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 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 #if defined(_USE_MZ80)\r
  15 #include "../../cpu/mz80/mz80.h"\r
  16 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
  17 #include "../../cpu/DrZ80/drz80.h"\r
  18 #elif defined(_USE_CZ80)\r
  19 #include "../../cpu/cz80/cz80.h"\r
  20 #endif\r
  21 \r
  22 #include "../PicoInt.h"\r
  23 #include "../cd/pcm.h"\r
  24 #include "mix.h"\r
  25 \r
  26 // master int buffer to mix to\r
  27 static int PsndBuffer[2*44100/50];\r
  28 \r
  29 // dac\r
  30 static unsigned short dac_info[312]; // pppppppp ppppllll, p - pos in buff, l - length to write for this sample\r
  31 \r
  32 // for Pico\r
  33 int PsndRate=0;\r
  34 int PsndLen=0; // number of mono samples, multiply by 2 for stereo\r
  35 int PsndLen_exc_add=0; // this is for non-integer sample counts per line, eg. 22050/60\r
  36 int PsndLen_exc_cnt=0;\r
  37 short *PsndOut=NULL; // PCM data buffer\r
  38 \r
  39 // from ym2612.c\r
  40 extern int   *ym2612_dacen;\r
  41 extern INT32 *ym2612_dacout;\r
  42 void YM2612TimerHandler(int c,int cnt);\r
  43 \r
  44 // sn76496\r
  45 extern int *sn76496_regs;\r
  46 \r
  47 \r
  48 static void dac_recalculate(void)\r
  49 {\r
  50   int i, dac_cnt, pos, len, lines = Pico.m.pal ? 312 : 262, mid = Pico.m.pal ? 68 : 93;\r
  51 \r
  52   if(PsndLen <= lines) {\r
  53     // shrinking algo\r
  54     dac_cnt = -PsndLen;\r
  55     len=1; pos=0;\r
  56     dac_info[225] = 1;\r
  57 \r
  58     for(i=226; i != 225; i++) {\r
  59       if (i >= lines) i = 0;\r
  60       len = 0;\r
  61       if(dac_cnt < 0) {\r
  62         len=1;\r
  63         pos++;\r
  64         dac_cnt += lines;\r
  65       }\r
  66       dac_cnt -= PsndLen;\r
  67       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
  68     }\r
  69   } else {\r
  70     // stretching\r
  71     dac_cnt = PsndLen;\r
  72     pos=0;\r
  73     for(i = 225; i != 224; i++) {\r
  74       if (i >= lines) i = 0;\r
  75       len=0;\r
  76       while(dac_cnt >= 0) {\r
  77         dac_cnt -= lines;\r
  78         len++;\r
  79       }\r
  80       if (i == mid) // midpoint\r
  81         while(pos+len < PsndLen/2) {\r
  82           dac_cnt -= lines;\r
  83           len++;\r
  84         }\r
  85       dac_cnt += PsndLen;\r
  86       dac_info[i] = (pos<<4)|len;\r
  87       pos+=len;\r
  88     }\r
  89     // last sample\r
  90     for(len = 0, i = pos; i < PsndLen; i++) len++;\r
  91     if (PsndLen_exc_add) len++;\r
  92     dac_info[224] = (pos<<4)|len;\r
  93   }\r
  94   //for(i=len=0; i < lines; i++) {\r
  95   //  printf("%03i : %03i : %i\n", i, dac_info[i]>>4, dac_info[i]&0xf);\r
  96   //  len+=dac_info[i]&0xf;\r
  97   //}\r
  98   //printf("rate is %i, len %f\n", PsndRate, (double)PsndRate/(Pico.m.pal ? 50.0 : 60.0));\r
  99   //printf("len total: %i, last pos: %i\n", len, pos);\r
 100   //exit(8);\r
 101 }\r
 102 \r
 103 \r
 104 PICO_INTERNAL void PsndReset(void)\r
 105 {\r
 106   void *ym2612_regs;\r
 107 \r
 108   // also clear the internal registers+addr line\r
 109   ym2612_regs = YM2612GetRegs();\r
 110   memset(ym2612_regs, 0, 0x200+4);\r
 111   z80startCycle = z80stopCycle = 0;\r
 112 \r
 113   PsndRerate(0);\r
 114 }\r
 115 \r
 116 \r
 117 // to be called after changing sound rate or chips\r
