cpu/cz80/cz80.c

   1 /******************************************************************************\r
   2  *\r
   3  * CZ80 (Z80 CPU emulator) version 0.9\r
   4  * Compiled with Dev-C++\r
   5  * Copyright 2004-2005 Stéphane Dallongeville\r
   6  *\r
   7  * (Modified by NJ)\r
   8  *\r
   9  *****************************************************************************/\r
  10 \r
  11 #include <stdio.h>\r
  12 #include <stdlib.h>\r
  13 #include <string.h>\r
  14 #include "cz80.h"\r
  15 \r
  16 #if PICODRIVE_HACKS\r
  17 #undef EMU_M68K\r
  18 #include <Pico/PicoInt.h>\r
  19 #endif\r
  20 \r
  21 #ifndef ALIGN_DATA\r
  22 #ifdef _MSC_VER\r
  23 #define ALIGN_DATA\r
  24 #define inline\r
  25 #undef  CZ80_USE_JUMPTABLE\r
  26 #define CZ80_USE_JUMPTABLE 0\r
  27 #else\r
  28 #define ALIGN_DATA      __attribute__((aligned(4)))\r
  29 #endif\r
  30 #endif\r
  31 \r
  32 #define CF                                      0x01\r
  33 #define NF                                      0x02\r
  34 #define PF                                      0x04\r
  35 #define VF                                      PF\r
  36 #define XF                                      0x08\r
  37 #define HF                                      0x10\r
  38 #define YF                                      0x20\r
  39 #define ZF                                      0x40\r
  40 #define SF                                      0x80\r
  41 \r
  42 \r
  43 /******************************************************************************\r
  44         \83}\83N\83\8d\r
  45 ******************************************************************************/\r
  46 \r
  47 #include "cz80macro.h"\r
  48 \r
  49 \r
  50 /******************************************************************************\r
  51         \83O\83\8d\81[\83o\83\8b\8d\\91¢\91Ì\r
  52 ******************************************************************************/\r
  53 \r
  54 cz80_struc ALIGN_DATA CZ80;\r
  55 \r
  56 \r
  57 /******************************************************************************\r
  58         \83\8d\81[\83J\83\8b\95Ï\90\94\r
  59 ******************************************************************************/\r
  60 \r
  61 static UINT8 ALIGN_DATA cz80_bad_address[1 << CZ80_FETCH_SFT];\r
  62 \r
  63 static UINT8 ALIGN_DATA SZ[256];\r
  64 static UINT8 ALIGN_DATA SZP[256];\r
  65 static UINT8 ALIGN_DATA SZ_BIT[256];\r
  66 static UINT8 ALIGN_DATA SZHV_inc[256];\r
  67 static UINT8 ALIGN_DATA SZHV_dec[256];\r
  68 #if CZ80_BIG_FLAGS_ARRAY\r
  69 static UINT8 ALIGN_DATA SZHVC_add[2*256*256];\r
  70 static UINT8 ALIGN_DATA SZHVC_sub[2*256*256];\r
  71 #endif\r
  72 \r
  73 \r
  74 /******************************************************************************\r
  75         \83\8d\81[\83J\83\8b\8aÖ\90\94\r
  76 ******************************************************************************/\r
  77 \r
  78 /*--------------------------------------------------------\r
  79         \8a\84\82è\8d\9e\82Ý\83R\81[\83\8b\83o\83b\83N\r
  80 --------------------------------------------------------*/\r
  81 \r
  82 static INT32 Cz80_Interrupt_Callback(INT32 line)\r
  83 {\r
  84         return 0xff;\r
  85 }\r
  86 \r
  87 \r
  88 /******************************************************************************\r
  89         CZ80\83C\83\93\83^\83t\83F\81[\83X\8aÖ\90\94\r
  90 ******************************************************************************/\r
  91 \r
  92 /*--------------------------------------------------------\r
  93         CPU\8f\89\8aú\89»\r
  94 --------------------------------------------------------*/\r
  95 \r
  96 void Cz80_Init(cz80_struc *CPU)\r
  97 {\r
  98         UINT32 i, j, p;\r
  99 #if CZ80_BIG_FLAGS_ARRAY\r
 100         int oldval, newval, val;\r
 101         UINT8 *padd, *padc, *psub, *psbc;\r
 102 #endif\r
 103 \r
 104         memset(CPU, 0, sizeof(cz80_struc));\r
 105 \r
 106         memset(cz80_bad_address, 0xff, sizeof(cz80_bad_address));\r
 107 \r
 108         for (i = 0; i < CZ80_FETCH_BANK; i++)\r
 109         {\r
 110                 CPU->Fetch[i] = (UINT32)cz80_bad_address;\r
 111 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 112                 CPU->OPFetch[i] = 0;\r
 113 #endif\r
 114         }\r
 115 \r
 116         // flags tables initialisation\r
 117         for (i = 0; i < 256; i++)\r
 118         {\r
 119                 SZ[i] = i & (SF | YF | XF);\r
 120                 if (!i) SZ[i] |= ZF;\r
 121 \r
 122                 SZ_BIT[i] = i & (SF | YF | XF);\r
 123                 if (!i) SZ_BIT[i] |= ZF | PF;\r
 124 \r
 125                 for (j = 0, p = 0; j < 8; j++) if (i & (1 << j)) p++;\r
 126                 SZP[i] = SZ[i];\r
 127                 if (!(p & 1)) SZP[i] |= PF;\r
 128 \r
 129                 SZHV_inc[i] = SZ[i];\r
 130                 if(i == 0x80) SZHV_inc[i] |= VF;\r
 131                 if((i & 0x0f) == 0x00) SZHV_inc[i] |= HF;\r
 132 \r
 133                 SZHV_dec[i] = SZ[i] | NF;\r
 134                 if (i == 0x7f) SZHV_dec[i] |= VF;\r
 135                 if ((i & 0x0f) == 0x0f) SZHV_dec[i] |= HF;\r
 136         }\r
 137 \r
 138 #if CZ80_BIG_FLAGS_ARRAY\r
 139         padd = &SZHVC_add[  0*256];\r
 140         padc = &SZHVC_add[256*256];\r
 141         psub = &SZHVC_sub[  0*256];\r
 142         psbc = &SZHVC_sub[256*256];\r
 143 \r
 144         for (oldval = 0; oldval < 256; oldval++)\r
 145         {\r
 146                 for (newval = 0; newval < 256; newval++)\r
 147                 {\r
 148                         /* add or adc w/o carry set */\r
 149                         val = newval - oldval;\r
 150                         *padd = (newval) ? ((newval & 0x80) ? SF : 0) : ZF;\r
 151                         *padd |= (newval & (YF | XF));  /* undocumented flag bits 5+3 */\r
 152                         if ((newval & 0x0f) < (oldval & 0x0f)) *padd |= HF;\r
 153                         if (newval < oldval ) *padd |= CF;\r
 154                         if ((val ^ oldval ^ 0x80) & (val ^ newval) & 0x80) *padd |= VF;\r
 155                         padd++;\r
 156 \r
 157                         /* adc with carry set */\r
 158                         val = newval - oldval - 1;\r
 159                         *padc = (newval) ? ((newval & 0x80) ? SF : 0) : ZF;\r
 160                         *padc |= (newval & (YF | XF));  /* undocumented flag bits 5+3 */\r
 161                         if ((newval & 0x0f) <= (oldval & 0x0f)) *padc |= HF;\r
 162                         if (newval <= oldval) *padc |= CF;\r
 163                         if ((val ^ oldval ^ 0x80) & (val ^ newval) & 0x80) *padc |= VF;\r
 164                         padc++;\r
 165 \r
 166                         /* cp, sub or sbc w/o carry set */\r
 167                         val = oldval - newval;\r
 168                         *psub = NF | ((newval) ? ((newval & 0x80) ? SF : 0) : ZF);\r
 169                         *psub |= (newval & (YF | XF));  /* undocumented flag bits 5+3 */\r
 170                         if ((newval & 0x0f) > (oldval & 0x0f)) *psub |= HF;\r
 171                         if (newval > oldval) *psub |= CF;\r
 172                         if ((val^oldval) & (oldval^newval) & 0x80) *psub |= VF;\r
 173                         psub++;\r
 174 \r
 175                         /* sbc with carry set */\r
 176                         val = oldval - newval - 1;\r
 177                         *psbc = NF | ((newval) ? ((newval & 0x80) ? SF : 0) : ZF);\r
 178                         *psbc |= (newval & (YF | XF));  /* undocumented flag bits 5+3 */\r
 179                         if ((newval & 0x0f) >= (oldval & 0x0f)) *psbc |= HF;\r
 180                         if (newval >= oldval) *psbc |= CF;\r
 181                         if ((val ^ oldval) & (oldval^newval) & 0x80) *psbc |= VF;\r
 182                         psbc++;\r
 183                 }\r
 184         }\r
 185 #endif\r
 186 \r
 187         CPU->pzR8[0] = &zB;\r
 188         CPU->pzR8[1] = &zC;\r
 189         CPU->pzR8[2] = &zD;\r
 190         CPU->pzR8[3] = &zE;\r
 191         CPU->pzR8[4] = &zH;\r
 192         CPU->pzR8[5] = &zL;\r
 193         CPU->pzR8[6] = &zF;     // \8f\88\97\9d\82Ì\93s\8d\87\8fã\81AA\82Æ\93ü\82ê\91Ö\82¦\r
 194         CPU->pzR8[7] = &zA;     // \8f\88\97\9d\82Ì\93s\8d\87\8fã\81AF\82Æ\93ü\82ê\91Ö\82¦\r
 195 \r
 196         CPU->pzR16[0] = pzBC;\r
 197         CPU->pzR16[1] = pzDE;\r
 198         CPU->pzR16[2] = pzHL;\r
 199         CPU->pzR16[3] = pzAF;\r
 200 \r
 201         zIX = zIY = 0xffff;\r
 202         zF = ZF;\r
 203 \r
 204         CPU->Interrupt_Callback = Cz80_Interrupt_Callback;\r
 205 }\r
 206 \r
 207 \r
 208 /*--------------------------------------------------------\r
 209         CPU\83\8a\83Z\83b\83g\r
 210 --------------------------------------------------------*/\r
 211 \r
 212 void Cz80_Reset(cz80_struc *CPU)\r
 213 {\r
 214         memset(CPU, 0, (INT32)&CPU->BasePC - (INT32)CPU);\r
 215         Cz80_Set_Reg(CPU, CZ80_PC, 0);\r
 216 }\r
 217 \r
 218 /* */\r
 219 #if PICODRIVE_HACKS\r
 220 static inline unsigned char picodrive_read(unsigned short a)\r
 221 {\r
 222         return (a < 0x4000) ? Pico.zram[a&0x1fff] : z80_read(a);\r
 223 }\r
 224 #endif\r
 225 \r
 226 /*--------------------------------------------------------\r
 227         CPU\8eÀ\8ds\r
 228 --------------------------------------------------------*/\r
 229 \r
 230 INT32 Cz80_Exec(cz80_struc *CPU, INT32 cycles)\r
 231 {\r
 232 #if CZ80_USE_JUMPTABLE\r
 233 #include "cz80jmp.c"\r
 234 #endif\r
 235 \r
 236         UINT32 PC;\r
 237 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 238         INT32 OPBase;\r
 239 #endif\r
 240         UINT32 Opcode;\r
 241         UINT32 adr = 0;\r
 242         UINT32 res;\r
 243         UINT32 val;\r
 244         int afterEI = 0;\r
 245 \r
 246         PC = CPU->PC;\r
 247 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 248         OPBase = CPU->OPBase;\r
 249 #endif\r
 250         CPU->ICount = cycles - CPU->ExtraCycles;\r
 251         CPU->ExtraCycles = 0;\r
 252 \r
 253         if (!CPU->HaltState)\r
 254         {\r
 255 Cz80_Exec:\r
 256                 if (CPU->ICount > 0)\r
 257                 {\r
 258                         union16 *data = pzHL;\r
 259                         Opcode = READ_OP();\r
 260 #if CZ80_EMULATE_R_EXACTLY\r
 261                         zR++;\r
 262 #endif\r
 263                         #include "cz80_op.c"\r
 264                 }\r
 265 \r
 266                 if (afterEI)\r
 267                 {\r
 268                         afterEI = 0;\r
 269 Cz80_Check_Interrupt:\r
 270                         if (CPU->IRQState != CLEAR_LINE)\r
 271                         {\r
 272                                 CHECK_INT\r
 273                                 CPU->ICount -= CPU->ExtraCycles;\r
 274                                 CPU->ExtraCycles = 0;\r
 275                         }\r
 276                         goto Cz80_Exec;\r
 277                 }\r
 278         }\r
 279         else CPU->ICount = 0;\r
 280 \r
 281 Cz80_Exec_End:\r
 282         CPU->PC = PC;\r
 283 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 284         CPU->OPBase = OPBase;\r
 285 #endif\r
 286         cycles -= CPU->ICount;\r
 287 #if !CZ80_EMULATE_R_EXACTLY\r
 288         zR = (zR + (cycles >> 2)) & 0x7f;\r
 289 #endif\r
 290 \r
 291         return cycles;\r
 292 }\r
 293 \r
 294 \r
 295 /*--------------------------------------------------------\r
 296         \8a\84\82è\8d\9e\82Ý\8f\88\97\9d\r
 297 --------------------------------------------------------*/\r
 298 \r
 299 void Cz80_Set_IRQ(cz80_struc *CPU, INT32 line, INT32 state)\r
 300 {\r
 301         if (line == IRQ_LINE_NMI)\r
 302         {\r
 303                 zIFF1 = 0;\r
 304                 CPU->ExtraCycles += 11;\r
 305                 CPU->HaltState = 0;\r
 306                 PUSH_16(CPU->PC - CPU->BasePC)\r
 307                 Cz80_Set_Reg(CPU, CZ80_PC, 0x66);\r
 308         }\r
 309         else\r
 310         {\r
 311                 CPU->IRQState = state;\r
 312 \r
 313                 if (state != CLEAR_LINE)\r
 314                 {\r
 315                         UINT32 PC = CPU->PC;\r
 316 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 317                         INT32 OPBase = CPU->OPBase;\r
 318 #endif\r
 319 \r
 320                         CPU->IRQLine = line;\r
 321                         CHECK_INT\r
 322                         CPU->PC = PC;\r
 323 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 324                         CPU->OPBase = OPBase;\r
 325 #endif\r
 326                 }\r
 327         }\r
 328 }\r
 329 \r
 330 \r
 331 /*--------------------------------------------------------\r
 332         \83\8c\83W\83X\83^\8eæ\93¾\r
 333 --------------------------------------------------------*/\r
 334 \r
 335 UINT32 Cz80_Get_Reg(cz80_struc *CPU, INT32 regnum)\r
 336 {\r
 337         switch (regnum)\r
 338         {\r
 339         case CZ80_PC:   return (CPU->PC - CPU->BasePC);\r
 340         case CZ80_SP:   return zSP;\r
 341         case CZ80_AF:   return zAF;\r
 342         case CZ80_BC:   return zBC;\r
 343         case CZ80_DE:   return zDE;\r
 344         case CZ80_HL:   return zHL;\r
 345         case CZ80_IX:   return zIX;\r
 346         case CZ80_IY:   return zIY;\r
 347         case CZ80_AF2:  return zAF2;\r
 348         case CZ80_BC2:  return zBC2;\r
 349         case CZ80_DE2:  return zDE2;\r
 350         case CZ80_HL2:  return zHL2;\r
 351         case CZ80_R:    return zR;\r
 352         case CZ80_I:    return zI;\r
 353         case CZ80_IM:   return zIM;\r
 354         case CZ80_IFF1: return zIFF1;\r
 355         case CZ80_IFF2: return zIFF2;\r
 356         case CZ80_HALT: return CPU->HaltState;\r
 357         case CZ80_IRQ:  return CPU->IRQState;\r
 358         default: return 0;\r
 359         }\r
 360 }\r
 361 \r
 362 \r
 363 /*--------------------------------------------------------\r
 364         \83\8c\83W\83X\83^\90Ý\92è\r
 365 --------------------------------------------------------*/\r
 366 \r
 367 void Cz80_Set_Reg(cz80_struc *CPU, INT32 regnum, UINT32 val)\r
 368 {\r
 369         switch (regnum)\r
 370         {\r
 371         case CZ80_PC:\r
 372                 CPU->BasePC = CPU->Fetch[val >> CZ80_FETCH_SFT];\r
 373 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 374                 CPU->OPBase = CPU->OPFetch[val >> CZ80_FETCH_SFT];\r
 375 #endif\r
 376                 CPU->PC = val + CPU->BasePC;\r
 377                 break;\r
 378 \r
 379         case CZ80_SP:   zSP = val; break;\r
 380         case CZ80_AF:   zAF = val; break;\r
 381         case CZ80_BC:   zBC = val; break;\r
 382         case CZ80_DE:   zDE = val; break;\r
 383         case CZ80_HL:   zHL = val; break;\r
 384         case CZ80_IX:   zIX = val; break;\r
 385         case CZ80_IY:   zIY = val; break;\r
 386         case CZ80_AF2:  zAF2 = val; break;\r
 387         case CZ80_BC2:  zBC2 = val; break;\r
 388         case CZ80_DE2:  zDE2 = val; break;\r
 389         case CZ80_HL2:  zHL2 = val; break;\r
 390         case CZ80_R:    zR = val; break;\r
 391         case CZ80_I:    zI = val; break;\r
 392         case CZ80_IM:   zIM = val; break;\r
 393         case CZ80_IFF1: zIFF1 = val; break;\r
 394         case CZ80_IFF2: zIFF2 = val; break;\r
 395         case CZ80_HALT: CPU->HaltState = val; break;\r
 396         case CZ80_IRQ:  CPU->IRQState = val; break;\r
 397         default: break;\r
 398         }\r
 399 }\r
 400 \r
 401 \r
 402 /*--------------------------------------------------------\r
 403         \83t\83F\83b\83`\83A\83h\83\8c\83X\90Ý\92è\r
 404 --------------------------------------------------------*/\r
 405 \r
 406 void Cz80_Set_Fetch(cz80_struc *CPU, UINT32 low_adr, UINT32 high_adr, UINT32 fetch_adr)\r
 407 {\r
 408         int i, j;\r
 409 \r
 410         i = low_adr >> CZ80_FETCH_SFT;\r
 411         j = high_adr >> CZ80_FETCH_SFT;\r
 412         fetch_adr -= i << CZ80_FETCH_SFT;\r
 413 \r
 414         while (i <= j)\r
 415         {\r
 416                 CPU->Fetch[i] = fetch_adr;\r
 417 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 418                 CPU->OPFetch[i] = 0;\r
 419 #endif\r
 420                 i++;\r
 421         }\r
 422 }\r
 423 \r
 424 \r
 425 /*--------------------------------------------------------\r
 426         \83t\83F\83b\83`\83A\83h\83\8c\83X\90Ý\92è (\88Ã\8d\86\89»ROM\91Î\89\9e)\r
 427 --------------------------------------------------------*/\r
 428 \r
 429 #if CZ80_ENCRYPTED_ROM\r
 430 void Cz80_Set_Encrypt_Range(cz80_struc *CPU, UINT32 low_adr, UINT32 high_adr, UINT32 decrypted_rom)\r
 431 {\r
 432         int i, j;\r
 433 \r
 434         i = low_adr >> CZ80_FETCH_SFT;\r
 435         j = high_adr >> CZ80_FETCH_SFT;\r
 436         decrypted_rom -= i << CZ80_FETCH_SFT;\r
 437 \r
 438         while (i <= j)\r
 439         {\r
 440                 CPU->OPFetch[i] = (INT32)decrypted_rom - (INT32)CPU->Fetch[i];\r
 441                 i++;\r
 442         }\r
 443 }\r
 444 #endif\r
 445 \r
 446 \r
 447 /*--------------------------------------------------------\r
 448         \83\81\83\82\83\8a\83\8a\81[\83h/\83\89\83C\83g\8aÖ\90\94\90Ý\92è\r
 449 --------------------------------------------------------*/\r
 450 \r
 451 void Cz80_Set_ReadB(cz80_struc *CPU, UINT8 (*Func)(UINT32 address))\r
 452 {\r
 453         CPU->Read_Byte = Func;\r
 454 }\r
 455 \r
 456 void Cz80_Set_WriteB(cz80_struc *CPU, void (*Func)(UINT32 address, UINT8 data))\r
 457 {\r
 458         CPU->Write_Byte = Func;\r
 459 }\r
 460 \r
 461 \r
 462 /*--------------------------------------------------------\r
 463         \83|\81[\83g\83\8a\81[\83h/\83\89\83C\83g\8aÖ\90\94\90Ý\92è\r
 464 --------------------------------------------------------*/\r
 465 \r
 466 void Cz80_Set_INPort(cz80_struc *CPU, UINT8 (*Func)(UINT16 port))\r
 467 {\r
 468         CPU->IN_Port = Func;\r
 469 }\r
 470 \r
 471 void Cz80_Set_OUTPort(cz80_struc *CPU, void (*Func)(UINT16 port, UINT8 value))\r
 472 {\r
 473         CPU->OUT_Port = Func;\r
 474 }\r
 475 \r
 476 \r
 477 /*--------------------------------------------------------\r
 478         \83R\81[\83\8b\83o\83b\83N\8aÖ\90\94\90Ý\92è\r
 479 --------------------------------------------------------*/\r
 480 \r
 481 void Cz80_Set_IRQ_Callback(cz80_struc *CPU, INT32 (*Func)(INT32 irqline))\r
 482 {\r
 483         CPU->Interrupt_Callback = Func;\r
 484 }\r