pico/cd/gfx.c

   1 /***************************************************************************************
   2  *  Genesis Plus
   3  *  CD graphics processor
   4  *
   5  *  Copyright (C) 2012  Eke-Eke (Genesis Plus GX)
   6  *
   7  *  Redistribution and use of this code or any derivative works are permitted
   8  *  provided that the following conditions are met:
   9  *
  10  *   - Redistributions may not be sold, nor may they be used in a commercial
  11  *     product or activity.
  12  *
  13  *   - Redistributions that are modified from the original source must include the
  14  *     complete source code, including the source code for all components used by a
  15  *     binary built from the modified sources. However, as a special exception, the
  16  *     source code distributed need not include anything that is normally distributed
  17  *     (in either source or binary form) with the major components (compiler, kernel,
  18  *     and so on) of the operating system on which the executable runs, unless that
  19  *     component itself accompanies the executable.
  20  *
  21  *   - Redistributions must reproduce the above copyright notice, this list of
  22  *     conditions and the following disclaimer in the documentation and/or other
  23  *     materials provided with the distribution.
  24  *
  25  *  THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS "AS IS"
  26  *  AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  27  *  IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  28  *  ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE
  29  *  LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR
  30  *  CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF
  31  *  SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS
  32  *  INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
  33  *  CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  34  *  ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE
  35  *  POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  36  *
  37  ****************************************************************************************/
  38 #include "../pico_int.h"
  39 #include "genplus_macros.h"
  40
  41 typedef struct
  42 {
  43   //uint32 cycles;                    /* current cycles count for graphics operation */
  44   //uint32 cyclesPerLine;             /* current graphics operation timings */
  45   uint32 dotMask;                   /* stamp map size mask */
  46   uint16 *tracePtr;                 /* trace vector pointer */
  47   uint16 *mapPtr;                   /* stamp map table base address */
  48   uint8 stampShift;                 /* stamp pixel shift value (related to stamp size) */
  49   uint8 mapShift;                   /* stamp map table shift value (related to stamp map size) */
  50   uint16 bufferOffset;              /* image buffer column offset */
  51   uint32 bufferStart;               /* image buffer start index */
  52   uint32 y_step;                    /* pico: render line step */
  53   uint8 lut_prio[4][0x10][0x10];    /* WORD-RAM data writes priority lookup table */
  54   uint8 lut_pixel[0x200];           /* Graphics operation dot offset lookup table */
  55   uint8 lut_cell[0x100];            /* Graphics operation stamp offset lookup table */
  56 } gfx_t;
  57
  58 static gfx_t gfx;
  59
  60 static void gfx_schedule(void);
  61
  62 /***************************************************************/
  63 /*      Rotation / Scaling operation (2M Mode)                 */
  64 /***************************************************************/
  65
  66 void gfx_init(void)
  67 {
  68   int i, j;
  69   uint8 mask, row, col, temp;
  70
  71   memset(&gfx, 0, sizeof(gfx));
  72
  73   /* Initialize priority modes lookup table */
  74   for (i = 0; i < 0x10; i++)
  75   {
  76     for (j = 0; j < 0x10; j++)
  77     {
  78       /* normal */
  79       gfx.lut_prio[0][i][j] = j;
  80       /* underwrite */
  81       gfx.lut_prio[1][i][j] = i ? i : j;
  82       /* overwrite */
  83       gfx.lut_prio[2][i][j] = j ? j : i;
  84       /* invalid */
  85       gfx.lut_prio[3][i][j] = i;
  86     }
  87   }
  88
  89   /* Initialize cell lookup table             */
  90   /* table entry = yyxxshrr (8 bits)          */