 118 void PsndRerate(int preserve_state)\r
 119 {\r
 120   void *state = NULL;\r
 121   int target_fps = Pico.m.pal ? 50 : 60;\r
 122 \r
 123   // not all rates are supported in MCD mode due to mp3 decoder limitations\r
 124   if (PicoMCD & 1) {\r
 125     if (PsndRate != 11025 && PsndRate != 22050 && PsndRate != 44100) PsndRate = 22050;\r
 126     PicoOpt |= 8; // force stereo\r
 127   }\r
 128 \r
 129   if (preserve_state) {\r
 130     state = malloc(0x200);\r
 131     if (state == NULL) return;\r
 132     memcpy(state, YM2612GetRegs(), 0x200);\r
 133     if ((PicoMCD & 1) && Pico_mcd->m.audio_track)\r
 134       Pico_mcd->m.audio_offset = mp3_get_offset();\r
 135   }\r
 136   YM2612Init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/7 : OSC_NTSC/7, PsndRate);\r
 137   if (preserve_state) {\r
 138     // feed it back it's own registers, just like after loading state\r
 139     memcpy(YM2612GetRegs(), state, 0x200);\r
 140     YM2612PicoStateLoad();\r
 141     if ((PicoMCD & 1) && Pico_mcd->m.audio_track)\r
 142       mp3_start_play(Pico_mcd->TOC.Tracks[Pico_mcd->m.audio_track].F, Pico_mcd->m.audio_offset);\r
 143   }\r
 144 \r
 145   if (preserve_state) memcpy(state, sn76496_regs, 28*4); // remember old state\r
 146   SN76496_init(Pico.m.pal ? OSC_PAL/15 : OSC_NTSC/15, PsndRate);\r
 147   if (preserve_state) memcpy(sn76496_regs, state, 28*4); // restore old state\r
 148 \r
 149   if (state)\r
 150     free(state);\r
 151 \r
 152   // calculate PsndLen\r
 153   PsndLen=PsndRate / target_fps;\r
 154   PsndLen_exc_add=((PsndRate - PsndLen*target_fps)<<16) / target_fps;\r
 155   PsndLen_exc_cnt=0;\r
 156 \r
 157   // recalculate dac info\r
 158   dac_recalculate();\r
 159 \r
 160   if (PicoMCD & 1)\r
 161     pcm_set_rate(PsndRate);\r
 162 \r
 163   // clear all buffers\r
 164   memset32(PsndBuffer, 0, sizeof(PsndBuffer)/4);\r
 165   if (PsndOut)\r
 166     PsndClear();\r
 167 }\r
 168 \r
 169 \r
 170 // This is called once per raster (aka line), but not necessarily for every line\r
 171 PICO_INTERNAL void Psnd_timers_and_dac(int raster)\r
 172 {\r
 173   int pos, len;\r
 174   int do_dac = PsndOut && (PicoOpt&1) && *ym2612_dacen;\r
 175 //  int do_pcm = PsndOut && (PicoMCD&1) && (PicoOpt&0x400);\r
 176 \r
 177   // Our raster lasts 63.61323/64.102564 microseconds (NTSC/PAL)\r
 178   YM2612PicoTick(1);\r
 179 \r
 180   if (!do_dac /*&& !do_pcm*/) return;\r
 181 \r
 182   pos=dac_info[raster], len=pos&0xf;\r
 183   if (!len) return;\r
 184 \r
 185   pos>>=4;\r
 186 \r
 187   if (do_dac) {\r
 188     short *d = PsndOut + pos*2;\r
 189     int dout = *ym2612_dacout;\r
 190     if(PicoOpt&8) {\r
 191       // some manual loop unrolling here :)\r
 192       d[0] = dout;\r
 193       if (len > 1) {\r
 194         d[2] = dout;\r
 195         if (len > 2)\r
 196           d[4] = dout;\r
 197       }\r
 198     } else {\r
 199       short *d = PsndOut + pos;\r
 200       d[0] = dout;\r
 201       if (len > 1) {\r
 202         d[1] = dout;\r
 203         if (len > 2)\r
 204           d[2] = dout;\r
 205       }\r
 206     }\r
 207   }\r
 208 \r
 209 #if 0\r
 210   if (do_pcm) {\r
 211     int *d = PsndBuffer;\r
 212     d += (PicoOpt&8) ? pos*2 : pos;\r
 213     pcm_update(d, len, 1);\r
 214   }\r
 215 #endif\r
 216 }\r
 217 \r
 218 \r
 219 PICO_INTERNAL void PsndClear(void)\r
 220 {\r
