLen_exc_cnt=0;\r
 145 \r
 146   // recalculate dac info\r
 147   dac_recalculate();\r
 148 \r
 149   if (PicoAHW & PAHW_MCD)\r
 150     pcm_set_rate(PsndRate);\r
 151 \r
 152   // clear all buffers\r
 153   memset32(PsndBuffer, 0, sizeof(PsndBuffer)/4);\r
 154   if (PsndOut)\r
 155     PsndClear();\r
 156 \r
 157   // set mixer\r
 158   PsndMix_32_to_16l = (PicoOpt & POPT_EN_STEREO) ? mix_32_to_16l_stereo : mix_32_to_16_mono;\r
 159 }\r
 160 \r
 161 \r
 162 // This is called once per raster (aka line), but not necessarily for every line\r
 163 PICO_INTERNAL void Psnd_timers_and_dac(int raster)\r
 164 {\r
 165   int pos, len;\r
 166   int do_dac = PsndOut && (PicoOpt&POPT_EN_FM) && *ym2612_dacen;\r
 167 //  int do_pcm = PsndOut && (PicoAHW&1) && (PicoOpt&0x400);\r
 168 \r
 169   // Our raster lasts 63.61323/64.102564 microseconds (NTSC/PAL)\r
 170   YM2612PicoTick(1);\r
 171 \r
 172   if (!do_dac /*&& !do_pcm*/) return;\r
 173 \r
 174   pos=dac_info[raster], len=pos&0xf;\r
 175   if (!len) return;\r
 176 \r
 177   pos>>=4;\r
 178 \r
 179   if (do_dac)\r
 180   {\r
 181     short *d = PsndOut + pos*2;\r
 182     int dout = *ym2612_dacout;\r
 183     if(PicoOpt&POPT_EN_STEREO) {\r
 184       // some manual loop unrolling here :)\r
 185       d[0] = dout;\r
 186       if (len > 1) {\r
 187         d[2] = dout;\r
 188         if (len > 2)\r
 189           d[4] = dout;\r
 190       }\r
 191     } else {\r
 192       short *d = PsndOut + pos;\r
 193       d[0] = dout;\r
 194       if (len > 1) {\r
 195         d[1] = dout;\r
 196         if (len > 2)\r
 197           d[2] = dout;\r
 198       }\r
 199     }\r
 200   }\r
 201 \r
 202 #if 0\r
 203   if (do_pcm) {\r
 204     int *d = PsndBuffer;\r
 205     d += (PicoOpt&8) ? pos*2 : pos;\r
 206     pcm_update(d, len, 1);\r
 207   }\r
 208 #endif\r
 209 }\r
 210 \r
 211 \r
 212 PICO_INTERNAL void PsndClear(void)\r
 213 {\r
 214   int len = PsndLen;\r
 215   if (PsndLen_exc_add) len++;\r
 216   if (PicoOpt & POPT_EN_STEREO)\r
 217     memset32((int *) PsndOut, 0, len); // assume PsndOut to be aligned\r
 218   else {\r
 219     short *out = PsndOut;\r
 220     if ((int)out & 2) { *out++ = 0; len--; }\r
 221     memset32((int *) out, 0, len/2);\r
 222     if (len & 1) out[len-1] = 0;\r
 223   }\r
 224 }\r
 225 \r
 226 \r
 227 PICO_INTERNAL int PsndRender(int offset, int length)\r
 228 {\r
 229   int  buf32_updated = 0;\r
 230   int *buf32 = PsndBuffer+offset;\r
 231   int stereo = (PicoOpt & 8) >> 3;\r
 232   // emulating CD && PCM option enabled && PCM chip on && have enabled channels\r
 233   int do_pcm = (PicoAHW & PAHW_MCD) && (PicoOpt&POPT_EN_MCD_PCM) &&\r
 234                 (Pico_mcd->pcm.control & 0x80) && Pico_mcd->pcm.enabled;\r
 235   offset <<= stereo;\r
 236 \r
 237 #if !SIMPLE_WRITE_SOUND\r
 238   if (offset == 0) { // should happen once per frame\r
 239     // compensate for float part of PsndLen\r
 240     PsndLen_exc_cnt += PsndLen_exc_add;\r
 241     if (PsndLen_exc_cnt >= 0x10000) {\r
 242       PsndLen_exc_cnt -= 0x10000;\r
 243       length++;\r
 244     }\r
 245   }\r
 246 #endif\r
 247 \r
 248   // PSG\r
 249   if (PicoOpt & POPT_EN_PSG)\r
 250     SN76496Update(PsndOut+offset, length, stereo);\r
 251 \r
 252   // Add in the stereo FM buffer\r
 253   if (PicoOpt & POPT_EN_FM) {\r
 254     buf32_updated = YM2612UpdateOne(buf32, length, stereo, 1);\r
 255   } else\r
 256     memset32(buf32, 0, length<<stereo);\r
 257 \r
 258 //printf("active_chs: %02x\n", buf32_updated);\r
 259 \r
 260   // CD: PCM sound\r
 261   if (do_pcm) {\r
 262     pcm_update(buf32, length, stereo);\r
 263     //buf32_updated = 1;\r
 264   }\r
 265 \r
 266   // CD: CDDA audio\r
 267   // CD mode, cdda enabled, not data track, CDC is reading\r
 268   if ((PicoAHW & PAHW_MCD) && (PicoOpt & POPT_EN_MCD_CDDA) &&\r
 269                 !(Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 1) && (Pico_mcd->scd.Status_CDC & 1))\r
 270     mp3_update(buf32, length, stereo);\r
 271 \r
 272   // convert + limit to normal 16bit output\r
 273   PsndMix_32_to_16l(PsndOut+offset, buf32, length);\r
 274 \r
 275   return length;\r
 276 }\r
 277 \r
 278 \r
 279 \r
 280 #if defined(_USE_MZ80)\r
 281 \r
 282 // memhandlers for mz80 core\r
 283 unsigned char mz80_read(UINT32 a,  struct MemoryReadByte *w)  { return z80_read(a); }\r
 284 void mz80_write(UINT32 a, UINT8 d, struct MemoryWriteByte *w) { z80_write(d, a); }\r
 285 \r
 286 // structures for mz80 core\r
 287 static struct MemoryReadByte mz80_mem_read[]=\r
 288 {\r
 289   {0x0000,0xffff,mz80_read},\r
 290   {(UINT32) -1,(UINT32) -1,NULL}\r
 291 };\r
 292 static struct MemoryWriteByte mz80_mem_write[]=\r
 293 {\r
 294   {0x0000,0xffff,mz80_write},\r
 295   {(UINT32) -1,(UINT32) -1,NULL}\r
 296 };\r
 297 static struct z80PortRead mz80_io_read[] ={\r
 298   {(UINT16) -1,(UINT16) -1,NULL}\r
 299 };\r
 300 static struct z80PortWrite mz80_io_write[]={\r
 301   {(UINT16) -1,(UINT16) -1,NULL}\r
 302 };\r
 303 \r
 304 int mz80_run(int cycles)\r
 305 {\r
 306   int ticks_pre = mz80GetElapsedTicks(0);\r
 307   mz80exec(cycles);\r
 308   return mz80GetElapsedTicks(0) - ticks_pre;\r
 309 }\r
 310 \r
 311 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 312 \r
 313 struct DrZ80 drZ80;\r
 314 \r
 315 static unsigned int DrZ80_rebasePC(unsigned short a)\r
 316 {\r
 317   drZ80.Z80PC_BASE = (unsigned int) Pico.zram;\r
 318   return drZ80.Z80PC_BASE + a;\r
 319 }\r
 320 \r
 321 static unsigned int DrZ80_rebaseSP(unsigned short a)\r
 322 {\r
 323   drZ80.Z80SP_BASE = (unsigned int) Pico.zram;\r
 324   return drZ80.Z80SP_BASE + a;\r
 325 }\r
 326 \r
 327 static void DrZ80_irq_callback()\r
 328 {\r
 329   drZ80.Z80_IRQ = 0; // lower irq when accepted\r
 330 }\r
 331 #endif\r
 332 \r
 333 #if defined(_USE_DRZ80) || defined(_USE_CZ80)\r
 334 static unsigned char z80_in(unsigned short p)\r
 335 {\r
 336   elprintf(EL_ANOMALY, "Z80 port %04x read", p);\r
 337   return 0xff;\r
 338 }\r
 339 \r
 340 static void z80_out(unsigned short p,unsigned char d)\r
 341 {\r
 342   elprintf(EL_ANOMALY, "Z80 port %04x write %02x", p, d);\r
 343 }\r
 344 #endif\r
 345 \r
 346 \r
 347 // z80 functionality wrappers\r
 348 PICO_INTERNAL void z80_init(void)\r
 349 {\r
 350 #if defined(_USE_MZ80)\r
 351   struct mz80context z80;\r
 352 \r
 353   // z80\r
 354   mz80init();\r
 355   // Modify the default context\r
 356   mz80GetContext(&z80);\r
 357 \r
 358   // point mz80 stuff\r
 359   z80.z80Base=Pico.zram;\r
 360   z80.z80MemRead=mz80_mem_read;\r
 361   z80.z80MemWrite=mz80_mem_write;\r
 362   z80.z80IoRead=mz80_io_read;\r
 363   z80.z80IoWrite=mz80_io_write;\r
 364 \r
 365   mz80SetContext(&z80);\r
 366 \r
 367 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 368   memset(&drZ80, 0, sizeof(struct DrZ80));\r
 369   drZ80.z80_rebasePC=DrZ80_rebasePC;\r
 370   drZ80.z80_rebaseSP=DrZ80_rebaseSP;\r
 371   drZ80.z80_read8   =z80_read;\r
 372   drZ80.z80_read16  =z80_read16;\r
 373   drZ80.z80_write8  =z80_write;\r
 374   drZ80.z80_write16 =z80_write16;\r
 375   drZ80.z80_in      =z80_in;\r
 376   drZ80.z80_out     =z80_out;\r
 377   drZ80.z80_irq_callback=DrZ80_irq_callback;\r
 378 \r
 379 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 380   memset(&CZ80, 0, sizeof(CZ80));\r
 381   Cz80_Init(&CZ80);\r
 382   Cz80_Set_Fetch(&CZ80, 0x0000, 0x1fff, (UINT32)Pico.zram); // main RAM\r
 383   Cz80_Set_Fetch(&CZ80, 0x2000, 0x3fff, (UINT32)Pico.zram); // mirror\r
 384   Cz80_Set_ReadB(&CZ80, (UINT8 (*)(UINT32 address))z80_read); // unused (hacked in)\r
 385   Cz80_Set_WriteB(&CZ80, z80_write);\r
 386   Cz80_Set_INPort(&CZ80, z80_in);\r
 387   Cz80_Set_OUTPort(&CZ80, z80_out);\r
 388 #endif\r
 389 }\r
 390 \r
 391 PICO_INTERNAL void z80_reset(void)\r
 392 {\r
 393 #if defined(_USE_MZ80)\r
 394   mz80reset();\r
 395 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 396   memset(&drZ80, 0, 0x54);\r
 397   drZ80.Z80F  = (1<<2);  // set ZFlag\r
 398   drZ80.Z80F2 = (1<<2);  // set ZFlag\r
 399   drZ80.Z80IX = 0xFFFF << 16;\r
 400   drZ80.Z80IY = 0xFFFF << 16;\r
 401   drZ80.Z80IM = 0; // 1?\r
 402   drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(0);\r
 403   drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(0x2000); // 0xf000 ?\r
 404 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 405   Cz80_Reset(&CZ80);\r
 406   Cz80_Set_Reg(&CZ80, CZ80_IX, 0xffff);\r
 407   Cz80_Set_Reg(&CZ80, CZ80_IY, 0xffff);\r
 408   Cz80_Set_Reg(&CZ80, CZ80_SP, 0x2000);\r
 409 #endif\r
 410   Pico.m.z80_fakeval = 0; // for faking when Z80 is disabled\r
 411 }\r
 412 \r
 413 \r
 414 PICO_INTERNAL void z80_pack(unsigned char *data)\r
 415 {\r
 416 #if defined(_USE_MZ80)\r
 417   struct mz80context mz80;\r
 418   *(int *)data = 0x00005A6D; // "mZ"\r
 419   mz80GetContext(&mz80);\r
 420   memcpy(data+4, &mz80.z80clockticks, sizeof(mz80)-5*4); // don't save base&memhandlers\r
 421 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 422   *(int *)data = 0x015A7244; // "DrZ" v1\r
 423   drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE);\r
 424   drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 425   memcpy(data+4, &drZ80, 0x54);\r
 426 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 427   *(int *)data = 0x00007a43; // "Cz"\r
 428   *(int *)(data+4) = Cz80_Get_Reg(&CZ80, CZ80_PC);\r
 429   memcpy(data+8, &CZ80, (INT32)&CZ80.BasePC - (INT32)&CZ80);\r
 430 #endif\r
 431 }\r
 432 \r
 433 PICO_INTERNAL void z80_unpack(unsigned char *data)\r
 434 {\r
 435 #if defined(_USE_MZ80)\r
 436   if (*(int *)data == 0x00005A6D) { // "mZ" save?\r
 437     struct mz80context mz80;\r
 438     mz80GetContext(&mz80);\r
 439     memcpy(&mz80.z80clockticks, data+4, sizeof(mz80)-5*4);\r
 440     mz80SetContext(&mz80);\r
 441   } else {\r
 442     z80_reset();\r
 443     z80_int();\r
 444   }\r
 445 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 446   if (*(int *)data == 0x015A7244) { // "DrZ" v1 save?\r
 447     memcpy(&drZ80, data+4, 0x54);\r
 448     // update bases\r
 449     drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE);\r
 450     drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 451   } else {\r
 452     z80_reset();\r
 453     drZ80.Z80IM = 1;\r
 454     z80_int(); // try to goto int handler, maybe we won't execute trash there?\r
 455   }\r
 456 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 457   if (*(int *)data == 0x00007a43) { // "Cz" save?\r
 458     memcpy(&CZ80, data+8, (INT32)&CZ80.BasePC - (INT32)&CZ80);\r
 459     Cz80_Set_Reg(&CZ80, CZ80_PC, *(int *)(data+4));\r
 460   } else {\r
 461     z80_reset();\r
 462     z80_int();\r
 463   }\r
 464 #endif\r
 465 }\r
 466 \r
 467 PICO_INTERNAL void z80_exit(void)\r
 468 {\r
 469 #if defined(_USE_MZ80)\r
 470   mz80shutdown();\r
 471 #endif\r
 472 }\r
 473 \r
 474 #if 1 // defined(__DEBUG_PRINT) || defined(__GP2X__) || defined(__GIZ__)\r
 475 PICO_INTERNAL void z80_debug(char *dstr)\r
 476 {\r
 477 #if defined(_USE_DRZ80)\r
 478   sprintf(dstr, "Z80 state: PC: %04x SP: %04x\n", drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE, drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 479 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 480   sprintf(dstr, "Z80 state: PC: %04x SP: %04x\n", CZ80.PC - CZ80.BasePC, CZ80.SP.W);\r
 481 #endif\r
 482 }\r
 483 #endif\r