pico/32x/pwm.c

   1 /*
   2  * PicoDrive
   3  * (C) notaz, 2009,2010,2013
   4  * (C) irixxxx, 2019-2023
   5  *
   6  * This work is licensed under the terms of MAME license.
   7  * See COPYING file in the top-level directory.
   8  */
   9 #include "../pico_int.h"
  10
  11 static struct {
  12   int cycles;
  13   unsigned mult;
  14   int ptr;
  15   int irq_reload;
  16   int doing_fifo;
  17   int silent;
  18   int irq_timer;
  19   int irq_state;
  20   short current[2];
  21 } pwm;
  22
  23 enum { PWM_IRQ_LOCKED, PWM_IRQ_STOPPED, PWM_IRQ_LOW, PWM_IRQ_HIGH };
  24
  25 void p32x_pwm_ctl_changed(void)
  26 {
  27   int control = Pico32x.regs[0x30 / 2];
  28   int cycles = Pico32x.regs[0x32 / 2];
  29   int pwm_irq_opt = PicoIn.opt & POPT_PWM_IRQ_OPT;
  30
  31   cycles = (cycles - 1) & 0x0fff;
  32   pwm.cycles = cycles;
  33
  34   // supposedly we should stop FIFO when xMd is 0,
  35   // but mars test disagrees
  36   pwm.mult = 0;
  37   if ((control & 0x0f) != 0)
  38     pwm.mult = (0x10000<<8) / (cycles+1);
  39
  40   pwm.irq_timer = (control & 0x0f00) >> 8;
  41   pwm.irq_timer = ((pwm.irq_timer - 1) & 0x0f) + 1;
  42   pwm.irq_reload = pwm.irq_timer;
  43   pwm.irq_state = pwm_irq_opt ? PWM_IRQ_STOPPED: PWM_IRQ_LOCKED;
  44
  45   if (Pico32x.pwm_irq_cnt <= 0)
  46     Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
  47 }
  48
  49 static void do_pwm_irq(SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
  50 {
  51   p32x_trigger_irq(NULL, m68k_cycles, P32XI_PWM);
  52
  53   if (Pico32x.regs[0x30 / 2] & P32XP_RTP) {
  54     p32x_event_schedule(m68k_cycles, P32X_EVENT_PWM, pwm.cycles / 3 + 1);
  55     // note: might recurse
  56     p32x_dreq1_trigger();
  57   }
  58 }
  59
  60 static int convert_sample(unsigned int v)
  61 {
  62   if (v > pwm.cycles)
  63     v = pwm.cycles;
  64   return (v * pwm.mult >> 8) - 0x10000/2;
  65 }
  66
  67 #define consume_fifo(sh2, m68k_cycles) { \
  68   int cycles_diff = ((m68k_cycles) * 3) - Pico32x.pwm_cycle_p; \
  69   if (cycles_diff >= pwm.cycles) \
  70     consume_fifo_do(sh2, m68k_cycles, cycles_diff); \
  71 }
  72
  73 static void consume_fifo_do(SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles,
  74   int sh2_cycles_diff)
  75 {
  76   struct Pico32xMem *mem = Pico32xMem;
  77   unsigned short *fifo_l = mem->pwm_fifo[0];
  78   unsigned short *fifo_r = mem->pwm_fifo[1];
  79   int sum = 0;
  80
  81   if (pwm.cycles == 0 || pwm.doing_fifo)
  82     return;
  83
  84   elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: consume %d/%d, %d,%d ptr %d",
  85     m68k_cycles, sh2_cycles_diff, sh2_cycles_diff / pwm.cycles,
  86     Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1], pwm.ptr);
  87
  88   // this is for recursion from dreq1 writes
  89   pwm.doing_fifo = 1;
  90
  91   while (sh2_cycles_diff >= pwm.cycles)
  92   {
  93     sh2_cycles_diff -= pwm.cycles;
  94
  95     if (Pico32x.pwm_p[0] > 0) {
  96       mem->pwm_index[0] = (mem->pwm_index[0]+1) % 4;
  97       Pico32x.pwm_p[0]--;
  98       pwm.current[0] = convert_sample(fifo_l[mem->pwm_index[0]]);
  99       sum |= (u16)pwm.current[0];
 100     }
 101     if (Pico32x.pwm_p[1] > 0) {
 102       mem->pwm_index[1] = (mem->pwm_index[1]+1) % 4;
 103       Pico32x.pwm_p[1]--;
 104       pwm.current[1] = convert_sample(fifo_r[mem->pwm_index[1]]);
 105       sum |= (u16)pwm.current[1];
 106     }
 107
 108     mem->pwm[pwm.ptr * 2    ] = pwm.current[0];
 109     mem->pwm[pwm.ptr * 2 + 1] = pwm.current[1];
 110     pwm.ptr = (pwm.ptr + 1) & (PWM_BUFF_LEN - 1);
 111
 112     if (--Pico32x.pwm_irq_cnt <= 0) {
 113       Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
 114       do_pwm_irq(sh2, m68k_cycles);
 115     } else if (Pico32x.pwm_p[1] == 0 && pwm.irq_state >= PWM_IRQ_LOW) {
 116       // buffer underrun. Reduce reload rate if above programmed setting.
 117       if (pwm.irq_reload > pwm.irq_timer)
 118         pwm.irq_reload--;
 119       pwm.irq_state = PWM_IRQ_LOW;
 120     }
 121   }
 122   Pico32x.pwm_cycle_p = m68k_cycles * 3 - sh2_cycles_diff;
 123   pwm.doing_fifo = 0;
 124   if (sum != 0)
 125     pwm.silent = 0;
 126 }
 127
 128 static int p32x_pwm_schedule_(SH2 *sh2, unsigned int m68k_now)
 129 {
 130   unsigned int pwm_now = m68k_now * 3;
 131   int cycles_diff_sh2;
 132
 133   if (pwm.cycles == 0)
 134     return 0;
 135
 136   cycles_diff_sh2 = pwm_now - Pico32x.pwm_cycle_p;
 137   if (cycles_diff_sh2 >= pwm.cycles)
 138     consume_fifo_do(sh2, m68k_now, cycles_diff_sh2);
 139
 140   if (!((Pico32x.sh2irq_mask[0] | Pico32x.sh2irq_mask[1]) & 1))
 141     return 0; // masked by everyone
 142
 143   cycles_diff_sh2 = pwm_now - Pico32x.pwm_cycle_p;
 144   return (Pico32x.pwm_irq_cnt * pwm.cycles
 145            - cycles_diff_sh2) / 3 + 1;
 146 }
 147
 148 void p32x_pwm_schedule(unsigned int m68k_now)
 149 {
 150   int after = p32x_pwm_schedule_(NULL, m68k_now);
 151   if (after != 0)
 152     p32x_event_schedule(m68k_now, P32X_EVENT_PWM, after);
 153 }
 154
 155 void p32x_pwm_schedule_sh2(SH2 *sh2)
 156 {
 157   int after = p32x_pwm_schedule_(sh2, sh2_cycles_done_m68k(sh2));
 158   if (after != 0)
 159     p32x_event_schedule_sh2(sh2, P32X_EVENT_PWM, after);
 160 }
 161
 162 void p32x_pwm_sync_to_sh2(SH2 *sh2)
 163 {
 164   int m68k_cycles = sh2_cycles_done_m68k(sh2);
 165   consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
 166 }
 167
 168 void p32x_pwm_irq_event(unsigned int m68k_now)
 169 {
 170   p32x_pwm_schedule(m68k_now);
 171 }
 172
 173 unsigned int p32x_pwm_read16(u32 a, SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
 174 {
 175   unsigned int d = 0;
 176
 177   consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
 178
 179   a &= 0x0e;
 180   switch (a/2) {
 181     case 0/2: // control
 182     case 2/2: // cycle
 183       d = Pico32x.regs[(0x30 + a) / 2];
 184       break;
 185
 186     case 4/2: // L ch
 187       if (Pico32x.pwm_p[0] == 3)
 188         d |= P32XP_FULL;
 189       else if (Pico32x.pwm_p[0] == 0)
 190         d |= P32XP_EMPTY;
 191       break;
 192
 193     case 6/2: // R ch
 194     case 8/2: // MONO
 195       if (Pico32x.pwm_p[1] == 3)
 196         d |= P32XP_FULL;
 197       else if (Pico32x.pwm_p[1] == 0)
 198         d |= P32XP_EMPTY;
 199       break;
 200   }
 201
 202   elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: r16 %02x %04x (p %d %d)",
 203     m68k_cycles, a, d, Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1]);
 204   return d;
 205 }
 206
 207 void p32x_pwm_write16(u32 a, unsigned int d, SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
 208 {
 209   unsigned short *fifo;
 210   int idx;
 211
 212   elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: w16 %02x %04x (p %d %d)",
 213     m68k_cycles, a & 0x0e, d, Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1]);
 214
 215   consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
 216
 217   a &= 0x0e;
 218   switch (a/2) {
 219     case 0/2: // control
 220       // avoiding pops..
 221       if ((Pico32x.regs[0x30 / 2] & 0x0f) == 0)
 222         Pico32xMem->pwm_fifo[0][0] = Pico32xMem->pwm_fifo[1][0] = 0;
 223       Pico32x.regs[0x30 / 2] = d;
 224       p32x_pwm_ctl_changed();
 225       Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload; // ?
 226       break;
 227     case 2/2: // cycle
 228       Pico32x.regs[0x32 / 2] = d & 0x0fff;
 229       p32x_pwm_ctl_changed();
 230       break;
 231     case 8/2: // MONO
 232     case 6/2: // R ch
 233       fifo = Pico32xMem->pwm_fifo[1];
 234       idx = Pico32xMem->pwm_index[1];
 235       if (Pico32x.pwm_p[1] < 3) {
 236         if (Pico32x.pwm_p[1] == 2 && pwm.irq_state >= PWM_IRQ_STOPPED) {
 237           // buffer full. If there was no buffer underrun after last fill,
 238           // try increasing reload rate to reduce IRQs
 239           if (pwm.irq_reload < 3 && pwm.irq_state == PWM_IRQ_HIGH)
 240             pwm.irq_reload ++;
 241           pwm.irq_state = PWM_IRQ_HIGH;
 242         }
 243         Pico32x.pwm_p[1]++;
 244       } else {
 245         // buffer overflow. Some roms always fill the complete buffer even if
 246         // reload rate is set below max. Lock reload rate to programmed setting.
 247         pwm.irq_reload = pwm.irq_timer;
 248         pwm.irq_state = PWM_IRQ_LOCKED;
 249         idx = (idx+1) % 4;
 250         Pico32xMem->pwm_index[1] = idx;
 251       }
 252       fifo[(idx+Pico32x.pwm_p[1]) % 4] = (d - 1) & 0x0fff;
 253       if (a != 8) break; // fallthrough if MONO
 254     case 4/2: // L ch
 255       fifo = Pico32xMem->pwm_fifo[0];
 256       idx = Pico32xMem->pwm_index[0];
 257       if (Pico32x.pwm_p[0] < 3)
 258         Pico32x.pwm_p[0]++;
 259       else {
 260         idx = (idx+1) % 4;
 261         Pico32xMem->pwm_index[0] = idx;
 262       }
 263       fifo[(idx+Pico32x.pwm_p[0]) % 4] = (d - 1) & 0x0fff;
 264       break;
 265   }
 266 }
 267
 268 void p32x_pwm_update(s32 *buf32, int length, int stereo)
 269 {
 270   short *pwmb;
 271   int step;
 272   int p = 0;
 273   int xmd;
 274
 275   consume_fifo(NULL, SekCyclesDone());
 276
 277   xmd = Pico32x.regs[0x30 / 2] & 0x0f;
 278   if (xmd == 0 || xmd == 0x06 || xmd == 0x09 || xmd == 0x0f)
 279     goto out; // invalid?
 280   if (pwm.silent)
 281     return;
 282
 283   step = (pwm.ptr << 16) / length;
 284   pwmb = Pico32xMem->pwm;
 285
 286   if (stereo)
 287   {
 288     if (xmd == 0x05) {
 289       // normal
 290       while (length-- > 0) {
 291         *buf32++ += pwmb[0];
 292         *buf32++ += pwmb[1];
 293
 294         p += step;
 295         pwmb += (p >> 16) * 2;
 296         p &= 0xffff;
 297       }
 298     }
 299     else if (xmd == 0x0a) {
 300       // channel swap
 301       while (length-- > 0) {
 302         *buf32++ += pwmb[1];
 303         *buf32++ += pwmb[0];
 304
 305         p += step;
 306         pwmb += (p >> 16) * 2;
 307         p &= 0xffff;
 308       }
 309     }
 310     else {
 311       // mono - LMD, RMD specify dst
 312       if (xmd & 0x06) // src is R
 313         pwmb++;
 314       if (xmd & 0x0c) // dst is R
 315         buf32++;
 316       while (length-- > 0) {
 317         *buf32 += *pwmb;
 318
 319         p += step;
 320         pwmb += (p >> 16) * 2;
 321         p &= 0xffff;
 322         buf32 += 2;
 323       }
 324     }
 325   }
 326   else
 327   {
 328     // mostly unused
 329     while (length-- > 0) {
 330       *buf32++ += pwmb[0];
 331
 332       p += step;
 333       pwmb += (p >> 16) * 2;
 334       p &= 0xffff;
 335     }
 336   }
 337
 338   elprintf(EL_PWM, "pwm_update: pwm.ptr %d, len %d, step %04x, done %d",
 339     pwm.ptr, length, step, (pwmb - Pico32xMem->pwm) / 2);
 340
 341 out:
 342   pwm.ptr = 0;
 343   pwm.silent = pwm.current[0] == 0 && pwm.current[1] == 0;
 344 }
 345
 346 void p32x_pwm_state_loaded(void)
 347 {
 348   int cycles_diff_sh2;
 349
 350   p32x_pwm_ctl_changed();
 351
 352   // for old savestates
 353   cycles_diff_sh2 = Pico.t.m68c_cnt * 3 - Pico32x.pwm_cycle_p;
 354   if (cycles_diff_sh2 >= pwm.cycles || cycles_diff_sh2 < 0) {
 355     Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
 356     Pico32x.pwm_cycle_p = Pico.t.m68c_cnt * 3;
 357     p32x_pwm_schedule(Pico.t.m68c_cnt);
 358   }
 359 }
 360
 361 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab