platform ps2, handle audio similar to psp
[picodrive.git] / pico / 32x / pwm.c
index bde9795..6c66146 100644 (file)
+/*
+ * PicoDrive
+ * (C) notaz, 2009,2010,2013
+ * (C) irixxxx, 2019-2023
+ *
+ * This work is licensed under the terms of MAME license.
+ * See COPYING file in the top-level directory.
+ */
 #include "../pico_int.h"
 
-static int pwm_line_samples;
-static int pwm_cycles;
-static int pwm_mult;
-static int pwm_ptr;
-int pwm_frame_smp_cnt;
+static struct {
+  int cycles;
+  unsigned mult;
+  int ptr;
+  int irq_reload;
+  int doing_fifo;
+  int silent;
+  int irq_timer;
+  int irq_state;
+  short current[2];
+} pwm;
 
+enum { PWM_IRQ_LOCKED, PWM_IRQ_STOPPED, PWM_IRQ_LOW, PWM_IRQ_HIGH };
 
-void p32x_pwm_refresh(void)
+void p32x_pwm_ctl_changed(void)
 {
+  int control = Pico32x.regs[0x30 / 2];
   int cycles = Pico32x.regs[0x32 / 2];
-  int frame_samples;
+  int pwm_irq_opt = PicoIn.opt & POPT_PWM_IRQ_OPT;
 
   cycles = (cycles - 1) & 0x0fff;
-  if (cycles < 500) {
-    elprintf(EL_32X|EL_ANOMALY, "pwm: low cycle value: %d", cycles + 1);
-    cycles = 500;
+  pwm.cycles = cycles;
+
+  // supposedly we should stop FIFO when xMd is 0,
+  // but mars test disagrees
+  pwm.mult = 0;
+  if ((control & 0x0f) != 0)
+    pwm.mult = (0x10000<<8) / (cycles+1);
+
+  pwm.irq_timer = (control & 0x0f00) >> 8;
+  pwm.irq_timer = ((pwm.irq_timer - 1) & 0x0f) + 1;
+  pwm.irq_reload = pwm.irq_timer;
+  pwm.irq_state = pwm_irq_opt ? PWM_IRQ_STOPPED: PWM_IRQ_LOCKED;
+
+  if (Pico32x.pwm_irq_cnt <= 0)
+    Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
+}
+
+static void do_pwm_irq(SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
+{
+  p32x_trigger_irq(NULL, m68k_cycles, P32XI_PWM);
+
+  if (Pico32x.regs[0x30 / 2] & P32XP_RTP) {
+    p32x_event_schedule(m68k_cycles, P32X_EVENT_PWM, pwm.cycles / 3 + 1);
+    // note: might recurse
+    p32x_dreq1_trigger();
   }
-  pwm_cycles = cycles;
-  pwm_mult = 0x10000 / cycles;
-  if (Pico.m.pal)
-    frame_samples = OSC_PAL / 7 * 3 / 50 / cycles;
-  else
-    frame_samples = OSC_NTSC / 7 * 3 / 60 / cycles;
+}
 
-  pwm_line_samples = (frame_samples << 16) / scanlines_total;
+static int convert_sample(unsigned int v)
+{
+  if (v > pwm.cycles)
+    v = pwm.cycles;
+  return (v * pwm.mult >> 8) - 0x10000/2;
 }
 
-// irq for every sample??
-// FIXME: we need to hit more than once per line :(
-void p32x_pwm_irq_check(int new_line)
+#define consume_fifo(sh2, m68k_cycles) { \
+  int cycles_diff = ((m68k_cycles) * 3) - Pico32x.pwm_cycle_p; \
+  if (cycles_diff >= pwm.cycles) \
+    consume_fifo_do(sh2, m68k_cycles, cycles_diff); \
+}
+
+static void consume_fifo_do(SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles,
+  int sh2_cycles_diff)
 {
-  int tm = (Pico32x.regs[0x30 / 2] & 0x0f00) >> 8;
-  if (tm == 0)
-    return; // TODO: verify
-
-  if (new_line)
-    Pico32x.pwm_irq_sample_cnt += pwm_line_samples;
-  if (Pico32x.pwm_irq_sample_cnt >= (tm << 16)) {
-    Pico32x.pwm_irq_sample_cnt -= tm << 16;
-    Pico32x.sh2irqs |= P32XI_PWM;
-    p32x_update_irls();
+  struct Pico32xMem *mem = Pico32xMem;
+  unsigned short *fifo_l = mem->pwm_fifo[0];
+  unsigned short *fifo_r = mem->pwm_fifo[1];
+  int sum = 0;
+
+  if (pwm.cycles == 0 || pwm.doing_fifo)
+    return;
+
+  elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: consume %d/%d, %d,%d ptr %d",
+    m68k_cycles, sh2_cycles_diff, sh2_cycles_diff / pwm.cycles,
+    Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1], pwm.ptr);
+
+  // this is for recursion from dreq1 writes
+  pwm.doing_fifo = 1;
+
+  while (sh2_cycles_diff >= pwm.cycles)
+  {
+    sh2_cycles_diff -= pwm.cycles;
+
+    if (Pico32x.pwm_p[0] > 0) {
+      mem->pwm_index[0] = (mem->pwm_index[0]+1) % 4;
+      Pico32x.pwm_p[0]--;
+      pwm.current[0] = convert_sample(fifo_l[mem->pwm_index[0]]);
+      sum |= (u16)pwm.current[0];
+    }
+    if (Pico32x.pwm_p[1] > 0) {
+      mem->pwm_index[1] = (mem->pwm_index[1]+1) % 4;
+      Pico32x.pwm_p[1]--;
+      pwm.current[1] = convert_sample(fifo_r[mem->pwm_index[1]]);
+      sum |= (u16)pwm.current[1];
+    }
+
+    mem->pwm[pwm.ptr * 2    ] = pwm.current[0];
+    mem->pwm[pwm.ptr * 2 + 1] = pwm.current[1];
+    pwm.ptr = (pwm.ptr + 1) & (PWM_BUFF_LEN - 1);
+
+    if (--Pico32x.pwm_irq_cnt <= 0) {
+      Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
+      do_pwm_irq(sh2, m68k_cycles);
+    } else if (Pico32x.pwm_p[1] == 0 && pwm.irq_state >= PWM_IRQ_LOW) {
+      // buffer underrun. Reduce reload rate if above programmed setting.
+      if (pwm.irq_reload > pwm.irq_timer)
+        pwm.irq_reload--;
+      pwm.irq_state = PWM_IRQ_LOW;
+    }
   }
+  Pico32x.pwm_cycle_p = m68k_cycles * 3 - sh2_cycles_diff;
+  pwm.doing_fifo = 0;
+  if (sum != 0)
+    pwm.silent = 0;
+}
+
+static int p32x_pwm_schedule_(SH2 *sh2, unsigned int m68k_now)
+{
+  unsigned int pwm_now = m68k_now * 3;
+  int cycles_diff_sh2;
+
+  if (pwm.cycles == 0)
+    return 0;
+
+  cycles_diff_sh2 = pwm_now - Pico32x.pwm_cycle_p;
+  if (cycles_diff_sh2 >= pwm.cycles)
+    consume_fifo_do(sh2, m68k_now, cycles_diff_sh2);
+
+  if (!((Pico32x.sh2irq_mask[0] | Pico32x.sh2irq_mask[1]) & 1))
+    return 0; // masked by everyone
+
+  cycles_diff_sh2 = pwm_now - Pico32x.pwm_cycle_p;
+  return (Pico32x.pwm_irq_cnt * pwm.cycles
+           - cycles_diff_sh2) / 3 + 1;
+}
+
+void p32x_pwm_schedule(unsigned int m68k_now)
+{
+  int after = p32x_pwm_schedule_(NULL, m68k_now);
+  if (after != 0)
+    p32x_event_schedule(m68k_now, P32X_EVENT_PWM, after);
+}
+
+void p32x_pwm_schedule_sh2(SH2 *sh2)
+{
+  int after = p32x_pwm_schedule_(sh2, sh2_cycles_done_m68k(sh2));
+  if (after != 0)
+    p32x_event_schedule_sh2(sh2, P32X_EVENT_PWM, after);
 }
 
-unsigned int p32x_pwm_read16(unsigned int a)
+void p32x_pwm_sync_to_sh2(SH2 *sh2)
+{
+  int m68k_cycles = sh2_cycles_done_m68k(sh2);
+  consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
+}
+
+void p32x_pwm_irq_event(unsigned int m68k_now)
+{
+  p32x_pwm_schedule(m68k_now);
+}
+
+unsigned int p32x_pwm_read16(u32 a, SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
 {
   unsigned int d = 0;
-  int predict;
+
+  consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
 
   a &= 0x0e;
-  switch (a) {
-    case 0: // control
-    case 2: // cycle
-      return Pico32x.regs[(0x30 + a) / 2];
-
-    case 4: // L ch
-    case 6: // R ch
-    case 8: // MONO
-      predict = (pwm_line_samples * Pico.m.scanline) >> 16;
-      elprintf(EL_32X, "pwm: read status: ptr %d/%d, predict %d",
-        pwm_frame_smp_cnt, (pwm_line_samples * scanlines_total) >> 16, predict);
-      if (pwm_frame_smp_cnt > predict + 3)
+  switch (a/2) {
+    case 0/2: // control
+    case 2/2: // cycle
+      d = Pico32x.regs[(0x30 + a) / 2];
+      break;
+
+    case 4/2: // L ch
+      if (Pico32x.pwm_p[0] == 3)
         d |= P32XP_FULL;
-      else if (pwm_frame_smp_cnt == 0 || pwm_frame_smp_cnt < predict - 1)
+      else if (Pico32x.pwm_p[0] == 0)
+        d |= P32XP_EMPTY;
+      break;
+
+    case 6/2: // R ch
+    case 8/2: // MONO
+      if (Pico32x.pwm_p[1] == 3)
+        d |= P32XP_FULL;
+      else if (Pico32x.pwm_p[1] == 0)
         d |= P32XP_EMPTY;
       break;
   }
 
+  elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: r16 %02x %04x (p %d %d)",
+    m68k_cycles, a, d, Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1]);
   return d;
 }
 
-void p32x_pwm_write16(unsigned int a, unsigned int d)
+void p32x_pwm_write16(u32 a, unsigned int d, SH2 *sh2, unsigned int m68k_cycles)
 {
+  unsigned short *fifo;
+  int idx;
+
+  elprintf(EL_PWM, "pwm: %u: w16 %02x %04x (p %d %d)",
+    m68k_cycles, a & 0x0e, d, Pico32x.pwm_p[0], Pico32x.pwm_p[1]);
+
+  consume_fifo(sh2, m68k_cycles);
+
   a &= 0x0e;
-  if (a == 0) // control
-    Pico32x.regs[0x30 / 2] = d;
-  else if (a == 2) { // cycle
-    Pico32x.regs[0x32 / 2] = d & 0x0fff;
-    p32x_pwm_refresh();
-    Pico32x.pwm_irq_sample_cnt = 0; // resets?
-  }
-  else if (a <= 8) {
-    d &= 0x0fff;
-    if (d > pwm_cycles)
-      d = pwm_cycles;
-    d = (d - pwm_cycles / 2) * pwm_mult;
-
-    if       (a < 6) // L ch
-      Pico32xMem->pwm[pwm_ptr * 2] = d;
-    else if (a == 6) // R ch
-      Pico32xMem->pwm[pwm_ptr * 2 + 1] = d;
-    else             // MONO
-      Pico32xMem->pwm[pwm_ptr * 2] = Pico32xMem->pwm[pwm_ptr * 2 + 1] = d;
-
-    if (a >= 6) { // R or MONO
-      pwm_frame_smp_cnt++;
-      pwm_ptr = (pwm_ptr + 1) & (PWM_BUFF_LEN - 1);
-        elprintf(EL_32X, "pwm: smp_cnt %d, ptr %d, smp %x", pwm_frame_smp_cnt, pwm_ptr, d);
-    }
+  switch (a/2) {
+    case 0/2: // control
+      // avoiding pops..
+      if ((Pico32x.regs[0x30 / 2] & 0x0f) == 0)
+        Pico32xMem->pwm_fifo[0][0] = Pico32xMem->pwm_fifo[1][0] = 0;
+      Pico32x.regs[0x30 / 2] = d;
+      p32x_pwm_ctl_changed();
+      Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload; // ?
+      break;
+    case 2/2: // cycle
+      Pico32x.regs[0x32 / 2] = d & 0x0fff;
+      p32x_pwm_ctl_changed();
+      break;
+    case 8/2: // MONO
+    case 6/2: // R ch
+      fifo = Pico32xMem->pwm_fifo[1];
+      idx = Pico32xMem->pwm_index[1];
+      if (Pico32x.pwm_p[1] < 3) {
+        if (Pico32x.pwm_p[1] == 2 && pwm.irq_state >= PWM_IRQ_STOPPED) {
+          // buffer full. If there was no buffer underrun after last fill,
+          // try increasing reload rate to reduce IRQs
+          if (pwm.irq_reload < 3 && pwm.irq_state == PWM_IRQ_HIGH)
+            pwm.irq_reload ++;
+          pwm.irq_state = PWM_IRQ_HIGH;
+        }
+        Pico32x.pwm_p[1]++;
+      } else {
+        // buffer overflow. Some roms always fill the complete buffer even if
+        // reload rate is set below max. Lock reload rate to programmed setting.
+        pwm.irq_reload = pwm.irq_timer;
+        pwm.irq_state = PWM_IRQ_LOCKED;
+        idx = (idx+1) % 4;
+        Pico32xMem->pwm_index[1] = idx;
+      }
+      fifo[(idx+Pico32x.pwm_p[1]) % 4] = (d - 1) & 0x0fff;
+      if (a != 8) break; // fallthrough if MONO
+    case 4/2: // L ch
+      fifo = Pico32xMem->pwm_fifo[0];
+      idx = Pico32xMem->pwm_index[0];
+      if (Pico32x.pwm_p[0] < 3)
+        Pico32x.pwm_p[0]++;
+      else {
+        idx = (idx+1) % 4;
+        Pico32xMem->pwm_index[0] = idx;
+      }
+      fifo[(idx+Pico32x.pwm_p[0]) % 4] = (d - 1) & 0x0fff;
+      break;
   }
 }
 
-void p32x_pwm_update(int *buf32, int length, int stereo)
+void p32x_pwm_update(s32 *buf32, int length, int stereo)
 {
-  extern int pwm_ptr;
   short *pwmb;
   int step;
   int p = 0;
+  int xmd;
+
+  consume_fifo(NULL, SekCyclesDone());
 
-  if (pwm_ptr <= 16) // at least some samples..
+  xmd = Pico32x.regs[0x30 / 2] & 0x0f;
+  if (xmd == 0 || xmd == 0x06 || xmd == 0x09 || xmd == 0x0f)
+    goto out; // invalid?
+  if (pwm.silent)
     return;
 
-  step = (pwm_ptr << 16) / length; // FIXME: division..
+  step = (pwm.ptr << 16) / length;
   pwmb = Pico32xMem->pwm;
 
   if (stereo)
   {
-    while (length-- > 0) {
-      *buf32++ += pwmb[0];
-      *buf32++ += pwmb[1];
+    if (xmd == 0x05) {
+      // normal
+      while (length-- > 0) {
+        *buf32++ += pwmb[0];
+        *buf32++ += pwmb[1];
 
-      p += step;
-      pwmb += (p >> 16) * 2;
-      p &= 0xffff;
+        p += step;
+        pwmb += (p >> 16) * 2;
+        p &= 0xffff;
+      }
+    }
+    else if (xmd == 0x0a) {
+      // channel swap
+      while (length-- > 0) {
+        *buf32++ += pwmb[1];
+        *buf32++ += pwmb[0];
+
+        p += step;
+        pwmb += (p >> 16) * 2;
+        p &= 0xffff;
+      }
+    }
+    else {
+      // mono - LMD, RMD specify dst
+      if (xmd & 0x06) // src is R
+        pwmb++;
+      if (xmd & 0x0c) // dst is R
+        buf32++;
+      while (length-- > 0) {
+        *buf32 += *pwmb;
+
+        p += step;
+        pwmb += (p >> 16) * 2;
+        p &= 0xffff;
+        buf32 += 2;
+      }
     }
   }
   else
   {
+    // mostly unused
     while (length-- > 0) {
       *buf32++ += pwmb[0];
 
@@ -137,9 +335,27 @@ void p32x_pwm_update(int *buf32, int length, int stereo)
     }
   }
 
-  elprintf(EL_32X, "pwm_update: pwm_ptr %d, len %d, step %04x, done %d",
-    pwm_ptr, length, step, (pwmb - Pico32xMem->pwm) / 2);
+  elprintf(EL_PWM, "pwm_update: pwm.ptr %d, len %d, step %04x, done %d",
+    pwm.ptr, length, step, (pwmb - Pico32xMem->pwm) / 2);
+
+out:
+  pwm.ptr = 0;
+  pwm.silent = pwm.current[0] == 0 && pwm.current[1] == 0;
+}
 
-  pwm_ptr = 0;
+void p32x_pwm_state_loaded(void)
+{
+  int cycles_diff_sh2;
+
+  p32x_pwm_ctl_changed();
+
+  // for old savestates
+  cycles_diff_sh2 = Pico.t.m68c_cnt * 3 - Pico32x.pwm_cycle_p;
+  if (cycles_diff_sh2 >= pwm.cycles || cycles_diff_sh2 < 0) {
+    Pico32x.pwm_irq_cnt = pwm.irq_reload;
+    Pico32x.pwm_cycle_p = Pico.t.m68c_cnt * 3;
+    p32x_pwm_schedule(Pico.t.m68c_cnt);
+  }
 }
 
+// vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab