pico/sms.c

   1 /*
   2  * SMS emulation
   3  * (C) notaz, 2009-2010
   4  * (C) irixxxx, 2021-2025
   5  *
   6  * This work is licensed under the terms of MAME license.
   7  * See COPYING file in the top-level directory.
   8  */
   9 /*
  10  * TODO:
  11  * - start in a state as if BIOS ran (partly done for VDP registers, RAM)
  12  * - region support (currently only very limited PAL and Mark-III support)
  13  * - mapper for EEPROM support
  14  */
  15 #include "pico_int.h"
  16 #include "memory.h"
  17 #include "sound/sn76496.h"
  18 #include "sound/emu2413/emu2413.h"
  19
  20 #include <platform/common/input_pico.h> // for keyboard handling
  21
  22
  23 extern void YM2413_regWrite(unsigned reg);
  24 extern void YM2413_dataWrite(unsigned data);
  25
  26 extern unsigned sprites_status; // TODO put in some hdr file!
  27 extern int sprites_zoom, xscroll;
  28
  29 static unsigned char vdp_data_read(void)
  30 {
  31   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
  32   unsigned char d;
  33
  34   d = Pico.ms.vdp_buffer;
  35   Pico.ms.vdp_buffer = PicoMem.vramb[MEM_LE2(pv->addr)];
  36   pv->addr = (pv->addr + 1) & 0x3fff;
  37   pv->pending = 0;
  38   return d;
  39 }
  40
  41 static unsigned char vdp_ctl_read(void)
  42 {
  43   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
  44   unsigned char d;
  45
  46   z80_int_assert(0);
  47   d = pv->status | (pv->pending_ints << 7);
  48   pv->pending = pv->pending_ints = 0;
  49   pv->status = 0;
  50
  51   if (pv->reg[0] & 0x04)
  52     d |= 0x1f; // unused bits in mode 4 read as 1
  53
  54   elprintf(EL_SR, "VDP sr: %02x", d);
  55   return d;
  56 }
  57
  58 static void vdp_data_write(unsigned char d)
  59 {
  60   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
  61
  62   if (pv->type == 3) {
  63     // cram. 32 on SMS, but 64 on MD. Fill 2nd half of cram for prio bit mirror
  64     if (PicoIn.AHW & PAHW_GG) { // GG, same layout as MD
  65       unsigned a = pv->addr & 0x3f;
  66       if (a & 0x1) { // write complete color on high byte write
  67         u16 c = ((d&0x0f) << 8) | Pico.ms.vdp_buffer;
  68         if (PicoMem.cram[a >> 1] != c) Pico.m.dirtyPal = 1;
  69         PicoMem.cram[a >> 1] = PicoMem.cram[(a >> 1)+0x20] = c;
  70       }
  71     } else { // SMS, convert to MD layout (00BbGgRr to 0000BbBbGgGgRrRr)
  72       unsigned a = pv->addr & 0x1f;
  73       u16 c = ((d&0x30)<<6) + ((d&0x0c)<<4) + ((d&0x03)<<2);
  74       if (PicoMem.cram[a] != (c | (c>>2))) Pico.m.dirtyPal = 1;
  75       PicoMem.cram[a] = PicoMem.cram[a+0x20] = c | (c>>2);
  76     }
  77   } else {
  78     PicoMem.vramb[MEM_LE2(pv->addr)] = d;
  79   }
  80   pv->addr = (pv->addr + 1) & 0x3fff;
  81
  82   Pico.ms.vdp_buffer = d;
  83   pv->pending = 0;
  84 }
  85
  86 // VDP horizontal timing, total 342 px:
  87 //   256 px active display,
  88 //   23 px right border+blanking,
  89 //   26 px hsync,
  90 //   37 px left blanking+border
  91 // VINT is at the beginning of hsync, and HINT is one px later. Relative TO V/HINT:
  92 //   -18..-2 px 1st half of sprite attribute table (r5) scan
  93 //   -10 px sprite mode latching (r1,r0)
  94 //   -2 px hscroll latching (r8)
  95 // hscroll is probably latched internally due to it depending on the horizontal
  96 // scroll lock, which has this at 0 for the top 16 lines.
  97 // I don't think the sprite mode is really latched. The SAT scan determines the
  98 // relative y position within the sprite pattern, which will break since SAT
  99 // scanning is done in one go here, while in reality it is distributed over
 100 // several slots. Cache it here to avoid backward effects of later changes to r1
 101 // TODO: off by 2 CPU cycles according to VDPTEST?
 102
 103 static NOINLINE void vdp_reg_write(struct PicoVideo *pv, u8 a, u8 d)
 104 {
 105   int l;
 106
 107   pv->reg[a] = d;
 108   switch (a) {
 109   case 0: // mode control 1
 110     l = pv->pending_ints & (d >> 3) & 2;
 111     elprintf(EL_INTS, "hint %d", l);
 112     z80_int_assert(l);
 113     if (z80_cyclesDone() - Pico.t.z80c_line_start < 228 - (int)(10*1.5)+2)
 114       sprites_zoom = (pv->reg[1] & 0x3) | (pv->reg[0] & 0x8);
 115     break;
 116   case 1: // mode control 2
 117     l = pv->pending_ints & (d >> 5) & 1;
 118     elprintf(EL_INTS, "vint %d", l);
 119     z80_int_assert(l);
 120     if (z80_cyclesDone() - Pico.t.z80c_line_start < 228 - (int)(10*1.5)+2)
 121       sprites_zoom = (pv->reg[1] & 0x3) | (pv->reg[0] & 0x8);
 122     break;
 123   case 8: // horizontal scroll
 124     if (z80_cyclesDone() - Pico.t.z80c_line_start < 228 - (int)(2*1.5)+2)
 125       xscroll = d;
 126     break;
 127   }
 128 }
 129
 130 static void vdp_ctl_write(u8 d)
 131 {
 132   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
 133
 134   if (pv->pending) {
 135     pv->type = d >> 6;
 136     if (pv->type == 2) {
 137       elprintf(EL_IO, "  VDP r%02x=%02x", d & 0x0f, pv->addr & 0xff);
 138       if (pv->reg[d & 0x0f] != (u8)pv->addr)
 139         vdp_reg_write(pv, d & 0x0f, pv->addr);
 140     }
 141     pv->addr &= 0x00ff;
 142     pv->addr |= (d & 0x3f) << 8;
 143     if (pv->type == 0) {
 144       Pico.ms.vdp_buffer = PicoMem.vramb[MEM_LE2(pv->addr)];
 145       pv->addr = (pv->addr + 1) & 0x3fff;
 146     }
 147   } else {
 148     pv->addr &= 0x3f00;
 149     pv->addr |= d;
 150   }
 151   pv->pending ^= 1;
 152 }
 153
 154 static u8 vdp_hcounter(int cycles)
 155 {
 156   // 171 slots per scanline of 228 clocks, counted 0xf4-0x93, 0xe9-0xf3
 157   // this matches h counter tables in SMSVDPTest:
 158   //  hc =   (cycles+2) *   171    /228      -1 + 0xf4;
 159   int hc = (((cycles+2) * ((171<<8)/228))>>8)-1 + 0xf4; // Q8 to avoid dividing
 160   if (hc > 0x193) hc += 0xe9-0x93-1;
 161   return hc;
 162 }
 163
 164 // keyboard matrix:
 165 // port A @0xdc:
 166 // row 0: 1  2  3  4  5  6  7
 167 // row 1: q  w  e  r  t  y  u
 168 // row 2: a  s  d  f  g  h  j
 169 // row 3: z  x  c  v  b  n  m
 170 // row 4: ED SP CL DL            kana space clear/home del/ins
 171 // row 5: ,  .  /  PI v  <  >    pi
 172 // row 6: k  l  ;  :  ]  CR ^    enter
 173 // row 7: i  o  p  @  [
 174 // port B @0xdd:
 175 // row 8: 8  9  0  -  ^  YN BR   yen break
 176 // row 9:                   GR   graph
 177 // row 10:                  CTL  control
 178 // row 11:               FN SFT  func shift
 179 static unsigned char kbd_matrix[12];
 180
 181 // row | col
 182 static unsigned char kbd_map[] = {
 183   [PEVB_KBD_1]         = 0x00,
 184   [PEVB_KBD_2]         = 0x01,
 185   [PEVB_KBD_3]         = 0x02,
 186   [PEVB_KBD_4]         = 0x03,
 187   [PEVB_KBD_5]         = 0x04,
 188   [PEVB_KBD_6]         = 0x05,
 189   [PEVB_KBD_7]         = 0x06,
 190   [PEVB_KBD_8]         = 0x80,
 191   [PEVB_KBD_9]         = 0x81,
 192   [PEVB_KBD_0]         = 0x82,
 193   [PEVB_KBD_MINUS]     = 0x83,
 194   [PEVB_KBD_CARET]     = 0x84,
 195   [PEVB_KBD_YEN]       = 0x85,
 196   [PEVB_KBD_ESCAPE]    = 0x86, // break
 197
 198   [PEVB_KBD_q]         = 0x10,
 199   [PEVB_KBD_w]         = 0x11,
 200   [PEVB_KBD_e]         = 0x12,
 201   [PEVB_KBD_r]         = 0x13,
 202   [PEVB_KBD_t]         = 0x14,
 203   [PEVB_KBD_y]         = 0x15,
 204   [PEVB_KBD_u]         = 0x16,
 205   [PEVB_KBD_i]         = 0x70,
 206   [PEVB_KBD_o]         = 0x71,
 207   [PEVB_KBD_p]         = 0x72,
 208   [PEVB_KBD_AT]        = 0x73,
 209   [PEVB_KBD_LEFTBRACKET] = 0x74,
 210
 211   [PEVB_KBD_a]         = 0x20,
 212   [PEVB_KBD_s]         = 0x21,
 213   [PEVB_KBD_d]         = 0x22,
 214   [PEVB_KBD_f]         = 0x23,
 215   [PEVB_KBD_g]         = 0x24,
 216   [PEVB_KBD_h]         = 0x25,
 217   [PEVB_KBD_j]         = 0x26,
 218   [PEVB_KBD_k]         = 0x60,
 219   [PEVB_KBD_l]         = 0x61,
 220   [PEVB_KBD_SEMICOLON] = 0x62,
 221   [PEVB_KBD_COLON]     = 0x63,
 222   [PEVB_KBD_RIGHTBRACKET] = 0x64,
 223   [PEVB_KBD_RETURN]    = 0x65,
 224   [PEVB_KBD_UP]        = 0x66, // up
 225
 226   [PEVB_KBD_z]         = 0x30,
 227   [PEVB_KBD_x]         = 0x31,
 228   [PEVB_KBD_c]         = 0x32,
 229   [PEVB_KBD_v]         = 0x33,
 230   [PEVB_KBD_b]         = 0x34,
 231   [PEVB_KBD_n]         = 0x35,
 232   [PEVB_KBD_m]         = 0x36,
 233   [PEVB_KBD_COMMA]     = 0x50,
 234   [PEVB_KBD_PERIOD]    = 0x51,
 235   [PEVB_KBD_SLASH]     = 0x52,
 236   [PEVB_KBD_RO]        = 0x53, // pi
 237   [PEVB_KBD_DOWN]      = 0x54, // down
 238   [PEVB_KBD_LEFT]      = 0x55, // left
 239   [PEVB_KBD_RIGHT]     = 0x56, // right
 240
 241   [PEVB_KBD_CJK]       = 0x40, // kana
 242   [PEVB_KBD_SPACE]     = 0x41, // space
 243   [PEVB_KBD_HOME]      = 0x42, // clear/home
 244   [PEVB_KBD_BACKSPACE] = 0x43, // del/ins
 245
 246   [PEVB_KBD_SOUND]     = 0x96, // graph
 247   [PEVB_KBD_CAPSLOCK]  = 0xa6, // ctrl
 248   [PEVB_KBD_FUNC]      = 0xb5, // func
 249   [PEVB_KBD_LSHIFT]    = 0xb6, // shift (both keys on the same column)
 250   [PEVB_KBD_RSHIFT]    = 0xb6,
 251 };
 252
 253 static void kbd_update(void)
 254 {
 255   u32 key = (PicoIn.kbd & 0x00ff);
 256   u32 sft = (PicoIn.kbd & 0xff00) >> 8;
 257
 258   memset(kbd_matrix, 0, sizeof(kbd_matrix));
 259   if (sft) {
 260     int rc = kbd_map[sft];
 261     kbd_matrix[rc>>4] = (1 << (rc&0x7));
 262   }
 263   if (key) {
 264     int rc = kbd_map[key];
 265     kbd_matrix[rc>>4] = (1 << (rc&0x7));
 266   }
 267 }
 268
 269 // tape handling
 270
 271 static struct tape {
 272   FILE *ftape;
 273   int fsize;            // size of sample in bytes
 274   int mode;             // "w", "r"
 275
 276   int cycle;            // latest polling cycle
 277   int pause;            // pause tape playing
 278   int poll_cycles;      // for auto play/pause detection
 279   int poll_count;
 280
 281   int phase;            // start cycle of current sample
 282   int cycles_sample;    // cycles per sample
 283   u32 cycles_mult;      // Q32, inverse of cycles per sample
 284
 285   int isbit;            // is bitstream format?
 286   u8 bitsample;         // bitstream sample
 287   s16 wavsample;        // wave file sample
 288 } tape;
 289
 290 static u8 tape_update(int cycle)
 291 {
 292   struct tape *pt = &tape;
 293   u8 ret = 0;
 294   int phase = cycle - pt->phase;
 295   int count = ((u64)phase * pt->cycles_mult) >> 32;
 296   int cycles = cycle - pt->cycle;
 297
 298   if (cycles < 0 || pt->ftape == NULL || pt->mode != 'r') return 0;
 299   pt->cycle = cycle;
 300
 301   // auto play/pause detection:
 302   pt->poll_cycles += cycles;
 303   if (pt->pause) {
 304     // if in pause and poll cycles are short for 1/4s, play
 305     if (cycles < OSC_NTSC/15/1000) {
 306       if (pt->poll_cycles > OSC_NTSC/15/4) {
 307         pt->pause = pt->poll_cycles = pt->poll_count = 0;
 308       }
 309     } else {
 310       // long poll cycles reset the logic
 311       pt->poll_cycles = 0;
 312     }
 313   } else {
 314     // if in play and poll cycles are long for 1/4s, pause
 315     if (cycles >= OSC_NTSC/15/1000) {
 316       if (pt->poll_cycles > OSC_NTSC/15/4) {
 317         pt->pause = 1; pt->poll_cycles = 0;
 318       }
 319       pt->poll_count = 0;
 320     } else if (++pt->poll_count > 10) {
 321       // >10 short poll cycles reset the logic. This is to cover for software
 322       // polling the keyboard matrix, which is partly on PB too.
 323       pt->poll_cycles = pt->poll_count = 0;
 324     }
 325   }
 326
 327   if (pt->pause) {
 328     pt->phase = cycle;
 329     return 0;
 330   }
 331
 332   // skip samples if necessary
 333   if (count > 1) {
 334     fseek(pt->ftape, (count-1) * pt->fsize, SEEK_CUR);
 335     pt->phase += (count-1) * pt->cycles_sample;
 336   }
 337
 338   // read a new sample from file if needed
 339   if (count) {
 340     if (pt->isbit)
 341       fread(&pt->bitsample, 1, sizeof(u8), pt->ftape);
 342     else {
 343       // read sample only from 1st channel
 344       fread(&pt->wavsample, 1, sizeof(u16), pt->ftape);
 345       if (pt->fsize > sizeof(u16)) // skip other channels
 346         fseek(pt->ftape, pt->fsize - sizeof(u16), SEEK_CUR);
 347 #if ! CPU_IS_LE
 348       pt->wavsample = (u8)(pt->wavsample >> 8) | (pt->wavsample << 8);
 349 #endif
 350     }
 351     // catch EOF and reading errors
 352     if (feof(pt->ftape) || ferror(pt->ftape)) {
 353       fclose(pt->ftape);
 354       pt->ftape = NULL;
 355     }
 356     pt->phase += pt->cycles_sample;
 357   }
 358
 359   // compute result from sample
 360   if (pt->isbit) {
 361     phase = cycle - pt->phase; // recompute as phase might have changed above.
 362     if (pt->bitsample == '0') ret = ((phase * pt->cycles_mult)>>31) & 1;
 363     if (pt->bitsample == '1') ret = ((phase * pt->cycles_mult)>>30) & 1;
 364   } else
 365     ret = pt->wavsample >= 0x0800; // 1/16th of the max volume
 366
 367   return ret;
 368 }
 369
 370 static void tape_write(int cycle, int data)
 371 {
 372   struct tape *pt = &tape;
 373   int cycles = cycle - pt->cycle; // cycles since last write
 374   int samples;
 375
 376   if (cycles < 0 || pt->ftape == NULL || pt->mode != 'w') return;
 377   pt->cycle = cycle;
 378   pt->poll_cycles += cycles;
 379
 380   // write samples to file. Stop if the sample doesn't change for more than 2s
 381   if (pt->isbit) {
 382     pt->poll_count += (data >= 0);
 383     if (data >= 0 && pt->poll_cycles >= pt->cycles_sample*15/16) {
 384       // determine bit, duration ~1/1200s, either 2400Hz, or 1200Hz, or bust
 385       switch (pt->poll_count) {
 386         case 4: pt->bitsample = '1';    break; // 2*2400Hz
 387         case 2: pt->bitsample = '0';    break; // 1*1200Hz
 388         default: pt->bitsample = ' ';   break; // ignore everything else
 389       }
 390       if (pt->poll_cycles >= pt->cycles_sample*17/16) pt->bitsample = ' ';
 391
 392       if (pt->poll_cycles < OSC_NTSC/15*2) {
 393         samples = ((u64)pt->poll_cycles * pt->cycles_mult + 0x80000000LL) >> 32;
 394         while (samples-- > 0 && !ferror(pt->ftape))
 395           fwrite(&pt->bitsample, 1, sizeof(u8), pt->ftape);
 396       }
 397
 398       pt->poll_count = pt->poll_cycles = 0;
 399     }
 400   } else {
 401     if (pt->wavsample && pt->poll_cycles < OSC_NTSC/15*2) {
 402       samples = ((u64)cycles * pt->cycles_mult) >> 32;
 403       while (samples-- > 0 && !ferror(pt->ftape))
 404         fwrite(&pt->wavsample, 1, sizeof(s16), pt->ftape);
 405     }
 406
 407     // current sample value in little endian, for writing next time
 408     if (data != -1) {
 409       pt->wavsample = (data ? 0x7ff8 : 0x8008);
 410 #if ! CPU_IS_LE
 411       pt->wavsample = (u8)(pt->wavsample >> 8) | (pt->wavsample << 8);
 412 #endif
 413       pt->poll_cycles = 0;
 414     }
 415   }
 416
 417   // catch write errors
 418   if (ferror(pt->ftape)) {
 419     fclose(pt->ftape);
 420     pt->ftape = NULL;
 421   }
 422 }
 423
 424 // NB: SC-3000 has a 8255 chip, mapped to 0xdc-0xdf. Not fully emulated.
 425
 426 static unsigned char z80_sms_in(unsigned short a)
 427 {
 428   unsigned char d = 0xff;
 429
 430   a &= 0xff;
 431   elprintf(EL_IO, "z80 port %04x read", a);
 432   if(a >= 0xf0){
 433     if (Pico.m.hardware & PMS_HW_FM) {
 434       switch(a)
 435       {
 436       case 0xf0:
 437         // FM reg port
 438         break;
 439       case 0xf1:
 440         // FM data port
 441         break;
 442       case 0xf2:
 443         // bit 0 = 1 active FM Pac
 444         d = 0xf8 | Pico.ms.fm_ctl;
 445         break;
 446       }
 447     }
 448   }
 449   else{
 450     switch (a & 0xc1)
 451     {
 452       case 0x00:
 453       case 0x01:
 454         if ((PicoIn.AHW & PAHW_GG) && a < 0x8) { // GG I/O area
 455           switch (a) {
 456           case 0: d = (~PicoIn.pad[0] & 0x80) |
 457                         (!(Pico.m.hardware & PMS_HW_JAP) << 6);     break;
 458           case 1: d = Pico.ms.io_gg[1] | (Pico.ms.io_gg[2] & 0x7f); break;
 459           case 5: d = Pico.ms.io_gg[5] & 0xf8;                      break;
 460           default: d = Pico.ms.io_gg[a];                            break;
 461           }
 462         }
 463         break;
 464
 465       case 0x40: /* V counter */
 466         d = Pico.video.v_counter;
 467         elprintf(EL_HVCNT, "V counter read: %02x", d);
 468         break;
 469
 470       case 0x41: /* H counter */
 471         d = Pico.ms.vdp_hlatch;
 472         elprintf(EL_HVCNT, "H counter read: %02x", d);
 473         break;
 474
 475       case 0x80:
 476         d = vdp_data_read();
 477         break;
 478
 479       case 0x81:
 480         d = vdp_ctl_read();
 481         break;
 482
 483       case 0xc0: /* I/O port A and B */
 484         // For SC-3000: 8255 port A, assume always configured for input
 485         if (! (PicoIn.AHW & PAHW_SC) || (Pico.ms.io_sg & 7) == 7) {
 486           d = ~((PicoIn.pad[0] & 0x3f) | (PicoIn.pad[1] << 6));
 487           if (!(Pico.ms.io_ctl & 0x01)) // TR as output
 488             d = (d & ~0x20) | ((Pico.ms.io_ctl << 1) & 0x20);
 489         } else {
 490           int i; // read kbd 8 bits
 491           kbd_update();
 492           for (i = 7; i >= 0; i--)
 493             d = (d<<1) | !(kbd_matrix[i] & (1<<(Pico.ms.io_sg&7)));
 494         }
 495         break;
 496
 497       case 0xc1: /* I/O port B and miscellaneous */
 498         // For SC-3000: 8255 port B, assume always configured for input
 499         if (! (PicoIn.AHW & PAHW_SC) || (Pico.ms.io_sg & 7) == 7) {
 500           d = (Pico.ms.io_ctl & 0x80) | ((Pico.ms.io_ctl << 1) & 0x40) | 0x30;
 501           d |= ~(PicoIn.pad[1] >> 2) & 0x0f;
 502           if (!(Pico.ms.io_ctl & 0x04)) // TR as output
 503             d = (d & ~0x08) | ((Pico.ms.io_ctl >> 3) & 0x08);
 504           if (Pico.ms.io_ctl & 0x08) d |= 0x80; // TH as input is unconnected
 505           if (Pico.ms.io_ctl & 0x02) d |= 0x40;
 506         } else {
 507           int i; // read kbd 4 bits
 508           kbd_update();
 509           for (i = 11; i >= 8; i--)
 510             d = (d<<1) | !(kbd_matrix[i] & (1<<(Pico.ms.io_sg&7)));
 511           // bit 5 = printer fault
 512           // bit 6 = printer busy
 513           d &= ~0x60; // set so that BASIC thinks printer is connected
 514         }
 515         if (PicoIn.AHW & PAHW_SC) {
 516           // bit 7 = tape input
 517           d &= ~0x80;
 518           d |= tape_update(z80_cyclesDone()) ? 0x80 : 0;
 519         }
 520         break;
 521     }
 522   }
 523   elprintf(EL_IO, "ret = %02x", d);
 524   return d;
 525 }
 526
 527 static void z80_sms_out(unsigned short a, unsigned char d)
 528 {
 529   elprintf(EL_IO, "z80 port %04x write %02x", a, d);
 530
 531   a &= 0xff;
 532   if (a >= 0xf0){
 533     if (Pico.m.hardware & PMS_HW_FM) {
 534       switch(a)
 535       {
 536         case 0xf0:
 537           // FM reg port
 538           Pico.m.hardware |= PMS_HW_FMUSED;
 539           YM2413_regWrite(d);
 540           break;
 541         case 0xf1:
 542           // FM data port
 543           YM2413_dataWrite(d);
 544           break;
 545         case 0xf2:
 546           // bit 0 = 1 active FM Pac
 547           Pico.ms.fm_ctl = d & 0x1;
 548           break;
 549       }
 550     }
 551   }
 552   else {
 553     switch (a & 0xc1)
 554     {
 555       case 0x00:
 556         if ((PicoIn.AHW & PAHW_GG) && a < 0x8)   // GG I/O area
 557           Pico.ms.io_gg[a] = d;
 558         if ((PicoIn.AHW & PAHW_GG) && a == 0x6)
 559           SN76496Config(d);
 560         break;
 561       case 0x01:
 562         if ((PicoIn.AHW & PAHW_GG) && a < 0x8) { // GG I/O area
 563           Pico.ms.io_gg[a] = d;
 564         } else {
 565           // pad. latch hcounter if one of the TH lines is switched to 1
 566           if ((Pico.ms.io_ctl ^ d) & d & 0xa0)
 567             Pico.ms.vdp_hlatch = vdp_hcounter(z80_cyclesDone() - Pico.t.z80c_line_start);
 568           Pico.ms.io_ctl = d;
 569         }
 570         break;
 571
 572       case 0x40:
 573       case 0x41:
 574         PsndDoPSG(z80_cyclesDone());
 575         SN76496Write(d);
 576         break;
 577
 578       case 0x80:
 579         vdp_data_write(d);
 580         break;
 581
 582       case 0x81:
 583         vdp_ctl_write(d);
 584         break;
 585
 586       case 0xc0:
 587         if ((PicoIn.AHW & PAHW_SC) && (a & 0x2)) {
 588           // For SC-3000: 8255 port C, assume always configured for output
 589           Pico.ms.io_sg = d; // 0xc2 = kbd/pad matrix column select
 590           // bit 4 = tape output
 591           // bit 5 = printer data
 592           // bit 6 = printer reset
 593           // bit 7 = printer feed
 594         }
 595         break;
 596       case 0xc1:
 597         if ((PicoIn.AHW & PAHW_SC) && (a & 0x2) && !(d & 0x80)) {
 598           // For SC-3000: 8255 control port. BSR mode used for printer and tape.
 599           int b = (d>>1) & 0x7;
 600           Pico.ms.io_sg &= ~(1<<b);
 601           Pico.ms.io_sg |= ((d&1)<<b);
 602
 603           // debug hack to copy printer data to stdout.
 604           // Printer data is sent at about 4.7 KBaud, 10 bits per character:
 605           // start=0, 8 data bits (LSB first), stop=1. data line is inverted.
 606           // no Baud tracking needed as all bits are sent through here.
 607           static int chr, bit;
 608           if (b == 4) { // tape out
 609             tape_write(z80_cyclesDone(), d&1);
 610           } else if (b == 5) { // !data
 611             if (!bit) {
 612               if (d&1) // start bit
 613                 bit = 8;
 614             } else {
 615               chr = (chr>>1) | (d&1 ? 0 : 0x80);
 616               if (!--bit) {
 617                 printf("%c",chr);
 618                 if (chr == 0xd) printf("\n");
 619               }
 620             }
 621           } else if (b == 6 && !(d&1)) // !reset
 622             bit = 0;
 623         }
 624         break;
 625     }
 626   }
 627 }
 628
 629 static void z80_exec(int aim)
 630 {
 631   Pico.t.z80c_aim = aim;
 632   Pico.t.z80c_cnt += z80_run(Pico.t.z80c_aim - Pico.t.z80c_cnt);
 633 }
 634
 635
 636 // ROM/SRAM bank mapping, see https://www.smspower.org/Development/Mappers
 637
 638 static int bank_mask;
 639
 640 static void xwrite(unsigned int a, unsigned char d);
 641
 642
 643 // Sega mapper. Maps 3 banks 16KB each, with SRAM support
 644 static void write_sram_sega(unsigned short a, unsigned char d)
 645 {
 646   // SRAM is mapped in 2 16KB banks, selected by bit 2 in control reg
 647   a &= 0x3fff;
 648   a += ((Pico.ms.carthw[0x0c] & 0x04) >> 2) * 0x4000;
 649
 650   Pico.sv.changed |= (Pico.sv.data[a] != d);
 651   Pico.sv.data[a] = d;
 652 }
 653
 654 static void write_bank_sega(unsigned short a, unsigned char d)
 655 {
 656   if (a < 0xfff8) return;
 657   // avoid mapper detection for RAM fill with 0
 658   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_SEGA && (Pico.ms.mapper || d == 0)) return;
 659
 660   elprintf(EL_Z80BNK, "bank sega %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 661   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_SEGA;
 662   if (d == Pico.ms.carthw[a & 0x0f]) return;
 663   Pico.ms.carthw[a & 0x0f] = d;
 664
 665   switch (a & 0x0f)
 666   {
 667     case 0x0d:
 668       d &= bank_mask;
 669       z80_map_set(z80_read_map, 0x0400, 0x3fff, Pico.rom+0x400 + (d << 14), 0);
 670       break;
 671     case 0x0e:
 672       d &= bank_mask;
 673       z80_map_set(z80_read_map, 0x4000, 0x7fff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 674       break;
 675
 676     case 0x0c:
 677       if (d & ~0x8c)
 678         elprintf(EL_STATUS|EL_ANOMALY, "%02x written to control reg!", d);
 679       /*FALLTHROUGH*/
 680     case 0x0f:
 681       if (Pico.ms.carthw[0xc] & 0x08) {
 682         d = (Pico.ms.carthw[0xc] & 0x04) >> 2;
 683         z80_map_set(z80_read_map, 0x8000, 0xbfff, Pico.sv.data + d*0x4000, 0);
 684         z80_map_set(z80_write_map, 0x8000, 0xbfff, write_sram_sega, 1);
 685       } else {
 686         d = Pico.ms.carthw[0xf] & bank_mask;
 687         z80_map_set(z80_read_map, 0x8000, 0xbfff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 688         z80_map_set(z80_write_map, 0x8000, 0xbfff, xwrite, 1);
 689       }
 690       break;
 691   }
 692 }
 693
 694 // Codemasters mapper. Similar to Sega, but different addresses
 695 static void write_bank_codem(unsigned short a, unsigned char d)
 696 {
 697   if (a >= 0xc000 || (a & 0x3fff)) return; // address is 0x0000, 0x4000, 0x8000?
 698   // don't detect linear mapping to avoid confusing with MSX
 699   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_CODEM && (Pico.ms.mapper || (a>>14) == d)) return;
 700   elprintf(EL_Z80BNK, "bank codem %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 701   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_CODEM;
 702   if (Pico.ms.carthw[a>>14] == d) return;
 703   Pico.ms.carthw[a>>14] = d;
 704
 705   d &= bank_mask;
 706   z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x3fff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 707   if (Pico.ms.carthw[1] & 0x80) {
 708     z80_map_set(z80_read_map,  0xa000, 0xbfff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 709     z80_map_set(z80_write_map, 0xa000, 0xbfff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 710   } else {
 711     d = Pico.ms.carthw[2] & bank_mask;
 712     z80_map_set(z80_read_map,  0xa000, 0xbfff, Pico.rom + (d << 14)+0x2000, 0);
 713     z80_map_set(z80_write_map, 0xa000, 0xbfff, xwrite, 1);
 714   }
 715 }
 716
 717 // MSX mapper. 4 selectable 8KB banks at the top
 718 static void write_bank_msx(unsigned short a, unsigned char d)
 719 {
 720   if (a > 0x0003) return;
 721   // don't detect linear mapping to avoid confusing with Codemasters
 722   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_MSX && (Pico.ms.mapper || (a|d) == 0 || d >= 0x80)) return;
 723   elprintf(EL_Z80BNK, "bank msx %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 724   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_MSX;
 725   Pico.ms.carthw[a] = d;
 726
 727   a = (a^2)*0x2000 + 0x4000;
 728   d &= 2*bank_mask + 1;
 729   z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x1fff, Pico.rom + (d << 13), 0);
 730 }
 731
 732 // Korea mapping, 1 selectable 16KB bank at the top
 733 static void write_bank_korea(unsigned short a, unsigned char d)
 734 {
 735   if (a != 0xa000) return;
 736   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_KOREA && (Pico.ms.mapper)) return;
 737   elprintf(EL_Z80BNK, "bank korea %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 738   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_KOREA;
 739   Pico.ms.carthw[0xf] = d;
 740
 741   d &= bank_mask;
 742   z80_map_set(z80_read_map, 0x8000, 0xbfff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 743 }
 744
 745 // Korean n-in-1 mapping. 1 selectable 32KB bank at the bottom
 746 static void write_bank_n32k(unsigned short a, unsigned char d)
 747 {
 748   if (a != 0xffff) return;
 749   // code must be in RAM since all visible ROM space is swapped
 750   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_N32K && (Pico.ms.mapper || z80_pc() < 0xc000)) return;
 751   elprintf(EL_Z80BNK, "bank 32k %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 752   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_N32K;
 753   Pico.ms.carthw[0xf] = d;
 754
 755   d &= bank_mask >> 1;
 756   z80_map_set(z80_read_map, 0,   0x7fff, Pico.rom + (d << 15), 0);
 757 }
 758
 759 // Korean 4-in-1. 2 selectable 16KB banks, top bank is shifted by bottom one
 760 static void write_bank_n16k(unsigned short a, unsigned char d)
 761 {
 762   if (a != 0x3ffe && a != 0x7fff && a != 0xbfff) return;
 763   // code must be in RAM since all visible ROM space is swapped
 764   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_N16K && (Pico.ms.mapper || z80_pc() < 0xc000)) return;
 765   elprintf(EL_Z80BNK, "bank 16k %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 766   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_N16K;
 767   Pico.ms.carthw[a>>14] = d;
 768
 769   d &= bank_mask;
 770   a = a & 0xc000;
 771   // the top bank shifts with the bottom bank.
 772   if (a == 0x8000) d += Pico.ms.carthw[0] & 0x30;
 773   z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x3fff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 774 }
 775
 776 // MSX-Nemesis mapper. 4 selectable 8KB banks at the top
 777 static void write_bank_msxn(unsigned short a, unsigned char d)
 778 {
 779   if (a > 0x0003) return;
 780   // never autodetected, selectable only via config
 781   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_NEMESIS) return;
 782   elprintf(EL_Z80BNK, "bank nems %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 783   Pico.ms.carthw[a] = d;
 784
 785   a = (a^2)*0x2000 + 0x4000;
 786   d &= 2*bank_mask + 1;
 787   z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x1fff, Pico.rom + (d << 13), 0);
 788 }
 789
 790 // Korean Janggun mapper. 4 selectable 8KB banks at the top, hardware byte flip
 791 static unsigned char read_flipped_jang(unsigned a)
 792 {
 793   static unsigned char flipper[16] = // reversed nibble bit order
 794       { 0x0,0x8,0x4,0xc,0x2,0xa,0x6,0xe,0x1,0x9,0x5,0xd,0x3,0xb,0x7,0xf };
 795   unsigned char c;
 796
 797   // return value at address a in reversed bit order
 798   c = Pico.rom[(Pico.ms.carthw[a>>13] << 13) + (a & 0x1fff)];
 799   return (flipper[c&0xf]<<4) | flipper[c>>4];
 800 }
 801
 802 static void write_bank_jang(unsigned short a, unsigned char d)
 803 {
 804   // address is 0xfffe, 0xffff, 0x4000, 0x6000, 0x8000, 0xa000
 805   if ((a|1) != 0xffff && (a < 0x4000 || a > 0xa000 || (a & 0x1fff))) return;
 806   // never autodetected, selectable only via config
 807   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_JANGGUN) return;
 808   elprintf(EL_Z80BNK, "bank jang %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 809
 810   if ((a|1) == 0xffff) {
 811     int x = a & 1, f = d & 0x40;
 812     Pico.ms.carthw[x] = d;
 813     d &= bank_mask;
 814     Pico.ms.carthw[2*x + 2] = 2*d, Pico.ms.carthw[2*x + 3] = 2*d+1;
 815     a = (x+1) * 0x4000;
 816     if (!f)
 817       z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x3fff, Pico.rom + (d << 14), 0);
 818     else
 819       z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x3fff, read_flipped_jang, 1);
 820   } else {
 821     d &= 2*bank_mask + 1;
 822     Pico.ms.carthw[a>>13] = d;
 823     if (!(Pico.ms.carthw[(a>>15)&1] & 0x40))
 824       z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x1fff, Pico.rom + (d << 13), 0);
 825     else
 826       z80_map_set(z80_read_map, a, a+0x1fff, read_flipped_jang, 1);
 827   }
 828 }
 829
 830 // Korean 188-in-1. 4 8KB banks from 0x4000, selected by xor'd bank index
 831 static void write_bank_xor(unsigned short a, unsigned char d)
 832 {
 833   // 4x8KB bank select @0x2000
 834   if ((a&0xff00) != 0x2000) return;
 835   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_XOR && Pico.ms.mapper) return;
 836
 837   elprintf(EL_Z80BNK, "bank xor %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 838   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_XOR;
 839
 840   Pico.ms.carthw[0] = d;
 841   z80_map_set(z80_read_map,  0x4000, 0x5fff, Pico.rom + ((d^0x1f) << 13), 0);
 842   z80_map_set(z80_read_map,  0x6000, 0x7fff, Pico.rom + ((d^0x1e) << 13), 0);
 843   z80_map_set(z80_read_map,  0x8000, 0x9fff, Pico.rom + ((d^0x1d) << 13), 0);
 844   z80_map_set(z80_read_map,  0xa000, 0xbfff, Pico.rom + ((d^0x1c) << 13), 0);
 845 }
 846
 847 // SG-1000 8KB RAM Adaptor mapper. 8KB RAM at address 0x2000
 848 static void write_bank_x8k(unsigned short a, unsigned char d)
 849 {
 850   // 8KB address range @ 0x2000 (adaptor) or @ 0x8000 (cartridge)
 851   if (((a&0xe000) != 0x2000 && (a&0xe000) != 0x8000) || (a & 0x0f) == 5) return;
 852   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_8KBRAM && Pico.ms.mapper) return;
 853
 854   elprintf(EL_Z80BNK, "bank x8k %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 855   ((unsigned char *)(PicoMem.vram+0x4000))[a&0x1fff] = d;
 856   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_8KBRAM;
 857
 858   a &= 0xe000;
 859   Pico.ms.carthw[0] = a >> 12;
 860   z80_map_set(z80_read_map,  a, a+0x1fff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 861   z80_map_set(z80_write_map, a, a+0x1fff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 862 }
 863
 864 // SC-3000 32KB RAM mapper for BASIC level IIIB. 32KB RAM at address 0x8000
 865 static void write_bank_x32k(unsigned short a, unsigned char d)
 866 {
 867   // 32KB address range @ 0x8000
 868   if ((a&0xc000) != 0x8000) return;
 869   if (Pico.ms.mapper != PMS_MAP_32KBRAM &&
 870       (Pico.ms.mapper || Pico.romsize > 0x8000)) return;
 871
 872   elprintf(EL_Z80BNK, "bank x32k %04x %02x @ %04x", a, d, z80_pc());
 873   ((unsigned char *)(PicoMem.vram+0x4000))[a&0x7fff] = d;
 874   Pico.ms.mapper = PMS_MAP_32KBRAM;
 875
 876   a &= 0xc000;
 877   Pico.ms.carthw[0] = a >> 12;
 878   // NB this deactivates internal RAM and all mapper detection
 879   memcpy(PicoMem.vram+0x4000+(0x8000-0x2000)/2, PicoMem.zram, 0x2000);
 880   z80_map_set(z80_read_map,  a, a+0x7fff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 881   z80_map_set(z80_write_map, a, a+0x7fff, PicoMem.vram+0x4000, 0);
 882 }
 883
 884 char *mappers[] = {
 885   [PMS_MAP_SEGA]     = "Sega",
 886   [PMS_MAP_CODEM]    = "Codemasters",
 887   [PMS_MAP_KOREA]    = "Korea",
 888   [PMS_MAP_MSX]      = "Korea MSX",
 889   [PMS_MAP_N32K]     = "Korea X-in-1",
 890   [PMS_MAP_N16K]     = "Korea 4-Pak",
 891   [PMS_MAP_JANGGUN]  = "Korea Janggun",
 892   [PMS_MAP_NEMESIS]  = "Korea Nemesis",
 893   [PMS_MAP_8KBRAM]   = "Taiwan 8K RAM",
 894   [PMS_MAP_XOR]      = "Korea XOR",
 895   [PMS_MAP_32KBRAM]  = "Sega 32K RAM",
 896 };
 897
 898 // TODO auto-selecting is not really reliable.
 899 // Before adding more mappers this should be revised.
 900 static void xwrite(unsigned int a, unsigned char d)
 901 {
 902   int sz = (/*PicoIn.AHW & (PAHW_SG|PAHW_SC) ? 2 :*/ 8) * 1024;
 903
 904   elprintf(EL_IO, "z80 write [%04x] %02x", a, d);
 905   if (a >= 0xc000)
 906     PicoMem.zram[a & (sz-1)] = d;
 907
 908   switch (Pico.ms.mapper) { // via config, or auto detected
 909   case PMS_MAP_SEGA:    write_bank_sega(a, d);  break;
 910   case PMS_MAP_CODEM:   write_bank_codem(a, d); break;
 911   case PMS_MAP_MSX:     write_bank_msx(a, d);   break;
 912   case PMS_MAP_KOREA:   write_bank_korea(a, d); break;
 913   case PMS_MAP_N32K:    write_bank_n32k(a, d);  break;
 914   case PMS_MAP_N16K:    write_bank_n16k(a, d);  break;
 915   case PMS_MAP_JANGGUN: write_bank_jang(a, d);  break;
 916   case PMS_MAP_NEMESIS: write_bank_msxn(a, d);  break;
 917   case PMS_MAP_8KBRAM:  write_bank_x8k(a, d);   break;
 918   case PMS_MAP_32KBRAM: write_bank_x32k(a, d);  break;
 919   case PMS_MAP_XOR:     write_bank_xor(a, d);   break;
 920
 921   case PMS_MAP_AUTO:
 922         // disable autodetection after some time
 923         if ((a >= 0xc000 && a < 0xfff8) || Pico.ms.mapcnt > 50) break;
 924         // NB the sequence of mappers is crucial for the auto detection
 925         if (PicoIn.AHW & PAHW_SC) {
 926           write_bank_x32k(a,d);
 927         } else if (PicoIn.AHW & PAHW_SG) {
 928           write_bank_x8k(a, d);
 929         } else {
 930           write_bank_n32k(a, d);
 931           write_bank_sega(a, d);
 932           write_bank_msx(a, d);
 933           write_bank_codem(a, d);
 934           write_bank_korea(a, d);
 935           write_bank_n16k(a, d);
 936           write_bank_xor(a, d);
 937         }
 938
 939         Pico.ms.mapcnt ++;
 940         if (Pico.ms.mapper)
 941           elprintf(EL_STATUS, "autodetected %s mapper",mappers[Pico.ms.mapper]);
 942         break;
 943   }
 944 }
 945
 946 // Try to detect some tricky cases by their TMR header
 947 // NB Codemasters, some Betas, most unlicensed games have no or invalid TMRs.
 948 // if the cksum header is valid mark this by 0x.fff.... and use that instead
 949
 950 // TMR product codes and hardware type for known 50Hz-only games
 951 static u32 region_pal[] = { // cf Meka, meka/meka.nam
 952   0x40207067 /* Addams Family */, 0x40207020 /* Back.Future 3 */,
 953   0x40207058 /* Battlemaniacs */, 0x40007105 /* Cal.Games 2 */,
 954   0x402f7065 /* Dracula */      , 0x40007109 /* Home Alone */,
 955   0x40009024 /* Pwr.Strike 2 */ , 0x40207047 /* Predator 2 EU */,
 956   0x40002519 /* Quest.Yak */    , 0x40207064 /* Robocop 3 */,
 957   0x4f205014 /* Sens.Soccer */  , 0x40002573 /* Sonic Blast */,
 958   0x40007080 /* S.Harrier EU */ , 0x40007038 /* Taito Chase */,
 959   0x40009015 /* Sonic 2 EU */   , /* NBA Jam: no valid id/cksum */
 960   0x4fff8872 /* Excell.Dizzy */ , 0x4ffffac4 /* Fantast.Dizzy */,
 961   0x4fff4a89 /* Csm.Spacehead */, 0x4fffe352 /* Micr.Machines */,
 962   0x4fffa203 /* Bad Apple */
 963 };
 964
 965 // TMR product codes and hardware type for known non-FM games
 966 static u32 no_fmsound[] = { // cf Meka, meka/meka.pat
 967   0x40002070 /* Walter Payton */, 0x40017020 /* American Pro */,
 968   0x4fffe890 /* Wanted */
 969 };
 970
 971 // TMR product codes and hardware type for known GG carts running in SMS mode
 972 // NB GG carts having the system type set to 4 (eg. HTH games) run as SMS anyway
 973 static u32 gg_smsmode[] = { // cf https://www.smspower.org/Tags/SMS-GG
 974   0x60002401 /* Castl.Ilusion */, 0x6f101018 /* Taito Chase */,
 975   0x70709018 /* Olympic Gold */ , 0x70709038 /* Outrun EU */,
 976   0x60801068 /* Predator 2 */   , 0x70408098 /* Prince.Persia */,
 977   0x50101037 /* Rastan Saga */  , 0x7f086018 /* RC Grandprix */,
 978   0x60002415 /* Super Kickoff */, 0x60801108 /* WWF.Steelcage */,
 979   /* Excell.Dizzy, Fantast.Dizzy, Super Tetris: no valid id/cksum in TMR */
 980   0x4f813028 /* Tesserae */
 981 };
 982
 983 // TMR product codes and hardware type for known games using 3-D glasses
 984 static u32 three_dee[] = {
 985   0x4f008001 /* Missile Def. */ , 0x40008007 /* Out Run 3-D */,
 986   0x40008006 /* Poseidon Wars */, 0x40008004 /* Space Harrier */,
 987   0x40008002 /* Zaxxon 3-D */   , 0x4fff8793 /* Maze Hunter */
 988 };
 989
 990 void PicoResetMS(void)
 991 {
 992   unsigned tmr;
 993   u32 id, hw, ck, i;
 994
 995   // set preselected hw/mapper from config
 996   if (PicoIn.hwSelect) {
 997     PicoIn.AHW &= ~(PAHW_GG|PAHW_SG|PAHW_SC);
 998     switch (PicoIn.hwSelect) {
 999     case PHWS_GG:  PicoIn.AHW |= PAHW_GG; break;
1000     case PHWS_SG:  PicoIn.AHW |= PAHW_SG; break;
1001     case PHWS_SC:  PicoIn.AHW |= PAHW_SC; break;
1002     }
1003   }
1004   Pico.ms.mapcnt = Pico.ms.mapper = 0;
1005   if (PicoIn.mapper)
1006     Pico.ms.mapper = PicoIn.mapper;
1007   Pico.m.hardware |= PMS_HW_JAP; // default region Japan if no TMR header
1008   if (PicoIn.regionOverride > 2)
1009     Pico.m.hardware &= ~PMS_HW_JAP;
1010   Pico.m.hardware |= PMS_HW_FM;
1011   if (!(PicoIn.opt & POPT_EN_YM2413))
1012     Pico.m.hardware &= ~PMS_HW_FM;
1013
1014   // check if the ROM header contains more system information
1015   for (tmr = 0x2000; tmr < 0xbfff && tmr <= Pico.romsize; tmr *= 2) {
1016     if (!memcmp(Pico.rom + tmr-16, "TMR SEGA", 8)) {
1017       hw = Pico.rom[tmr-1] >> 4;
1018       id = CPU_LE4(*(u32 *)&Pico.rom[tmr-4]);
1019       ck = (CPU_LE4(*(u32 *)&Pico.rom[tmr-8])>>16) | (id&0xf0000000) | 0xfff0000;
1020
1021       if (!PicoIn.hwSelect && !PicoIn.AHW && hw && ((id+1)&0xfffe) != 0) {
1022         if (hw >= 0x5 && hw < 0x8)
1023           PicoIn.AHW |= PAHW_GG; // GG cartridge detected
1024       }
1025       if (!PicoIn.regionOverride) {
1026         Pico.m.hardware &= ~PMS_HW_JAP;
1027         if (hw == 0x5 || hw == 0x3)
1028           Pico.m.hardware |= PMS_HW_JAP; // region Japan
1029       }
1030       for (i = 0; i < sizeof(region_pal)/sizeof(*region_pal); i++)
1031         if ((id == region_pal[i] || ck == region_pal[i]) && !PicoIn.regionOverride)
1032         {
1033           Pico.m.pal = 1; // requires 50Hz timing
1034           break;
1035         }
1036       for (i = 0; i < sizeof(gg_smsmode)/sizeof(*gg_smsmode); i++)
1037         if ((id == gg_smsmode[i] || ck == gg_smsmode[i]) && !PicoIn.hwSelect) {
1038           PicoIn.AHW &= ~PAHW_GG; // requires SMS mode
1039           if (hw < 0x5) PicoIn.AHW |= PAHW_GG;
1040           break;
1041         }
1042       for (i = 0; i < sizeof(no_fmsound)/sizeof(*no_fmsound); i++)
1043         if ((id == no_fmsound[i] || ck == no_fmsound[i])) {
1044           Pico.m.hardware &= ~PMS_HW_FM; // incompatible with FM
1045           break;
1046         }
1047       for (i = 0; i < sizeof(three_dee)/sizeof(*three_dee); i++)
1048         if ((id == three_dee[i] || ck == three_dee[i])) {
1049           Pico.m.hardware |= PMS_HW_3D; // uses 3-D glasses
1050           break;
1051         }
1052       break;
1053     }
1054   }
1055
1056   z80_reset();
1057   PsndReset(); // pal must be known here
1058   PicoCloseTape();
1059
1060   Pico.ms.io_ctl = (PicoIn.AHW & (PAHW_SG|PAHW_SC)) ? 0xf5 : 0xff;
1061   Pico.ms.fm_ctl = 0xff;
1062
1063   // reset memory mapping
1064   PicoMemSetupMS();
1065
1066   // BIOS, VDP intialisation
1067   Pico.video.reg[0] = 0x36;
1068   Pico.video.reg[1] = 0xa0;
1069   Pico.video.reg[2] = 0xff;
1070   Pico.video.reg[3] = 0xff;
1071   Pico.video.reg[4] = 0xff;
1072   Pico.video.reg[5] = 0xff;
1073   Pico.video.reg[6] = 0xfb;
1074   Pico.video.reg[7] = 0x00;
1075   Pico.video.reg[8] = 0x00;
1076   Pico.video.reg[9] = 0x00;
1077   Pico.video.reg[10] = 0xff;
1078   Pico.m.dirtyPal = 1;
1079
1080   // BIOS, clear zram (unitialized on Mark-III, cf src/mame/drivers/sms.cpp)
1081   i = !(PicoIn.AHW & PAHW_GG) && (Pico.m.hardware & PMS_HW_JAP) ? 0xf0 : 0x00;
1082   memset(PicoMem.zram, i, sizeof(PicoMem.zram));
1083 }
1084
1085 void PicoPowerMS(void)
1086 {
1087   int s, tmp;
1088
1089   memset(&PicoMem,0,sizeof(PicoMem));
1090   memset(&Pico.video,0,sizeof(Pico.video));
1091   memset(&Pico.m,0,sizeof(Pico.m));
1092
1093   // calculate a mask for bank writes.
1094   // ROM loader has aligned the size for us, so this is safe.
1095   s = 0; tmp = Pico.romsize;
1096   while ((tmp >>= 1) != 0)
1097     s++;
1098   if (Pico.romsize > (1 << s))
1099     s++;
1100   tmp = 1 << s;
1101   bank_mask = (tmp - 1) >> 14;
1102
1103   PicoMem.ioports[0] = 0xc3; // hack to jump @0 at end of RAM to wrap around
1104   Pico.ms.mapper = PicoIn.mapper;
1105   PicoReset();
1106 }
1107
1108 void PicoMemSetupMS(void)
1109 {
1110   u8 mapper = Pico.ms.mapper;
1111   int sz = (/*PicoIn.AHW & (PAHW_SG|PAHW_SC) ? 2 :*/ 8) * 1024;
1112   u32 a;
1113
1114   // RAM and its mirrors
1115   for (a = 0xc000; a < 0x10000; a += sz) {
1116     z80_map_set(z80_read_map, a, a + sz-1, PicoMem.zram, 0);
1117     z80_map_set(z80_write_map, a, a + sz-1, PicoMem.zram, 0);
1118   }
1119   a = 0xffff - (1<<Z80_MEM_SHIFT);
1120   z80_map_set(z80_write_map, a+1, 0xffff, xwrite, 1); // mapper detection
1121
1122   // ROM
1123   z80_map_set(z80_read_map, 0x0000, 0xbfff, Pico.rom, 0);
1124   z80_map_set(z80_write_map, 0x0000, 0xbfff, xwrite, 1); // mapper detection
1125
1126   // SC-3000 has 2KB, but no harm in mapping the 32KB for BASIC here
1127   if ((PicoIn.AHW & PAHW_SC) && mapper == PMS_MAP_AUTO)
1128     mapper = PMS_MAP_32KBRAM;
1129   // Nemesis mapper maps last 8KB rom bank #15 to adress 0
1130   if (mapper == PMS_MAP_NEMESIS && Pico.romsize > 0x1e000)
1131     z80_map_set(z80_read_map, 0x0000, 0x1fff, Pico.rom + 0x1e000, 0);
1132
1133 #ifdef _USE_DRZ80
1134   drZ80.z80_in = z80_sms_in;
1135   drZ80.z80_out = z80_sms_out;
1136 #endif
1137 #ifdef _USE_CZ80
1138   Cz80_Set_INPort(&CZ80, z80_sms_in);
1139   Cz80_Set_OUTPort(&CZ80, z80_sms_out);
1140 #endif
1141
1142   // memory mapper setup, linear mapping of 1st 48KB
1143   memset(Pico.ms.carthw, 0, sizeof(Pico.ms.carthw));
1144   if (mapper == PMS_MAP_MSX || mapper == PMS_MAP_NEMESIS) {
1145     xwrite(0x0000, 4);
1146     xwrite(0x0001, 5);
1147     xwrite(0x0002, 2);
1148     xwrite(0x0003, 3);
1149   } else if (mapper == PMS_MAP_KOREA) {
1150     xwrite(0xa000, 2);
1151   } else if (mapper == PMS_MAP_N32K) {
1152     xwrite(0xffff, 0);
1153   } else if (mapper == PMS_MAP_N16K) {
1154     xwrite(0x3ffe, 0);
1155     xwrite(0x7fff, 1);
1156     xwrite(0xbfff, 2);
1157   } else if (mapper == PMS_MAP_JANGGUN) {
1158     xwrite(0xfffe, 1);
1159     xwrite(0xffff, 2);
1160   } else if (mapper == PMS_MAP_XOR) {
1161     xwrite(0x2000, 0);
1162   } else if (mapper == PMS_MAP_CODEM) {
1163     xwrite(0x0000, 0);
1164     xwrite(0x4000, 1);
1165     xwrite(0x8000, 2);
1166   } else if (mapper == PMS_MAP_SEGA) {
1167     xwrite(0xfffc, 0);
1168     xwrite(0xfffd, 0);
1169     xwrite(0xfffe, 1);
1170     xwrite(0xffff, 2);
1171   } else if (mapper == PMS_MAP_32KBRAM) {
1172     xwrite(0x8000, 0);
1173   } else if (mapper == PMS_MAP_AUTO) {
1174     // pre-initialize Sega mapper to linear mapping (else state load may fail)
1175     Pico.ms.carthw[0xe] = 0x1;
1176     Pico.ms.carthw[0xf] = 0x2;
1177   }
1178 }
1179
1180 void PicoStateLoadedMS(void)
1181 {
1182   u8 mapper = Pico.ms.mapper;
1183   u8 zram_dff0[16]; // TODO xwrite also writes to zram :-/
1184   u8 carthw[16];
1185
1186   memcpy(zram_dff0, PicoMem.zram+0x1ff0, 16);
1187   memcpy(carthw, Pico.ms.carthw, 16);
1188   memset(Pico.ms.carthw, -1, 16);
1189   if (mapper == PMS_MAP_8KBRAM || mapper == PMS_MAP_32KBRAM) {
1190     u16 a = carthw[0] << 12;
1191     xwrite(a, *(unsigned char *)(PicoMem.vram+0x4000));
1192   } else if (mapper == PMS_MAP_MSX || mapper == PMS_MAP_NEMESIS) {
1193     xwrite(0x0000, carthw[0]);
1194     xwrite(0x0001, carthw[1]);
1195     xwrite(0x0002, carthw[2]);
1196     xwrite(0x0003, carthw[3]);
1197   } else if (mapper == PMS_MAP_KOREA) {
1198     xwrite(0xa000, carthw[0x0f]);
1199   } else if (mapper == PMS_MAP_N32K) {
1200     xwrite(0xffff, carthw[0x0f]);
1201   } else if (mapper == PMS_MAP_N16K) {
1202     xwrite(0x3ffe, carthw[0]);
1203     xwrite(0x7fff, carthw[1]);
1204     xwrite(0xbfff, carthw[2]);
1205   } else if (mapper == PMS_MAP_JANGGUN) {
1206     xwrite(0x4000, carthw[2]);
1207     xwrite(0x6000, carthw[3]);
1208     xwrite(0x8000, carthw[4]);
1209     xwrite(0xa000, carthw[5]);
1210   } else if (mapper == PMS_MAP_XOR) {
1211     xwrite(0x2000, carthw[0]);
1212   } else if (mapper == PMS_MAP_CODEM) {
1213     xwrite(0x0000, carthw[0]);
1214     xwrite(0x4000, carthw[1]);
1215     xwrite(0x8000, carthw[2]);
1216   } else if (mapper == PMS_MAP_SEGA) {
1217     xwrite(0xfffc, carthw[0x0c]);
1218     xwrite(0xfffd, carthw[0x0d]);
1219     xwrite(0xfffe, carthw[0x0e]);
1220     xwrite(0xffff, carthw[0x0f]);
1221   }
1222   memcpy(PicoMem.zram+0x1ff0, zram_dff0, 16);
1223   memcpy(Pico.ms.carthw, carthw, 16);
1224 }
1225
1226 void PicoFrameMS(void)
1227 {
1228   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
1229   int is_pal = Pico.m.pal;
1230   int lines = is_pal ? 313 : 262;
1231   int cycles_line = 228;
1232   int skip = PicoIn.skipFrame;
1233   int lines_vis = 192;
1234   int hint; // Hint counter
1235   int nmi;
1236   int y;
1237
1238   PsndStartFrame();
1239
1240   // for SMS the pause button generates an NMI, for GG ths is not the case
1241   nmi = (PicoIn.pad[0] >> 7) & 1;
1242   if ((PicoIn.AHW & PAHW_8BIT) == PAHW_SMS && !Pico.ms.nmi_state && nmi)
1243     z80_nmi();
1244   Pico.ms.nmi_state = nmi;
1245
1246   if ((pv->reg[0] & 6) == 6 && (pv->reg[1] & 0x18))
1247     lines_vis = (pv->reg[1] & 0x08) ? 240 : 224;
1248   PicoFrameStartSMS();
1249   hint = pv->reg[0x0a];
1250
1251   // SMS: xscroll:f3 sprovr,vint,   vcount:fc, hint:fd
1252   // GG:  xscroll:f5 sprovr,vint:fd vcount:fe, hint:ff
1253   for (y = 0; y < lines; y++)
1254   {
1255     Pico.t.z80c_line_start = Pico.t.z80c_aim;
1256
1257     // advance the line counter. It is set back at some point in the VBLANK so
1258     // that the line count in the active area (-32..lines+1) is contiguous.
1259     pv->v_counter = Pico.m.scanline = (u8)y;
1260     switch (is_pal ? -lines_vis : lines_vis) {
1261     case  192: if (y > 218) pv->v_counter = y - (lines-256); break;
1262     case  224: if (y > 234) pv->v_counter = y - (lines-256); break;
1263 /*  case  240: if (y > 242) pv->v_counter = y - (lines-256); break; ? */
1264     case -192: if (y > 242) pv->v_counter = y - (lines-256); break;
1265     case -224: if (y > 258) pv->v_counter = y - (lines-256); break;
1266     case -240: if (y > 266) pv->v_counter = y - (lines-256); break;
1267     }
1268
1269     // Parse sprites for the next line
1270     if (y < lines_vis)
1271       PicoParseSATSMS(y-1);
1272     else if (y > lines-32)
1273       PicoParseSATSMS(y-1-lines);
1274
1275     // take over status bits from previously rendered line TODO: cycle exact?
1276     pv->status |= sprites_status;
1277     sprites_status = 0;
1278
1279     // Interrupt handling. Simulate interrupt flagged and immediately reset in
1280     // same insn by flagging the irq, execute for 1 insn, then checking if the
1281     // irq is still pending. (GG Chicago, SMS Back to the Future III)
1282     pv->pending_ints &= ~2; // lost if not caught in the same line
1283     if (y <= lines_vis)
1284     {
1285       if (--hint < 0)
1286       {
1287         hint = pv->reg[0x0a];
1288         pv->pending_ints |= 2;
1289         z80_exec(Pico.t.z80c_cnt + 1);
1290
1291         if ((pv->reg[0] & 0x10) && (pv->pending_ints & 2)) {
1292           elprintf(EL_INTS, "hint");
1293           z80_int_assert(1);
1294         }
1295       }
1296     }
1297     else if (y == lines_vis + 1) {
1298       pv->pending_ints |= 1;
1299       z80_exec(Pico.t.z80c_cnt + 1);
1300
1301       if ((pv->reg[1] & 0x20) && (pv->pending_ints & 1)) {
1302         elprintf(EL_INTS, "vint");
1303         z80_int_assert(1);
1304       }
1305     }
1306     z80_exec(Pico.t.z80c_line_start + 12); // GG Madou 1, display off after line start
1307
1308     // render next line
1309     if (y < lines_vis && !skip)
1310       PicoLineSMS(y);
1311
1312     z80_exec(Pico.t.z80c_line_start + cycles_line);
1313   }
1314
1315   // end of frame updates
1316   tape_update(Pico.t.z80c_aim);
1317   tape_write(Pico.t.z80c_aim, -1);
1318   tape.cycle -= Pico.t.z80c_aim;
1319   tape.phase -= Pico.t.z80c_aim;
1320
1321   z80_resetCycles();
1322   PsndGetSamplesMS(lines);
1323 }
1324
1325 void PicoFrameDrawOnlyMS(void)
1326 {
1327   struct PicoVideo *pv = &Pico.video;
1328   int lines_vis = 192;
1329   int y;
1330
1331   if ((pv->reg[0] & 6) == 6 && (pv->reg[1] & 0x18))
1332     lines_vis = (pv->reg[1] & 0x08) ? 240 : 224;
1333   PicoFrameStartSMS();
1334
1335   for (y = 0; y < lines_vis; y++) {
1336     PicoParseSATSMS(y-1);
1337     PicoLineSMS(y);
1338   }
1339 }
1340
1341 // open tape file for reading (WAV and bitstream files)
1342 int PicoPlayTape(const char *fname)
1343 {
1344   struct tape *pt = &tape;
1345   const char *ext = strrchr(fname, '.');
1346   int rate;
1347
1348   if (pt->ftape) PicoCloseTape();
1349   pt->ftape = fopen(fname, "rb");
1350   if (pt->ftape == NULL) return 1;
1351   pt->mode = 'r';
1352
1353   pt->isbit = ext && ! memcmp(ext, ".bit", 4);
1354   if (! pt->isbit) {
1355     u8 hdr[44];
1356     int chans;
1357     fread(hdr, 1, sizeof(hdr), pt->ftape);
1358     // TODO add checks for WAV header...
1359     chans = hdr[22] | (hdr[23]<<8);
1360     rate  = hdr[24] | (hdr[25]<<8) | (hdr[26]<<16) | (hdr[27]<<24);
1361     pt->wavsample = 0;
1362     pt->fsize = chans*sizeof(s16);
1363   } else {
1364     rate = 1200;
1365     pt->bitsample = ' ';
1366     pt->fsize = 1;
1367   }
1368
1369   pt->cycles_sample = (Pico.m.pal ? OSC_PAL/15 : OSC_NTSC/15) / rate;
1370   pt->cycles_mult = (1LL<<32) / pt->cycles_sample;
1371   pt->cycle = Pico.t.z80c_aim;
1372   pt->phase = Pico.t.z80c_aim;
1373   pt->pause = 0;
1374   return 0;
1375 }
1376
1377 // open tape file for writing, and write WAV hdr (44KHz, mono, 16 bit samples)
1378 int PicoRecordTape(const char *fname)
1379 {
1380   const char *ext = strrchr(fname, '.');
1381   struct tape *pt = &tape;
1382   int rate, i;
1383
1384   if (pt->ftape) PicoCloseTape();
1385   pt->ftape = fopen(fname, "wb");
1386   if (pt->ftape == NULL) return 1;
1387   pt->mode = 'w';
1388
1389   pt->isbit = ext && ! memcmp(ext, ".bit", 4);
1390   if (! pt->isbit) {
1391     // WAV header "riffraff" for PCM 44KHz mono, 16 bit samples.
1392     u8 hdr[44] = { // file and data size updated on file close
1393       'R','I','F','F', 0,0,0,0, 'W','A','V','E',  // "RIFF", file size, "WAVE"
1394       // "fmt ", hdr size, type, chans, rate, bytes/sec,bytes/sample,bits/sample
1395       'f','m','t',' ', 16,0,0,0, 1,0, 1,0, 68,172,0,0, 136,88,1,0, 2,0, 16,0,
1396       'd','a','t','a', 0,0,0,0 };                 // "data", data size
1397
1398     rate = 44100;
1399     pt->wavsample = 0; // Marker for "don't write yet"
1400     pt->fsize = sizeof(s16);
1401
1402     fwrite(hdr, 1, sizeof(hdr), pt->ftape);
1403     for (i = 0; i < 44100; i++)
1404       fwrite(&pt->wavsample, 1, sizeof(s16), pt->ftape);
1405   } else {
1406     rate = 1200;
1407     pt->bitsample = ' '; // Marker for "don't write yet"
1408     for (i = 0; i < 1200; i++)
1409       fwrite(&pt->bitsample, 1, sizeof(u8), pt->ftape);
1410   }
1411
1412   pt->cycles_sample = (Pico.m.pal ? OSC_PAL/15 : OSC_NTSC/15) / rate;
1413   pt->cycles_mult = (1LL<<32) / pt->cycles_sample;
1414   pt->cycle = Pico.t.z80c_aim;
1415   pt->phase = Pico.t.z80c_aim;
1416   pt->pause = 0;
1417   return 0;
1418 }
1419
1420 void PicoCloseTape(void)
1421 {
1422   struct tape *pt = &tape;
1423   int i, le;
1424
1425   // if recording, write last data, and update length in header
1426   if (pt->mode == 'w') {
1427     if (! pt->isbit) {
1428       for (i = 0; i < 44100; i++)
1429         fwrite(&pt->wavsample, 1, sizeof(s16), pt->ftape);
1430       le = i = ftell(pt->ftape);
1431 #if ! CPU_IS_LE
1432       le = (u8)(le>>24) | ((u8)le<<24) | ((u8)(le>>16)<<8) | ((u8)(le>>8)<<16);
1433 #endif
1434       fseek(pt->ftape, 4, SEEK_SET);
1435       fwrite(&le, 1, 4, pt->ftape);
1436       le = i-44;
1437 #if ! CPU_IS_LE
1438       le = (u8)(le>>24) | ((u8)le<<24) | ((u8)(le>>16)<<8) | ((u8)(le>>8)<<16);
1439 #endif
1440       fseek(pt->ftape, 40, SEEK_SET);
1441       fwrite(&le, 1, 4, pt->ftape);
1442     } else {
1443       pt->bitsample = ' ';
1444       for (i = 0; i < 1200; i++)
1445         fwrite(&pt->bitsample, 1, sizeof(u8), pt->ftape);
1446     }
1447   }
1448
1449   if (pt->ftape) fclose(pt->ftape);
1450   pt->ftape = NULL;
1451 }
1452 // vim:ts=2:sw=2:expandtab