pico/cd/mcd.c

   1 /*
   2  * PicoDrive
   3  * (C) notaz, 2007,2013
   4  * (C) irixxxx, 2019-2024
   5  *
   6  * This work is licensed under the terms of MAME license.
   7  * See COPYING file in the top-level directory.
   8  */
   9
  10 #include "../pico_int.h"
  11 #include "../sound/ym2612.h"
  12 #include "megasd.h"
  13
  14 extern unsigned char formatted_bram[4*0x10];
  15
  16 static unsigned int mcd_m68k_cycle_mult;
  17 static unsigned int mcd_s68k_cycle_mult;
  18 static unsigned int mcd_m68k_cycle_base;
  19 static unsigned int mcd_s68k_cycle_base;
  20
  21 mcd_state *Pico_mcd;
  22
  23 PICO_INTERNAL void PicoCreateMCD(unsigned char *bios_data, int bios_size)
  24 {
  25   if (!Pico_mcd) {
  26     Pico_mcd = plat_mmap(0x05000000, sizeof(mcd_state), 0, 0);
  27     if (Pico_mcd == NULL) {
  28       elprintf(EL_STATUS, "OOM");
  29       return;
  30     }
  31   }
  32   memset(Pico_mcd, 0, sizeof(mcd_state));
  33
  34   if (bios_data && bios_size > 0) {
  35     if (bios_size > sizeof(Pico_mcd->bios))
  36       bios_size = sizeof(Pico_mcd->bios);
  37     memcpy(Pico_mcd->bios, bios_data, bios_size);
  38   }
  39 }
  40
  41 PICO_INTERNAL void PicoInitMCD(void)
  42 {
  43   SekInitS68k();
  44 }
  45
  46 PICO_INTERNAL void PicoExitMCD(void)
  47 {
  48   cdd_unload();
  49   if (Pico_mcd) {
  50     plat_munmap(Pico_mcd, sizeof(mcd_state));
  51     Pico_mcd = NULL;
  52   }
  53 }
  54
  55 PICO_INTERNAL void PicoPowerMCD(void)
  56 {
  57   int fmt_size;
  58
  59   SekResetS68k();
  60   SekCycleCntS68k = SekCycleAimS68k = 0;
  61
  62   fmt_size = sizeof(formatted_bram);
  63   memset(Pico_mcd->prg_ram,    0, sizeof(Pico_mcd->prg_ram));
  64   memset(Pico_mcd->word_ram2M, 0, sizeof(Pico_mcd->word_ram2M));
  65   memset(Pico_mcd->pcm_ram,    0, sizeof(Pico_mcd->pcm_ram));
  66   memset(Pico_mcd->bram, 0, sizeof(Pico_mcd->bram));
  67   memcpy(Pico_mcd->bram + sizeof(Pico_mcd->bram) - fmt_size,
  68     formatted_bram, fmt_size);
  69   memset(Pico_mcd->s68k_regs, 0, sizeof(Pico_mcd->s68k_regs));
  70   memset(&Pico_mcd->pcm, 0, sizeof(Pico_mcd->pcm));
  71   memset(&Pico_mcd->m, 0, sizeof(Pico_mcd->m));
  72
  73   cdc_init();
  74   gfx_init();
  75
  76   // cold reset state (tested)
  77   Pico_mcd->m.state_flags = PCD_ST_S68K_RST;
  78   Pico_mcd->m.busreq = 2;     // busreq on, s68k in reset
  79   Pico_mcd->s68k_regs[3] = 1; // 2M word RAM mode, m68k access
  80   if (Pico.romsize == 0) // no HINT vector from gate array for MSU
  81     memset(Pico_mcd->bios + 0x70, 0xff, 4);
  82   pcd_event_schedule_s68k(PCD_EVENT_CDC, 12500000/75);
  83
  84   cdc_reset();
  85   cdd_reset();
  86 }
  87
  88 void pcd_soft_reset(void)
  89 {
  90   elprintf(EL_CD, "cd: soft reset");
  91
  92   Pico_mcd->m.s68k_pend_ints = 0;
  93   cdc_reset();
  94   cdd_reset();
  95 #ifdef _ASM_CD_MEMORY_C
  96   //PicoMemResetCDdecode(1); // don't have to call this in 2M mode
  97 #endif
  98
  99   memset(&Pico_mcd->s68k_regs[0x38], 0, 9);
 100   Pico_mcd->s68k_regs[0x38+9] = 0x0f;  // default checksum
 101
 102   pcd_event_schedule_s68k(PCD_EVENT_CDC, 12500000/75);
 103
 104   // TODO: test if register state/timers change
 105 }
 106
 107 PICO_INTERNAL int PicoResetMCD(void)
 108 {
 109   // reset button doesn't affect MCD hardware
 110
 111   // use Pico.sv.data for RAM cart
 112   if (Pico.romsize == 0) {
 113     if (PicoIn.opt & POPT_EN_MCD_RAMCART) {
 114       if (Pico.sv.data == NULL)
 115         Pico.sv.data = calloc(1, 0x12000);
 116     }
 117     else if (Pico.sv.data != NULL) {
 118       free(Pico.sv.data);
 119       Pico.sv.data = NULL;
 120     }
 121     Pico.sv.start = Pico.sv.end = 0; // unused
 122   }
 123
 124   return 0;
 125 }
 126
 127 static void SekRunS68k(unsigned int to)
 128 {
 129   int cyc_do;
 130
 131   SekCycleAimS68k = to;
 132   if ((cyc_do = SekCycleAimS68k - SekCycleCntS68k) <= 0)
 133     return;
 134
 135   pprof_start(s68k);
 136   SekCycleCntS68k += cyc_do;
 137 #if defined(EMU_C68K)
 138   PicoCpuCS68k.cycles = cyc_do;
 139   CycloneRun(&PicoCpuCS68k);
 140   SekCycleCntS68k -= PicoCpuCS68k.cycles;
 141 #elif defined(EMU_M68K)
 142   m68k_set_context(&PicoCpuMS68k);
 143   SekCycleCntS68k += m68k_execute(cyc_do) - cyc_do;
 144   m68k_set_context(&PicoCpuMM68k);
 145 #elif defined(EMU_F68K)
 146   SekCycleCntS68k += fm68k_emulate(&PicoCpuFS68k, cyc_do, 0) - cyc_do;
 147 #endif
 148   SekCyclesLeftS68k = 0;
 149   pprof_end(s68k);
 150 }
 151
 152 void PicoMCDPrepare(void)
 153 {
 154   // 12500000/(osc/7), ~1.63 for NTSC, ~1.645 for PAL
 155 #define DIV_ROUND(x,y) ((x)+(y)/2) / (y) // round to nearest, x/y+0.5 -> (x+y/2)/y
 156   unsigned int osc = (Pico.m.pal ? OSC_PAL : OSC_NTSC);
 157   mcd_m68k_cycle_mult = DIV_ROUND(7 * 12500000ull << 16, osc);
 158   mcd_s68k_cycle_mult = DIV_ROUND(1ull * osc << 16, 7 * 12500000);
 159 }
 160
 161 unsigned int pcd_cycles_m68k_to_s68k(unsigned int c)
 162 {
 163   return (long long)c * mcd_m68k_cycle_mult >> 16;
 164 }
 165
 166 /* events */
 167 static void pcd_cdc_event(unsigned int now)
 168 {
 169   int audio = Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 0x1;
 170
 171   // 75Hz CDC update
 172   cdd_update();
 173
 174   // main 68k cycles since frame start
 175   int cycles = 1LL*(now-mcd_s68k_cycle_base) * mcd_s68k_cycle_mult >> 16;
 176   // samples@rate since frame start
 177   int samples = 1LL * cycles_68k_to_z80(cycles) * Pico.snd.clkz_mult >> 20;
 178   // samples@44100Hz since frame start
 179   samples = samples * Pico.snd.cdda_mult >> 16;
 180   if (samples < 2352/4) // save offset to 1st used sample for state saving
 181     Pico_mcd->m.cdda_lba_offset = 2352/4 - samples;
 182
 183   /* if audio just turned on, store start offset for sound */
 184   audio &= !(Pico_mcd->s68k_regs[0x36] & 0x1);
 185   if (audio) {
 186     Pico_mcd->m.cdda_lba_offset = 0; // starting with full lba
 187     Pico_mcd->cdda_frame_offs = samples;
 188   }
 189
 190   /* check if a new CDD command has been processed */
 191   if (!(Pico_mcd->s68k_regs[0x4b] & 0xf0))
 192   {
 193     /* reset CDD command wait flag */
 194     Pico_mcd->s68k_regs[0x4b] = 0xf0;
 195   }
 196
 197   if ((Pico_mcd->s68k_regs[0x33] & PCDS_IEN4) && (Pico_mcd->s68k_regs[0x37] & 4)) {
 198     elprintf(EL_INTS|EL_CD, "s68k: cdd irq 4");
 199     pcd_irq_s68k(4, 1);
 200   }
 201
 202   msd_update();
 203
 204   pcd_event_schedule(now, PCD_EVENT_CDC, 12500000/75);
 205 }
 206
 207 static void pcd_int3_timer_event(unsigned int now)
 208 {
 209   if (Pico_mcd->s68k_regs[0x33] & PCDS_IEN3) {
 210     elprintf(EL_INTS|EL_CD, "s68k: timer irq 3");
 211     pcd_irq_s68k(3, 1);
 212   }
 213
 214   if (Pico_mcd->s68k_regs[0x31] != 0)
 215     pcd_event_schedule(now, PCD_EVENT_TIMER3,
 216       (Pico_mcd->s68k_regs[0x31]+1) * 384);
 217 }
 218
 219 static void pcd_dma_event(unsigned int now)
 220 {
 221   cdc_dma_update();
 222 }
 223
 224 typedef void (event_cb)(unsigned int now);
 225
 226 /* times are in s68k (12.5MHz) cycles */
 227 unsigned int pcd_event_times[PCD_EVENT_COUNT];
 228 static unsigned int event_time_next;
 229 static event_cb *pcd_event_cbs[PCD_EVENT_COUNT] = {
 230   pcd_cdc_event,            // PCD_EVENT_CDC
 231   pcd_int3_timer_event,     // PCD_EVENT_TIMER3
 232   gfx_update,               // PCD_EVENT_GFX
 233   pcd_dma_event,            // PCD_EVENT_DMA
 234 };
 235
 236 void pcd_event_schedule(unsigned int now, enum pcd_event event, int after)
 237 {
 238   unsigned int when;
 239
 240   if ((now|after) == 0) {
 241     // event cancelled
 242     pcd_event_times[event] = 0;
 243     return;
 244   }
 245
 246   when = now + after;
 247   when |= 1;
 248
 249   elprintf(EL_CD, "cd: new event #%u %u->%u", event, now, when);
 250   pcd_event_times[event] = when;
 251
 252   if (event_time_next == 0 || CYCLES_GT(event_time_next, when))
 253     event_time_next = when;
 254 }
 255
 256 void pcd_event_schedule_s68k(enum pcd_event event, int after)
 257 {
 258   SekEndRunS68k(after);
 259
 260   pcd_event_schedule(SekCyclesDoneS68k(), event, after);
 261 }
 262
 263 static void pcd_run_events(unsigned int until)
 264 {
 265   int oldest, oldest_diff, time;
 266   int i, diff;
 267
 268   while (1) {
 269     oldest = -1, oldest_diff = 0x7fffffff;
 270
 271     for (i = 0; i < PCD_EVENT_COUNT; i++) {
 272       if (pcd_event_times[i]) {
 273         diff = pcd_event_times[i] - until;
 274         if (diff < oldest_diff) {
 275           oldest_diff = diff;
 276           oldest = i;
 277         }
 278       }
 279     }
 280
 281     if (oldest_diff <= 0) {
 282       time = pcd_event_times[oldest];
 283       pcd_event_times[oldest] = 0;
 284       elprintf(EL_CD, "cd: run event #%d %u", oldest, time);
 285       pcd_event_cbs[oldest](time);
 286     }
 287     else if (oldest_diff < 0x7fffffff) {
 288       event_time_next = pcd_event_times[oldest];
 289       break;
 290     }
 291     else {
 292       event_time_next = 0;
 293       break;
 294     }
 295   }
 296
 297   if (oldest != -1)
 298     elprintf(EL_CD, "cd: next event #%d at %u",
 299       oldest, event_time_next);
 300 }
 301
 302 void pcd_irq_s68k(int irq, int state)
 303 {
 304   if (state) {
 305     SekInterruptS68k(irq);
 306     Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_S68K_POLL;
 307     Pico_mcd->m.s68k_poll_cnt = 0;
 308   } else
 309     SekInterruptClearS68k(irq);
 310 }
 311
 312 int pcd_sync_s68k(unsigned int m68k_target, int m68k_poll_sync)
 313 {
 314   #define now SekCycleCntS68k
 315   unsigned int s68k_target;
 316   unsigned int target;
 317
 318   target = m68k_target - mcd_m68k_cycle_base;
 319   s68k_target = mcd_s68k_cycle_base +
 320     ((unsigned long long)target * mcd_m68k_cycle_mult >> 16);
 321
 322   elprintf(EL_CD, "s68k sync to %u, %u->%u",
 323     m68k_target, now, s68k_target);
 324
 325   if (Pico_mcd->m.busreq != 1) { /* busreq/reset */
 326     SekCycleCntS68k = SekCycleAimS68k = s68k_target;
 327     pcd_run_events(s68k_target);
 328     return 0;
 329   }
 330
 331   while (CYCLES_GT(s68k_target, now)) {
 332     if (event_time_next && CYCLES_GE(now, event_time_next))
 333       pcd_run_events(now);
 334
 335     target = s68k_target;
 336     if (event_time_next && CYCLES_GT(target, event_time_next))
 337       target = event_time_next;
 338
 339     if (Pico_mcd->m.state_flags & (PCD_ST_S68K_POLL|PCD_ST_S68K_SLEEP))
 340       SekCycleCntS68k = SekCycleAimS68k = target;
 341     else
 342       SekRunS68k(target);
 343
 344     if (m68k_poll_sync && Pico_mcd->m.m68k_poll_cnt == 0)
 345       break;
 346   }
 347
 348   return s68k_target - now;
 349   #undef now
 350 }
 351
 352 #define pcd_run_cpus_normal pcd_run_cpus
 353 //#define pcd_run_cpus_lockstep pcd_run_cpus
 354
 355 static void SekAimM68k(int cyc, int mult);
 356 static int SekSyncM68k(int once);
 357
 358 void pcd_run_cpus_normal(int m68k_cycles)
 359 {
 360   SekAimM68k(m68k_cycles, 0x108);
 361
 362   while (CYCLES_GT(Pico.t.m68c_aim, Pico.t.m68c_cnt)) {
 363     if (SekShouldInterrupt()) {
 364       Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_M68K_POLL;
 365       Pico_mcd->m.m68k_poll_cnt = 0;
 366     }
 367
 368 #ifdef USE_POLL_DETECT
 369     if (Pico_mcd->m.state_flags & PCD_ST_M68K_POLL) {
 370       int s68k_left;
 371       // main CPU is polling, (wake and) run sub only
 372       if (Pico_mcd->m.state_flags & (PCD_ST_S68K_POLL|PCD_ST_S68K_SLEEP)) {
 373         Pico_mcd->m.state_flags &= ~(PCD_ST_S68K_POLL|PCD_ST_S68K_SLEEP);
 374         Pico_mcd->m.s68k_poll_cnt = 0;
 375       }
 376       s68k_left = pcd_sync_s68k(Pico.t.m68c_aim, 1);
 377
 378       Pico.t.m68c_cnt = Pico.t.m68c_aim;
 379       if (s68k_left > 0)
 380         Pico.t.m68c_cnt -= ((long long)s68k_left * mcd_s68k_cycle_mult >> 16);
 381       if (Pico_mcd->m.state_flags & (PCD_ST_S68K_POLL|PCD_ST_S68K_SLEEP)) {
 382         // slave has stopped, wake master to avoid lockups
 383         Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_M68K_POLL;
 384         Pico_mcd->m.m68k_poll_cnt = 0;
 385       }
 386
 387       elprintf(EL_CDPOLL, "m68k poll [%02x] x%d @%06x",
 388         Pico_mcd->m.m68k_poll_a, Pico_mcd->m.m68k_poll_cnt, SekPc);
 389     } else
 390 #endif
 391     {
 392       SekSyncM68k(1);
 393       // make sure sub doesn't get too far out of sync with main
 394       if (!(Pico_mcd->m.state_flags & (PCD_ST_S68K_POLL|PCD_ST_S68K_SLEEP)) &&
 395           pcd_cycles_m68k_to_s68k(Pico.t.m68c_aim - mcd_m68k_cycle_base) >
 396                            5000 + SekCycleAimS68k - mcd_s68k_cycle_base)
 397         pcd_sync_s68k(Pico.t.m68c_cnt, 0);
 398     }
 399     if (Pico_mcd->m.state_flags & PCD_ST_S68K_SYNC) {
 400       Pico_mcd->m.state_flags &= ~PCD_ST_S68K_SYNC;
 401       pcd_sync_s68k(Pico.t.m68c_cnt, 0);
 402     }
 403   }
 404 }
 405
 406 void pcd_run_cpus_lockstep(int m68k_cycles)
 407 {
 408   unsigned int target = Pico.t.m68c_aim + m68k_cycles;
 409
 410   while (CYCLES_GT(target, Pico.t.m68c_aim)) {
 411     int cycles = target - Pico.t.m68c_aim;
 412     if (cycles > 8) cycles = 8;
 413     SekAimM68k(cycles, 0x108);
 414     SekSyncM68k(1);
 415     pcd_sync_s68k(Pico.t.m68c_cnt, 0);
 416   }
 417 }
 418
 419 #define PICO_CD
 420 #define CPUS_RUN(m68k_cycles) \
 421   pcd_run_cpus(m68k_cycles)
 422
 423 #include "../pico_cmn.c"
 424
 425
 426 void pcd_prepare_frame(void)
 427 {
 428   // need this because we can't have direct mapping between
 429   // master<->slave cycle counters because of overflows
 430   mcd_m68k_cycle_base = Pico.t.m68c_aim;
 431   mcd_s68k_cycle_base = SekCycleAimS68k;
 432 }
 433
 434 PICO_INTERNAL void PicoFrameMCD(void)
 435 {
 436   PicoFrameStart();
 437
 438   pcd_prepare_frame();
 439   PicoFrameHints();
 440 }
 441
 442 void pcd_state_loaded(void)
 443 {
 444   unsigned int cycles;
 445
 446   pcd_state_loaded_mem();
 447
 448   memset(Pico_mcd->pcm_mixbuf, 0, sizeof(Pico_mcd->pcm_mixbuf));
 449   Pico_mcd->pcm_mixbuf_dirty = 0;
 450   Pico_mcd->pcm_mixpos = 0;
 451   Pico_mcd->pcm_regs_dirty = 1;
 452
 453   // old savestates..
 454   cycles = pcd_cycles_m68k_to_s68k(Pico.t.m68c_aim);
 455   if (CYCLES_GE(cycles - SekCycleAimS68k, 12500000/60)) {
 456     SekCycleCntS68k = SekCycleAimS68k = cycles;
 457   }
 458   if (pcd_event_times[PCD_EVENT_CDC] == 0) {
 459     pcd_event_schedule(SekCycleAimS68k, PCD_EVENT_CDC, 12500000/75);
 460
 461     if (Pico_mcd->s68k_regs[0x31])
 462       pcd_event_schedule(SekCycleAimS68k, PCD_EVENT_TIMER3,
 463         (Pico_mcd->s68k_regs[0x31]+1) * 384);
 464   }
 465
 466   if (CYCLES_GE(cycles - Pico_mcd->pcm.update_cycles, 12500000/50))
 467     Pico_mcd->pcm.update_cycles = cycles;
 468
 469   if (Pico_mcd->m.need_sync) {
 470     Pico_mcd->m.state_flags |= PCD_ST_S68K_SYNC;
 471     Pico_mcd->m.need_sync = 0;
 472   }
 473
 474   // reschedule
 475   event_time_next = 0;
 476   pcd_run_events(SekCycleCntS68k);
 477
 478   // msd
 479   msd_load();
 480 }
 481
 482 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab