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