 221   int len = PsndLen;\r
 222   if (PsndLen_exc_add) len++;\r
 223   if (PicoOpt & 8)\r
 224     memset32((int *) PsndOut, 0, len); // assume PsndOut to be aligned\r
 225   else {\r
 226     short *out = PsndOut;\r
 227     if ((int)out & 2) { *out++ = 0; len--; }\r
 228     memset32((int *) out, 0, len/2);\r
 229     if (len & 1) out[len-1] = 0;\r
 230   }\r
 231 }\r
 232 \r
 233 \r
 234 PICO_INTERNAL int PsndRender(int offset, int length)\r
 235 {\r
 236   int  buf32_updated = 0;\r
 237   int *buf32 = PsndBuffer+offset;\r
 238   int stereo = (PicoOpt & 8) >> 3;\r
 239   // emulating CD && PCM option enabled && PCM chip on && have enabled channels\r
 240   int do_pcm = (PicoMCD&1) && (PicoOpt&0x400) && (Pico_mcd->pcm.control & 0x80) && Pico_mcd->pcm.enabled;\r
 241   offset <<= stereo;\r
 242 \r
 243   if (offset == 0) { // should happen once per frame\r
 244     // compensate for float part of PsndLen\r
 245     PsndLen_exc_cnt += PsndLen_exc_add;\r
 246     if (PsndLen_exc_cnt >= 0x10000) {\r
 247       PsndLen_exc_cnt -= 0x10000;\r
 248       length++;\r
 249     }\r
 250   }\r
 251 \r
 252   // PSG\r
 253   if (PicoOpt & 2)\r
 254     SN76496Update(PsndOut+offset, length, stereo);\r
 255 \r
 256   // Add in the stereo FM buffer\r
 257   if (PicoOpt & 1)\r
 258     buf32_updated = YM2612UpdateOne(buf32, length, stereo, 1);\r
 259   else\r
 260     memset32(buf32, 0, length<<stereo);\r
 261 \r
 262 //printf("active_chs: %02x\n", buf32_updated);\r
 263 \r
 264   // CD: PCM sound\r
 265   if (do_pcm) {\r
 266     pcm_update(buf32, length, stereo);\r
 267     //buf32_updated = 1;\r
 268   }\r
 269 \r
 270   // CD: CDDA audio\r
 271   // CD mode, cdda enabled, not data track, CDC is reading\r
 272   if ((PicoMCD & 1) && (PicoOpt & 0x800) && !(Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 1) && (Pico_mcd->scd.Status_CDC & 1))\r
 273     mp3_update(buf32, length, stereo);\r
 274 \r
 275   // convert + limit to normal 16bit output\r
 276   if (stereo)\r
 277        mix_32_to_16l_stereo(PsndOut+offset, buf32, length);\r
 278   else mix_32_to_16_mono   (PsndOut+offset, buf32, length);\r
 279 \r
 280   return length;\r
 281 }\r
 282 \r
 283 \r
 284 \r
 285 #if defined(_USE_MZ80)\r
 286 \r
 287 // memhandlers for mz80 core\r
 288 unsigned char mz80_read(UINT32 a,  struct MemoryReadByte *w)  { return z80_read(a); }\r
 289 void mz80_write(UINT32 a, UINT8 d, struct MemoryWriteByte *w) { z80_write(d, a); }\r
 290 \r
 291 // structures for mz80 core\r
 292 static struct MemoryReadByte mz80_mem_read[]=\r
 293 {\r
 294   {0x0000,0xffff,mz80_read},\r
 295   {(UINT32) -1,(UINT32) -1,NULL}\r
 296 };\r
 297 static struct MemoryWriteByte mz80_mem_write[]=\r
 298 {\r
 299   {0x0000,0xffff,mz80_write},\r
 300   {(UINT32) -1,(UINT32) -1,NULL}\r
 301 };\r
 302 static struct z80PortRead mz80_io_read[] ={\r
 303   {(UINT16) -1,(UINT16) -1,NULL}\r
 304 };\r
 305 static struct z80PortWrite mz80_io_write[]={\r
 306   {(UINT16) -1,(UINT16) -1,NULL}\r
 307 };\r
 308 \r
 309 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 310 \r
 311 static struct DrZ80 drZ80;\r
 312 \r
 313 static unsigned int DrZ80_rebasePC(unsigned short a)\r
 314 {\r
 315   drZ80.Z80PC_BASE = (unsigned int) Pico.zram;\r
 316   return drZ80.Z80PC_BASE + a;\r
 317 }\r
 318 \r
 319 static unsigned int DrZ80_rebaseSP(unsigned short a)\r
 320 {\r
 321   drZ80.Z80SP_BASE = (unsigned int) Pico.zram;\r
 322   return drZ80.Z80SP_BASE + a;\r
 323 }\r
 324 \r
 325 static void DrZ80_irq_callback()\r
 326 {\r
 327   drZ80.Z80_IRQ = 0; // lower irq when accepted\r
 328 }\r
 329 #endif\r
 330 \r
 331 #if defined(_USE_DRZ80) || defined(_USE_CZ80)\r
 332 static unsigned char z80_in(unsigned short p)\r
 333 {\r
 334   elprintf(EL_ANOMALY, "Z80 port %04x read", p);\r
 335   return 0xff;\r
 336 }\r
 337 \r
 338 static void z80_out(unsigned short p,unsigned char d)\r
 339 {\r
 340   elprintf(EL_ANOMALY, "Z80 port %04x write %02x", p, d);\r
 341 }\r
 342 #endif\r
 343 \r
 344 \r
 345 // z80 functionality wrappers\r
 346 PICO_INTERNAL void z80_init(void)\r
 347 {\r
 348 #if defined(_USE_MZ80)\r
 349   struct mz80context z80;\r
 350 \r
 351   // z80\r
 352   mz80init();\r
 353   // Modify the default context\r
 354   mz80GetContext(&z80);\r
 355 \r
 356   // point mz80 stuff\r
 357   z80.z80Base=Pico.zram;\r
 358   z80.z80MemRead=mz80_mem_read;\r
 359   z80.z80MemWrite=mz80_mem_write;\r
 360   z80.z80IoRead=mz80_io_read;\r
 361   z80.z80IoWrite=mz80_io_write;\r
 362 \r
 363   mz80SetContext(&z80);\r
 364 \r
 365 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 366   memset(&drZ80, 0, sizeof(struct DrZ80));\r
 367   drZ80.z80_rebasePC=DrZ80_rebasePC;\r
 368   drZ80.z80_rebaseSP=DrZ80_rebaseSP;\r
 369   drZ80.z80_read8   =z80_read;\r
 370   drZ80.z80_read16  =z80_read16;\r
 371   drZ80.z80_write8  =z80_write;\r
 372   drZ80.z80_write16 =z80_write16;\r
 373   drZ80.z80_in      =z80_in;\r
 374   drZ80.z80_out     =z80_out;\r
 375   drZ80.z80_irq_callback=DrZ80_irq_callback;\r
 376 \r
 377 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 378   memset(&CZ80, 0, sizeof(CZ80));\r
 379   Cz80_Init(&CZ80);\r
 380   Cz80_Set_Fetch(&CZ80, 0x0000, 0x1fff, (UINT32)Pico.zram); // main RAM\r
 381   Cz80_Set_Fetch(&CZ80, 0x2000, 0x3fff, (UINT32)Pico.zram - 0x2000); // mirror\r
 382   Cz80_Set_ReadB(&CZ80, (UINT8 (*)(UINT32 address))z80_read);\r
 383   Cz80_Set_WriteB(&CZ80, z80_write);\r
 384   Cz80_Set_INPort(&CZ80, z80_in);\r
 385   Cz80_Set_OUTPort(&CZ80, z80_out);\r
 386 #endif\r
 387 }\r
 388 \r
 389 PICO_INTERNAL void z80_reset(void)\r
 390 {\r
 391 #if defined(_USE_MZ80)\r
 392   mz80reset();\r
 393 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 394   memset(&drZ80, 0, 0x54);\r
 395   drZ80.Z80F  = (1<<2);  // set ZFlag\r
 396   drZ80.Z80F2 = (1<<2);  // set ZFlag\r
 397   drZ80.Z80IX = 0xFFFF << 16;\r
 398   drZ80.Z80IY = 0xFFFF << 16;\r
 399   drZ80.Z80IM = 0; // 1?\r
 400   drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(0);\r
 401   drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(0x2000); // 0xf000 ?\r
 402 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 403   Cz80_Reset(&CZ80);\r
 404 #endif\r
 405   Pico.m.z80_fakeval = 0; // for faking when Z80 is disabled\r
 406 }\r
 407 \r
 408 PICO_INTERNAL void z80_resetCycles(void)\r
 409 {\r
 410 #if defined(_USE_MZ80)\r
 411   mz80GetElapsedTicks(1);\r
 412 #endif\r
 413 }\r
 414 \r
 415 PICO_INTERNAL void z80_int(void)\r
 416 {\r
 417 #if defined(_USE_MZ80)\r
 418   mz80int(0);\r
 419 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 420   drZ80.z80irqvector = 0xFF; // default IRQ vector RST opcode\r
 421   drZ80.Z80_IRQ = 1;\r
 422 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 423   Cz80_Set_IRQ(&CZ80, 0, HOLD_LINE);\r
 424 #endif\r
 425 }\r
 426 \r
 427 // returns number of cycles actually executed\r
 428 PICO_INTERNAL int z80_run(int cycles)\r
 429 {\r
 430 #if defined(_USE_MZ80)\r
 431   int ticks_pre = mz80GetElapsedTicks(0);\r
 432   mz80exec(cycles);\r
 433   return mz80GetElapsedTicks(0) - ticks_pre;\r
 434 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 435   return cycles - DrZ80Run(&drZ80, cycles);\r
 436 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 437   return Cz80_Exec(&CZ80, cycles);\r
 438 #else\r
 439   return cycles;\r
 440 #endif\r
 441 }\r
 442 \r
 443 PICO_INTERNAL void z80_pack(unsigned char *data)\r
 444 {\r
 445 #if defined(_USE_MZ80)\r
 446   struct mz80context mz80;\r
 447   *(int *)data = 0x00005A6D; // "mZ"\r
 448   mz80GetContext(&mz80);\r
 449   memcpy(data+4, &mz80.z80clockticks, sizeof(mz80)-5*4); // don't save base&memhandlers\r
 450 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 451   *(int *)data = 0x015A7244; // "DrZ" v1\r
 452   drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE);\r
 453   drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 454   memcpy(data+4, &drZ80, 0x54);\r
 455 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 456   *(int *)data = 0x00007a43; // "Cz"\r
 457   *(int *)(data+4) = Cz80_Get_Reg(&CZ80, CZ80_PC);\r
 458   memcpy(data+8, &CZ80, (INT32)&CZ80.BasePC - (INT32)&CZ80);\r
 459 #endif\r
 460 }\r
 461 \r
 462 PICO_INTERNAL void z80_unpack(unsigned char *data)\r
 463 {\r
 464 #if defined(_USE_MZ80)\r
 465   if (*(int *)data == 0x00005A6D) { // "mZ" save?\r
 466     struct mz80context mz80;\r
 467     mz80GetContext(&mz80);\r
 468     memcpy(&mz80.z80clockticks, data+4, sizeof(mz80)-5*4);\r
 469     mz80SetContext(&mz80);\r
 470   } else {\r
 471     z80_reset();\r
 472     z80_int();\r
 473   }\r
 474 #elif defined(_USE_DRZ80)\r
 475   if (*(int *)data == 0x015A7244) { // "DrZ" v1 save?\r
 476     memcpy(&drZ80, data+4, 0x54);\r
 477     // update bases\r
 478     drZ80.Z80PC = drZ80.z80_rebasePC(drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE);\r
 479     drZ80.Z80SP = drZ80.z80_rebaseSP(drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 480   } else {\r
 481     z80_reset();\r
 482     drZ80.Z80IM = 1;\r
 483     z80_int(); // try to goto int handler, maybe we won't execute trash there?\r
 484   }\r
 485 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 486   if (*(int *)data == 0x00007a43) { // "Cz" save?\r
 487     memcpy(&CZ80, data+8, (INT32)&CZ80.BasePC - (INT32)&CZ80);\r
 488     Cz80_Set_Reg(&CZ80, CZ80_PC, *(int *)(data+4));\r
 489   } else {\r
 490     z80_reset();\r
 491     z80_int();\r
 492   }\r
 493 #endif\r
 494 }\r
 495 \r
 496 PICO_INTERNAL void z80_exit(void)\r
 497 {\r
 498 #if defined(_USE_MZ80)\r
 499   mz80shutdown();\r
 500 #endif\r
 501 }\r
 502 \r
 503 #if 1 // defined(__DEBUG_PRINT) || defined(__GP2X__) || defined(__GIZ__)\r
 504 PICO_INTERNAL void z80_debug(char *dstr)\r
 505 {\r
 506 #if defined(_USE_DRZ80)\r
 507   sprintf(dstr, "Z80 state: PC: %04x SP: %04x\n", drZ80.Z80PC-drZ80.Z80PC_BASE, drZ80.Z80SP-drZ80.Z80SP_BASE);\r
 508 #elif defined(_USE_CZ80)\r
 509   sprintf(dstr, "Z80 state: PC: %04x SP: %04x\n", CZ80.PC - CZ80.BasePC, CZ80.SP.W);\r
 510 #endif\r
 511 }\r
 512 #endif\r