  91   /* with: yy = cell row (0-3)                */
  92   /*       xx = cell column (0-3)             */
  93   /*        s = stamp size (0=16x16, 1=32x32) */
  94   /*      hrr = HFLIP & ROTATION bits         */
  95   for (i=0; i<0x100; i++)
  96   {
  97     /* one stamp = 2x2 cells (16x16) or 4x4 cells (32x32) */
  98     mask = (i & 8) ? 3 : 1;
  99     row = (i >> 6) & mask;
 100     col = (i >> 4) & mask;
 101
 102     if (i & 4) { col = col ^ mask; }  /* HFLIP (always first)  */
 103     if (i & 2) { col = col ^ mask; row = row ^ mask; }  /* ROLL1 */
 104     if (i & 1) { temp = col; col = row ^ mask; row = temp; }  /* ROLL0  */
 105
 106     /* cell offset (0-3 or 0-15) */
 107     gfx.lut_cell[i] = row + col * (mask + 1);
 108   }
 109
 110   /* Initialize pixel lookup table      */
 111   /* table entry = yyyxxxhrr (9 bits)   */
 112   /* with:  yyy = pixel row  (0-7)      */
 113   /*        xxx = pixel column (0-7)    */
 114   /*        hrr = HFLIP & ROTATION bits */
 115   for (i=0; i<0x200; i++)
 116   {
 117     /* one cell = 8x8 pixels */
 118     row = (i >> 6) & 7;
 119     col = (i >> 3) & 7;
 120
 121     if (i & 4) { col = col ^ 7; }   /* HFLIP (always first) */
 122     if (i & 2) { col = col ^ 7; row = row ^ 7; }  /* ROLL1 */
 123     if (i & 1) { temp = col; col = row ^ 7; row = temp; } /* ROLL0 */
 124
 125     /* pixel offset (0-63) */
 126     gfx.lut_pixel[i] = col + row * 8;
 127   }
 128 }
 129
 130 int gfx_context_save(uint8 *state)
 131 {
 132   uint32 tmp32;
 133   int bufferptr = 0;
 134
 135   //save_param(&gfx.cycles, sizeof(gfx.cycles));
 136   //save_param(&gfx.cyclesPerLine, sizeof(gfx.cyclesPerLine));
 137   save_param(&gfx.dotMask, sizeof(gfx.dotMask));
 138   save_param(&gfx.stampShift, sizeof(gfx.stampShift));
 139   save_param(&gfx.mapShift, sizeof(gfx.mapShift));
 140   save_param(&gfx.bufferOffset, sizeof(gfx.bufferOffset));
 141   save_param(&gfx.bufferStart, sizeof(gfx.bufferStart));
 142
 143   tmp32 = (uint8 *)(gfx.tracePtr) - Pico_mcd->word_ram2M;
 144   save_param(&tmp32, 4);
 145
 146   tmp32 = (uint8 *)(gfx.mapPtr) - Pico_mcd->word_ram2M;
 147   save_param(&tmp32, 4);
 148
 149   save_param(&gfx.y_step, sizeof(gfx.y_step));
 150
 151   return bufferptr;
 152 }
 153
 154 int gfx_context_load(const uint8 *state)
 155 {
 156   uint32 tmp32;
 157   int bufferptr = 0;
 158
 159   //load_param(&gfx.cycles, sizeof(gfx.cycles));
 160   //load_param(&gfx.cyclesPerLine, sizeof(gfx.cyclesPerLine));
 161   load_param(&gfx.dotMask, sizeof(gfx.dotMask));
 162   load_param(&gfx.stampShift, sizeof(gfx.stampShift));
 163   load_param(&gfx.mapShift, sizeof(gfx.mapShift));
 164   load_param(&gfx.bufferOffset, sizeof(gfx.bufferOffset));
 165   load_param(&gfx.bufferStart, sizeof(gfx.bufferStart));
 166
 167   load_param(&tmp32, 4);
 168   gfx.tracePtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + tmp32);
 169
 170   load_param(&tmp32, 4);
 171   gfx.mapPtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + tmp32);
 172
 173   load_param(&gfx.y_step, sizeof(gfx.y_step));
 174
 175   return bufferptr;
 176 }
 177
 178 static void gfx_render(uint32 bufferIndex, uint32 width)
 179 {
 180   uint8 pixel_in, pixel_out;
 181   uint16 stamp_data;
 182   uint32 stamp_index;
 183   uint32 priority;
 184
 185   /* pixel map start position for current line (13.3 format converted to 13.11) */
 186   uint32 xpos = *gfx.tracePtr++ << 8;
 187   uint32 ypos = *gfx.tracePtr++ << 8;
 188
 189   /* pixel map offset values for current line (5.11 format) */
 190   uint32 xoffset = (int16) *gfx.tracePtr++;
 191   uint32 yoffset = (int16) *gfx.tracePtr++;
 192
 193   priority = (Pico_mcd->s68k_regs[2] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[3];
 194   priority = (priority >> 3) & 0x03;
 195
 196   /* process all dots */
 197   while (width--)
 198   {
 199     /* check if stamp map is repeated */
 200     if (Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] & 0x01)
 201     {
 202       /* stamp map range */
 203       xpos &= gfx.dotMask;
 204       ypos &= gfx.dotMask;
 205     }
 206     else
 207     {
 208       /* 24-bit range */
 209       xpos &= 0xffffff;
 210       ypos &= 0xffffff;
 211     }
 212
 213     /* check if pixel is outside stamp map */
 214     if ((xpos | ypos) & ~gfx.dotMask)
 215     {
 216       /* force pixel output to 0 */
 217       pixel_out = 0x00;
 218     }
 219     else
 220     {
 221       /* read stamp map table data */
 222       stamp_data = gfx.mapPtr[(xpos >> gfx.stampShift) | ((ypos >> gfx.stampShift) << gfx.mapShift)];
 223
 224       /* stamp generator base index                                     */
 225       /* sss ssssssss ccyyyxxx (16x16) or sss sssssscc ccyyyxxx (32x32) */
 226       /* with:  s = stamp number (1 stamp = 16x16 or 32x32 pixels)      */
 227       /*        c = cell offset  (0-3 for 16x16, 0-15 for 32x32)        */
 228       /*      yyy = line offset  (0-7)                                  */
 229       /*      xxx = pixel offset (0-7)                                  */
 230       stamp_index = (stamp_data & 0x7ff) << 8;
 231
 232       if (stamp_index)
 233       {
 234         /* extract HFLIP & ROTATION bits */
 235         stamp_data = (stamp_data >> 13) & 7;
 236
 237         /* cell offset (0-3 or 0-15)                             */
 238         /* table entry = yyxxshrr (8 bits)                       */
 239         /* with: yy = cell row  (0-3) = (ypos >> (11 + 3)) & 3   */
 240         /*       xx = cell column (0-3) = (xpos >> (11 + 3)) & 3 */
 241         /*        s = stamp size (0=16x16, 1=32x32)              */
 242         /*      hrr = HFLIP & ROTATION bits                      */
 243         stamp_index |= gfx.lut_cell[
 244           stamp_data | ((Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] & 0x02) << 2 )
 245           | ((ypos >> 8) & 0xc0) | ((xpos >> 10) & 0x30)] << 6;
 246
 247         /* pixel  offset (0-63)                              */
 248         /* table entry = yyyxxxhrr (9 bits)                  */
 249         /* with: yyy = pixel row  (0-7) = (ypos >> 11) & 7   */
 250         /*       xxx = pixel column (0-7) = (xpos >> 11) & 7 */
 251         /*       hrr = HFLIP & ROTATION bits                 */
 252         stamp_index |= gfx.lut_pixel[stamp_data | ((xpos >> 8) & 0x38) | ((ypos >> 5) & 0x1c0)];
 253
 254         /* read pixel pair (2 pixels/byte) */
 255         pixel_out = READ_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, stamp_index >> 1);
 256
 257         /* extract left or rigth pixel */
 258         if (stamp_index & 1)
 259         {
 260            pixel_out &= 0x0f;
 261         }
 262         else
 263         {
 264            pixel_out >>= 4;
 265         }
 266       }
 267       else
 268       {
 269         /* stamp 0 is not used: force pixel output to 0 */
 270         pixel_out = 0x00;
 271       }
 272     }
 273
 274     /* read out paired pixel data */
 275     pixel_in = READ_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1);
 276
 277     /* update left or rigth pixel */
 278     if (bufferIndex & 1)
 279     {
 280       /* priority mode write */
 281       pixel_out = gfx.lut_prio[priority][pixel_in & 0x0f][pixel_out];
 282
 283       pixel_out |= (pixel_in & 0xf0);
 284     }
 285     else
 286     {
 287       /* priority mode write */
 288       pixel_out = gfx.lut_prio[priority][pixel_in >> 4][pixel_out];
 289
 290       pixel_out = (pixel_out << 4) | (pixel_in & 0x0f);
 291     }
 292
 293     /* write data to image buffer */
 294     WRITE_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1, pixel_out);
 295
 296     /* check current pixel position  */
 297     if ((bufferIndex & 7) != 7)
 298     {
 299       /* next pixel */
 300       bufferIndex++;
 301     }
 302     else
 303     {
 304       /* next cell: increment image buffer offset by one column (minus 7 pixels) */
 305       bufferIndex += gfx.bufferOffset;
 306     }
 307
 308     /* increment pixel position */
 309     xpos += xoffset;
 310     ypos += yoffset;
 311   }
 312 }
 313
 314 void gfx_start(unsigned int base)
 315 {
 316   /* make sure 2M mode is enabled */
 317   if (!(Pico_mcd->s68k_regs[3] & 0x04))
 318   {
 319     uint32 mask = 0;
 320     uint32 reg;
 321
 322     /* trace vector pointer */
 323     gfx.tracePtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + ((base << 2) & 0x3fff8));
 324
 325     /* stamps & stamp map size */
 326     switch ((Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] >> 1) & 0x03)
 327     {
 328       case 0:
 329         gfx.dotMask = 0x07ffff;   /* 256x256 dots/map  */
 330         gfx.stampShift = 11 + 4;  /* 16x16 dots/stamps */
 331         gfx.mapShift = 4;         /* 16x16 stamps/map  */
 332         mask = 0x3fe00;           /* 512 bytes/table   */
 333         break;
 334
 335       case 1:
 336         gfx.dotMask = 0x07ffff;   /* 256x256 dots/map  */
 337         gfx.stampShift = 11 + 5;  /* 32x32 dots/stamps */
 338         gfx.mapShift = 3;         /* 8x8 stamps/map    */
 339         mask = 0x3ff80;           /* 128 bytes/table   */
 340         break;
 341
 342       case 2:
 343         gfx.dotMask = 0x7fffff;   /* 4096*4096 dots/map */
 344         gfx.stampShift = 11 + 4;  /* 16x16 dots/stamps  */
 345         gfx.mapShift = 8;         /* 256x256 stamps/map */
 346         mask = 0x20000;           /* 131072 bytes/table */
 347         break;
 348
 349       case 3:
 350         gfx.dotMask = 0x7fffff;   /* 4096*4096 dots/map */
 351         gfx.stampShift = 11 + 5;  /* 32x32 dots/stamps  */
 352         gfx.mapShift = 7;         /* 128x128 stamps/map */
 353         mask = 0x38000;           /* 32768 bytes/table  */
 354         break;
 355     }
 356
 357     /* stamp map table base address */
 358     reg = (Pico_mcd->s68k_regs[0x5a] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x5b];
 359     gfx.mapPtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + ((reg << 2) & mask));
 360
 361     /* image buffer column offset (64 pixels/cell, minus 7 pixels to restart at cell beginning) */
 362     gfx.bufferOffset = (((Pico_mcd->s68k_regs[0x5c+1] & 0x1f) + 1) << 6) - 7;
 363
 364     /* image buffer start index in dot units (2 pixels/byte) */
 365     reg = (Pico_mcd->s68k_regs[0x5e] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x5f];
 366     gfx.bufferStart = (reg << 3) & 0x7ffc0;
 367
 368     /* add image buffer horizontal dot offset */
 369     gfx.bufferStart += (Pico_mcd->s68k_regs[0x60+1] & 0x3f);
 370
 371     /* reset GFX chip cycle counter */
 372     //gfx.cycles = cycles;
 373
 374     /* update GFX chip timings (see AC3:Thunderhawk / Thunderstrike) */
 375     //gfx.cyclesPerLine = 4 * 5 * scd.regs[0x62>>1].w;
 376
 377     /* start graphics operation */
 378     Pico_mcd->s68k_regs[0x58] = 0x80;
 379
 380     gfx_schedule();
 381   }
 382 }
 383
 384 /* PicoDrive specific */
 385 #define UPDATE_CYCLES 20000
 386
 387 static void gfx_schedule(void)
 388 {
 389   int w, h, cycles;
 390   int y_step;
 391
 392   w = (Pico_mcd->s68k_regs[0x62] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x63];
 393   h = (Pico_mcd->s68k_regs[0x64] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x65];
 394
 395   cycles = 5 * w * h;
 396   if (cycles > UPDATE_CYCLES)
 397     y_step = (UPDATE_CYCLES + 5 * w - 1) / (5 * w);
 398   else
 399     y_step = h;
 400
 401   gfx.y_step = y_step;
 402   pcd_event_schedule_s68k(PCD_EVENT_GFX, 5 * w * y_step);
 403 }
 404
 405 void gfx_update(unsigned int cycles)
 406 {
 407   int lines, lines_reg;
 408   int w;
 409
 410   if (!(Pico_mcd->s68k_regs[0x58] & 0x80))
 411     return;
 412
 413   w = (Pico_mcd->s68k_regs[0x62] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x63];
 414   lines = (Pico_mcd->s68k_regs[0x64] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x65];
 415   lines_reg = lines - gfx.y_step;
 416
 417   if (lines_reg <= 0) {
 418     Pico_mcd->s68k_regs[0x58] = 0;
 419     Pico_mcd->s68k_regs[0x64] =
 420     Pico_mcd->s68k_regs[0x65] = 0;
 421
 422     if (Pico_mcd->s68k_regs[0x33] & PCDS_IEN1) {
 423       elprintf(EL_INTS|EL_CD, "s68k: gfx_cd irq 1");
 424       SekInterruptS68k(1);
 425     }
 426   }
 427   else {
 428     Pico_mcd->s68k_regs[0x64] = lines_reg >> 8;
 429     Pico_mcd->s68k_regs[0x65] = lines_reg;
 430
 431     if (lines > gfx.y_step)
 432       lines = gfx.y_step;
 433
 434     pcd_event_schedule(cycles, PCD_EVENT_GFX, 5 * w * lines);
 435   }
 436
 437   if (PicoOpt & POPT_EN_MCD_GFX)
 438   {
 439     /* render lines */
 440     while (lines--)
 441     {
 442       /* process dots to image buffer */
 443       gfx_render(gfx.bufferStart, w);
 444
 445       /* increment image buffer start index for next line (8 pixels/line) */
 446       gfx.bufferStart += 8;
 447     }
 448   }
 449 }
 450
 451 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab