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   uint32 stampMask;                 /* stamp number mask */
  47   uint16 *tracePtr;                 /* trace vector pointer */
  48   uint16 *mapPtr;                   /* stamp map table base address */
  49   uint8 stampShift;                 /* stamp pixel shift value (related to stamp size) */
  50   uint8 mapShift;                   /* stamp map table shift value (related to stamp map size) */
  51   uint16 bufferOffset;              /* image buffer column offset */
  52   uint32 bufferStart;               /* image buffer start index */
  53   uint32 y_step;                    /* pico: render line step */
  54   uint8 lut_prio[4][0x10][0x10];    /* WORD-RAM data writes priority lookup table */
  55   uint8 lut_pixel[0x200];           /* Graphics operation dot offset lookup table */
  56   uint16 lut_cell2[0x80];           /* Graphics operation stamp offset lookup table */
  57   uint16 lut_cell4[0x80];           /* Graphics operation stamp offset lookup table */
  58 } gfx_t;
  59
  60 static gfx_t gfx;
  61
  62 static void gfx_schedule(void);
  63
  64 /***************************************************************/
  65 /*      Rotation / Scaling operation (2M Mode)                 */
  66 /***************************************************************/
  67
  68 void gfx_init(void)
  69 {
  70   int i, j;
  71   uint8 row, col, temp;
  72
  73   memset(&gfx, 0, sizeof(gfx));
  74
  75   /* Initialize priority modes lookup table */
  76   for (i = 0; i < 0x10; i++)
  77   {
  78     for (j = 0; j < 0x10; j++)
  79     {
  80       /* normal */
  81       gfx.lut_prio[0][i][j] = j;
  82       /* underwrite */
  83       gfx.lut_prio[1][i][j] = i ? i : j;
  84       /* overwrite */
  85       gfx.lut_prio[2][i][j] = j ? j : i;
  86       /* invalid */
  87       gfx.lut_prio[3][i][j] = i;
  88     }
  89   }
  90
  91   /* Initialize cell lookup table             */
  92   /* table entry = yyxxhrr (7 bits)           */
  93   /* with: yy = cell row (0-3)                */
  94   /*       xx = cell column (0-3)             */
  95   /*      hrr = HFLIP & ROTATION bits         */
  96   for (i=0; i<0x80; i++)
  97   {
  98     /* one stamp = 2x2 cells (16x16) or 4x4 cells (32x32) */
  99     row = (i >> 5) & 3;
 100     col = (i >> 3) & 3;
 101
 102     if (i & 4) { col = col ^ 3; }  /* HFLIP (always first)  */
 103     if (i & 2) { col = col ^ 3; row = row ^ 3; }  /* ROLL1 */
 104     if (i & 1) { temp = col; col = row ^ 3; row = temp; }  /* ROLL0  */
 105
 106     /* cell offset (0-3 or 0-15) */
 107     gfx.lut_cell2[i] = ((row&1) + (col&1) * 2) << 6;
 108     gfx.lut_cell4[i] = ((row&3) + (col&3) * 4) << 6;
 109   }
 110
 111   /* Initialize pixel lookup table      */
 112   /* table entry = yyyxxxhrr (9 bits)   */
 113   /* with:  yyy = pixel row  (0-7)      */
 114   /*        xxx = pixel column (0-7)    */
 115   /*        hrr = HFLIP & ROTATION bits */
 116   for (i=0; i<0x200; i++)
 117   {
 118     /* one cell = 8x8 pixels */
 119     row = (i >> 6) & 7;
 120     col = (i >> 3) & 7;
 121
 122     if (i & 4) { col = col ^ 7; }   /* HFLIP (always first) */
 123     if (i & 2) { col = col ^ 7; row = row ^ 7; }  /* ROLL1 */
 124     if (i & 1) { temp = col; col = row ^ 7; row = temp; } /* ROLL0 */
 125
 126     /* pixel offset (0-63) */
 127     gfx.lut_pixel[i] = col + row * 8;
 128   }
 129 }
 130
 131 int gfx_context_save(uint8 *state)
 132 {
 133   uint32 tmp32;
 134   int bufferptr = 0;
 135
 136   //save_param(&gfx.cycles, sizeof(gfx.cycles));
 137   //save_param(&gfx.cyclesPerLine, sizeof(gfx.cyclesPerLine));
 138   save_param(&gfx.dotMask, sizeof(gfx.dotMask));
 139   save_param(&gfx.stampShift, sizeof(gfx.stampShift));
 140   save_param(&gfx.mapShift, sizeof(gfx.mapShift));
 141   save_param(&gfx.bufferOffset, sizeof(gfx.bufferOffset));
 142   save_param(&gfx.bufferStart, sizeof(gfx.bufferStart));
 143
 144   tmp32 = (uint8 *)(gfx.tracePtr) - Pico_mcd->word_ram2M;
 145   save_param(&tmp32, 4);
 146
 147   tmp32 = (uint8 *)(gfx.mapPtr) - Pico_mcd->word_ram2M;
 148   save_param(&tmp32, 4);
 149
 150   save_param(&gfx.y_step, sizeof(gfx.y_step));
 151
 152   return bufferptr;
 153 }
 154
 155 int gfx_context_load(const uint8 *state)
 156 {
 157   uint32 tmp32;
 158   int bufferptr = 0;
 159
 160   //load_param(&gfx.cycles, sizeof(gfx.cycles));
 161   //load_param(&gfx.cyclesPerLine, sizeof(gfx.cyclesPerLine));
 162   load_param(&gfx.dotMask, sizeof(gfx.dotMask));
 163   load_param(&gfx.stampShift, sizeof(gfx.stampShift));
 164   load_param(&gfx.mapShift, sizeof(gfx.mapShift));
 165   load_param(&gfx.bufferOffset, sizeof(gfx.bufferOffset));
 166   load_param(&gfx.bufferStart, sizeof(gfx.bufferStart));
 167
 168   load_param(&tmp32, 4);
 169   gfx.tracePtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + tmp32);
 170
 171   load_param(&tmp32, 4);
 172   gfx.mapPtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + tmp32);
 173
 174   load_param(&gfx.y_step, sizeof(gfx.y_step));
 175
 176   return bufferptr;
 177 }
 178
 179 static inline int gfx_pixel(uint32 xpos, uint32 ypos, uint16 *lut_cell)
 180 {
 181   uint16 stamp_data;
 182   uint32 stamp_index;
 183   uint8 pixel_out = 0x00;
 184
 185   /* check if pixel is outside stamp map */
 186   if (((xpos | ypos) & ~gfx.dotMask) == 0)
 187   {
 188     /* read stamp map table data */
 189     stamp_data = gfx.mapPtr[(xpos >> gfx.stampShift) | ((ypos >> gfx.stampShift) << gfx.mapShift)];
 190
 191     /* stamp generator base index                                     */
 192     /* sss ssssssss ccyyyxxx (16x16) or sss sssssscc ccyyyxxx (32x32) */
 193     /* with:  s = stamp number (1 stamp = 16x16 or 32x32 pixels)      */
 194     /*        c = cell offset  (0-3 for 16x16, 0-15 for 32x32)        */
 195     /*      yyy = line offset  (0-7)                                  */
 196     /*      xxx = pixel offset (0-7)                                  */
 197     stamp_index = (stamp_data & gfx.stampMask) << 8;
 198
 199     if (stamp_index)
 200     {
 201       /* extract HFLIP & ROTATION bits */
 202       stamp_data = (stamp_data >> 13) & 7;
 203
 204       /* cell offset (0-3 or 0-15)                             */
 205       /* table entry = yyxxhrr (7 bits)                        */
 206       /* with: yy = cell row  (0-3) = (ypos >> (11 + 3)) & 3   */
 207       /*       xx = cell column (0-3) = (xpos >> (11 + 3)) & 3 */
 208       /*      hrr = HFLIP & ROTATION bits                      */
 209       stamp_index |= lut_cell[stamp_data | ((ypos >> 9) & 0x60) | ((xpos >> 11) & 0x18)];
 210
 211       /* pixel  offset (0-63)                              */
 212       /* table entry = yyyxxxhrr (9 bits)                  */
 213       /* with: yyy = pixel row  (0-7) = (ypos >> 11) & 7   */
 214       /*       xxx = pixel column (0-7) = (xpos >> 11) & 7 */
 215       /*       hrr = HFLIP & ROTATION bits                 */
 216       stamp_index |= gfx.lut_pixel[stamp_data | ((ypos >> 5) & 0x1c0) | ((xpos >> 8) & 0x38)];
 217
 218       /* read pixel pair (2 pixels/byte) */
 219       pixel_out = READ_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, stamp_index >> 1);
 220
 221       /* extract left or right pixel */
 222       pixel_out >>= 4 * !(stamp_index & 1);
 223       pixel_out &= 0x0f;
 224     }
 225   }
 226
 227   return pixel_out;
 228 }
 229
 230 #define RENDER_LOOP(N, UPDP, COND1, COND2) do {                         \
 231   if (bufferIndex & 1) {                                                \
 232     bufferIndex ^= 1;                                                   \
 233     goto right##N; /* no initial left pixel */                          \
 234   }                                                                     \
 235   /* process all dots */                                                \
 236   while (width--)                                                       \
 237   {                                                                     \
 238     /* left pixel */                                                    \
 239     xpos &= mask;                                                       \
 240     ypos &= mask;                                                       \
 241                                                                         \
 242     if (COND1) {                                                        \
 243       pixel_out = gfx_pixel(xpos, ypos, lut_cell);                      \
 244       UPDP;                                                             \
 245     }                                                                   \
 246                                                                         \
 247     if (COND2) {                                                        \
 248       /* read out paired pixel data */                                  \
 249       pixel_in = READ_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1);     \
 250                                                                         \
 251       /* priority mode write */                                         \
 252       pixel_in = (lut_prio[(pixel_in & 0xf0) >> 4][pixel_out] << 4) |   \
 253                  (pixel_in & 0x0f);                                     \
 254                                                                         \
 255       /* write data to image buffer */                                  \
 256       WRITE_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1, pixel_in);     \
 257     }                                                                   \
 258                                                                         \
 259     /* increment pixel position */                                      \
 260     xpos += xoffset;                                                    \
 261     ypos += yoffset;                                                    \
 262                                                                         \
 263 right##N:                                                               \
 264     if (width-- == 0) break;                                            \
 265                                                                         \
 266     /* right pixel */                                                   \
 267     xpos &= mask;                                                       \
 268     ypos &= mask;                                                       \
 269                                                                         \
 270     if (COND1) {                                                        \
 271       pixel_out = gfx_pixel(xpos, ypos, lut_cell);                      \
 272       UPDP;                                                             \
 273     }                                                                   \
 274                                                                         \
 275     if (COND2) {                                                        \
 276       /* read out paired pixel data */                                  \
 277       pixel_in = READ_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1);     \
 278                                                                         \
 279       /* priority mode write */                                         \
 280       pixel_in = (lut_prio[pixel_in & 0x0f][pixel_out]) |               \
 281                  (pixel_in & 0xf0);                                     \
 282                                                                         \
 283       /* write data to image buffer */                                  \
 284       WRITE_BYTE(Pico_mcd->word_ram2M, bufferIndex >> 1, pixel_in);     \
 285     }                                                                   \
 286                                                                         \
 287     /* increment pixel position */                                      \
 288     xpos += xoffset;                                                    \
 289     ypos += yoffset;                                                    \
 290                                                                         \
 291     /* next pixel */                                                    \
 292     bufferIndex += 2;                                                   \
 293     /* check current pixel position  */                                 \
 294     if ((bufferIndex & 7) == 0)                                         \
 295     {                                                                   \
 296       /* next cell: increment buffer offset by one column (minus 8 pixels) */ \
 297       bufferIndex += gfx.bufferOffset-1;                                \
 298     }                                                                   \
 299   }                                                                     \
 300 } while (0)
 301
 302 static void gfx_render(uint32 bufferIndex, uint32 width)
 303 {
 304   uint8 pixel_in, pixel_out;
 305   uint32 priority;
 306   uint8 (*lut_prio)[0x10];
 307   uint16 *lut_cell;
 308   uint32 mask;
 309
 310   /* pixel map start position for current line (13.3 format converted to 13.11) */
 311   uint32 xpos = *gfx.tracePtr++ << 8;
 312   uint32 ypos = *gfx.tracePtr++ << 8;
 313
 314   /* pixel map offset values for current line (5.11 format) */
 315   uint32 xoffset = (int16) *gfx.tracePtr++;
 316   uint32 yoffset = (int16) *gfx.tracePtr++;
 317
 318   priority = (Pico_mcd->s68k_regs[2] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[3];
 319   priority = (priority >> 3) & 0x03;
 320   lut_prio = gfx.lut_prio[priority];
 321
 322   lut_cell = (Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] & 0x02) ? gfx.lut_cell4 : gfx.lut_cell2;
 323
 324   /* check if stamp map is repeated */
 325   mask = 0xffffff; /* 24-bit range */
 326   if (Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] & 0x01)
 327   {
 328     /* stamp map range */
 329     mask = gfx.dotMask;
 330   }
 331
 332   pixel_out = 0;
 333   if (xoffset+(1U<<10) <= 1U<<11 && yoffset+(1U<<10) <= 1U<<11) {
 334     /* upscaling >= 2x, test for duplicate pixels to avoid recalculation */
 335     uint32 oldx, oldy;
 336     oldx = oldy = ~xpos;
 337     RENDER_LOOP(1, oldx = xpos;oldy = ypos, (oldx^xpos ^ oldy^ypos) >> 11, (!priority) | pixel_out);
 338   } else {
 339     RENDER_LOOP(3,                        , 1, (!priority) | pixel_out);
 340   }
 341 }
 342
 343 void gfx_start(uint32 base)
 344 {
 345   /* make sure 2M mode is enabled */
 346   if (!(Pico_mcd->s68k_regs[3] & 0x04))
 347   {
 348     uint32 mask = 0;
 349     uint32 reg;
 350
 351     /* trace vector pointer */
 352     gfx.tracePtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + ((base << 2) & 0x3fff8));
 353
 354     /* stamps & stamp map size */
 355     switch ((Pico_mcd->s68k_regs[0x58+1] >> 1) & 0x03)
 356     {
 357       case 0:
 358         gfx.dotMask = 0x07ffff;   /* 256x256 dots/map  */
 359         gfx.stampMask = 0x7ff;    /* 16x16 dots/stamp  */
 360         gfx.stampShift = 11 + 4;  /* 16x16 dots/stamp  */
 361         gfx.mapShift = 4;         /* 16x16 stamps/map  */
 362         mask = 0x3fe00;           /* 512 bytes/table   */
 363         break;
 364
 365       case 1:
 366         gfx.dotMask = 0x07ffff;   /* 256x256 dots/map  */
 367         gfx.stampMask = 0x7fc;    /* 16x16 dots/stamp  */
 368         gfx.stampShift = 11 + 5;  /* 32x32 dots/stamp  */
 369         gfx.mapShift = 3;         /* 8x8 stamps/map    */
 370         mask = 0x3ff80;           /* 128 bytes/table   */
 371         break;
 372
 373       case 2:
 374         gfx.dotMask = 0x7fffff;   /* 4096*4096 dots/map */
 375         gfx.stampMask = 0x7ff;    /* 16x16 dots/stamp   */
 376         gfx.stampShift = 11 + 4;  /* 16x16 dots/stamp   */
 377         gfx.mapShift = 8;         /* 256x256 stamps/map */
 378         mask = 0x20000;           /* 131072 bytes/table */
 379         break;
 380
 381       case 3:
 382         gfx.dotMask = 0x7fffff;   /* 4096*4096 dots/map */
 383         gfx.stampMask = 0x7fc;    /* 16x16 dots/stamp   */
 384         gfx.stampShift = 11 + 5;  /* 32x32 dots/stamp   */
 385         gfx.mapShift = 7;         /* 128x128 stamps/map */
 386         mask = 0x38000;           /* 32768 bytes/table  */
 387         break;
 388     }
 389
 390     /* stamp map table base address */
 391     reg = (Pico_mcd->s68k_regs[0x5a] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x5b];
 392     gfx.mapPtr = (uint16 *)(Pico_mcd->word_ram2M + ((reg << 2) & mask));
 393
 394     /* image buffer column offset (64 pixels/cell, minus 7 pixels to restart at cell beginning) */
 395     gfx.bufferOffset = (((Pico_mcd->s68k_regs[0x5c+1] & 0x1f) + 1) << 6) - 7;
 396
 397     /* image buffer start index in dot units (2 pixels/byte) */
 398     reg = (Pico_mcd->s68k_regs[0x5e] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x5f];
 399     gfx.bufferStart = (reg << 3) & 0x7ffc0;
 400
 401     /* add image buffer horizontal dot offset */
 402     gfx.bufferStart += (Pico_mcd->s68k_regs[0x60+1] & 0x3f);
 403
 404     /* reset GFX chip cycle counter */
 405     //gfx.cycles = cycles;
 406
 407     /* update GFX chip timings (see AC3:Thunderhawk / Thunderstrike) */
 408     //gfx.cyclesPerLine = 4 * 5 * scd.regs[0x62>>1].w;
 409
 410     /* start graphics operation */
 411     Pico_mcd->s68k_regs[0x58] = 0x80;
 412     Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_S68K_POLL;
 413     Pico_mcd->m.s68k_poll_cnt = 0;
 414
 415     gfx_schedule();
 416   }
 417 }
 418
 419 /* PicoDrive specific */
 420 #define UPDATE_CYCLES 20000
 421
 422 static void gfx_schedule(void)
 423 {
 424   int w, h, cycles;
 425   int y_step;
 426
 427   w = (Pico_mcd->s68k_regs[0x62] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x63];
 428   h = (Pico_mcd->s68k_regs[0x64] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x65];
 429
 430   cycles = 5 * w * h;
 431   y_step = h;
 432   if (cycles > UPDATE_CYCLES)
 433     y_step = (UPDATE_CYCLES + 5 * w - 1) / (5 * w);
 434
 435   gfx.y_step = y_step;
 436   pcd_event_schedule_s68k(PCD_EVENT_GFX, 5 * w * y_step);
 437 }
 438
 439 void gfx_update(unsigned int cycles)
 440 {
 441   int lines, lines_reg;
 442   int w;
 443
 444   if (!(Pico_mcd->s68k_regs[0x58] & 0x80))
 445     return;
 446
 447   w = (Pico_mcd->s68k_regs[0x62] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x63];
 448   lines = (Pico_mcd->s68k_regs[0x64] << 8) | Pico_mcd->s68k_regs[0x65];
 449   lines_reg = lines - gfx.y_step;
 450
 451   if (lines_reg <= 0) {
 452     Pico_mcd->s68k_regs[0x58] = 0;
 453     Pico_mcd->s68k_regs[0x64] =
 454     Pico_mcd->s68k_regs[0x65] = 0;
 455
 456     Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_S68K_POLL;
 457     Pico_mcd->m.s68k_poll_cnt = 0;
 458     if (Pico_mcd->s68k_regs[0x33] & PCDS_IEN1) {
 459       elprintf(EL_INTS|EL_CD, "s68k: gfx_cd irq 1");
 460       pcd_irq_s68k(1, 1);
 461     }
 462   }
 463   else {
 464     Pico_mcd->s68k_regs[0x64] = lines_reg >> 8;
 465     Pico_mcd->s68k_regs[0x65] = lines_reg;
 466
 467     if (lines > gfx.y_step)
 468       lines = gfx.y_step;
 469
 470     pcd_event_schedule(cycles, PCD_EVENT_GFX, 5 * w * lines);
 471   }
 472
 473   if (PicoIn.opt & POPT_EN_MCD_GFX)
 474   {
 475     /* render lines */
 476     while (lines--)
 477     {
 478       /* process dots to image buffer */
 479       gfx_render(gfx.bufferStart, w);
 480
 481       /* increment image buffer start index for next line (8 pixels/line) */
 482       gfx.bufferStart += 8;
 483     }
 484   }
 485 }
 486
 487 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab