cd: fix cycle overflow issue
[picodrive.git] / pico / 32x / 32x.c
1 /*
2  * PicoDrive
3  * (C) notaz, 2009,2010,2013
4  *
5  * This work is licensed under the terms of MAME license.
6  * See COPYING file in the top-level directory.
7  */
8 #include "../pico_int.h"
9 #include "../sound/ym2612.h"
10 #include "../../cpu/sh2/compiler.h"
11
12 struct Pico32x Pico32x;
13 SH2 sh2s[2];
14
15 #define SH2_IDLE_STATES (SH2_STATE_CPOLL|SH2_STATE_VPOLL|SH2_STATE_SLEEP)
16
17 static int REGPARM(2) sh2_irq_cb(SH2 *sh2, int level)
18 {
19   if (sh2->pending_irl > sh2->pending_int_irq) {
20     elprintf_sh2(sh2, EL_32X, "ack/irl %d @ %08x",
21       level, sh2_pc(sh2));
22     return 64 + sh2->pending_irl / 2;
23   } else {
24     elprintf_sh2(sh2, EL_32X, "ack/int %d/%d @ %08x",
25       level, sh2->pending_int_vector, sh2_pc(sh2));
26     sh2->pending_int_irq = 0; // auto-clear
27     sh2->pending_level = sh2->pending_irl;
28     return sh2->pending_int_vector;
29   }
30 }
31
32 // MUST specify active_sh2 when called from sh2 memhandlers
33 void p32x_update_irls(SH2 *active_sh2, int m68k_cycles)
34 {
35   int irqs, mlvl = 0, slvl = 0;
36   int mrun, srun;
37
38   if (active_sh2 != NULL)
39     m68k_cycles = sh2_cycles_done_m68k(active_sh2);
40
41   // msh2
42   irqs = Pico32x.sh2irqs | Pico32x.sh2irqi[0];
43   while ((irqs >>= 1))
44     mlvl++;
45   mlvl *= 2;
46
47   // ssh2
48   irqs = Pico32x.sh2irqs | Pico32x.sh2irqi[1];
49   while ((irqs >>= 1))
50     slvl++;
51   slvl *= 2;
52
53   mrun = sh2_irl_irq(&msh2, mlvl, active_sh2 == &msh2);
54   if (mrun) {
55     p32x_sh2_poll_event(&msh2, SH2_IDLE_STATES, m68k_cycles);
56     if (active_sh2 == &msh2)
57       sh2_end_run(active_sh2, 1);
58   }
59
60   srun = sh2_irl_irq(&ssh2, slvl, active_sh2 == &ssh2);
61   if (srun) {
62     p32x_sh2_poll_event(&ssh2, SH2_IDLE_STATES, m68k_cycles);
63     if (active_sh2 == &ssh2)
64       sh2_end_run(active_sh2, 1);
65   }
66
67   elprintf(EL_32X, "update_irls: m %d/%d, s %d/%d", mlvl, mrun, slvl, srun);
68 }
69
70 // the mask register is inconsistent, CMD is supposed to be a mask,
71 // while others are actually irq trigger enables?
72 // TODO: test on hw..
73 void p32x_trigger_irq(SH2 *sh2, int m68k_cycles, unsigned int mask)
74 {
75   Pico32x.sh2irqs |= mask & P32XI_VRES;
76   Pico32x.sh2irqi[0] |= mask & (Pico32x.sh2irq_mask[0] << 3);
77   Pico32x.sh2irqi[1] |= mask & (Pico32x.sh2irq_mask[1] << 3);
78
79   p32x_update_irls(sh2, m68k_cycles);
80 }
81
82 void p32x_update_cmd_irq(SH2 *sh2, int m68k_cycles)
83 {
84   if ((Pico32x.sh2irq_mask[0] & 2) && (Pico32x.regs[2 / 2] & 1))
85     Pico32x.sh2irqi[0] |= P32XI_CMD;
86   else
87     Pico32x.sh2irqi[0] &= ~P32XI_CMD;
88
89   if ((Pico32x.sh2irq_mask[1] & 2) && (Pico32x.regs[2 / 2] & 2))
90     Pico32x.sh2irqi[1] |= P32XI_CMD;
91   else
92     Pico32x.sh2irqi[1] &= ~P32XI_CMD;
93
94   p32x_update_irls(sh2, m68k_cycles);
95 }
96
97 void Pico32xStartup(void)
98 {
99   elprintf(EL_STATUS|EL_32X, "32X startup");
100
101   // TODO: OOM handling
102   PicoAHW |= PAHW_32X;
103   sh2_init(&msh2, 0, &ssh2);
104   msh2.irq_callback = sh2_irq_cb;
105   sh2_init(&ssh2, 1, &msh2);
106   ssh2.irq_callback = sh2_irq_cb;
107
108   PicoMemSetup32x();
109   p32x_pwm_ctl_changed();
110   p32x_timers_recalc();
111
112   Pico32x.sh2_regs[0] = P32XS2_ADEN;
113   if (Pico.m.ncart_in)
114     Pico32x.sh2_regs[0] |= P32XS_nCART;
115
116   if (!Pico.m.pal)
117     Pico32x.vdp_regs[0] |= P32XV_nPAL;
118
119   rendstatus_old = -1;
120
121   emu_32x_startup();
122 }
123
124 #define HWSWAP(x) (((x) << 16) | ((x) >> 16))
125 void p32x_reset_sh2s(void)
126 {
127   elprintf(EL_32X, "sh2 reset");
128
129   sh2_reset(&msh2);
130   sh2_reset(&ssh2);
131   sh2_peripheral_reset(&msh2);
132   sh2_peripheral_reset(&ssh2);
133
134   // if we don't have BIOS set, perform it's work here.
135   // MSH2
136   if (p32x_bios_m == NULL) {
137     unsigned int idl_src, idl_dst, idl_size; // initial data load
138     unsigned int vbr;
139
140     // initial data
141     idl_src = HWSWAP(*(unsigned int *)(Pico.rom + 0x3d4)) & ~0xf0000000;
142     idl_dst = HWSWAP(*(unsigned int *)(Pico.rom + 0x3d8)) & ~0xf0000000;
143     idl_size= HWSWAP(*(unsigned int *)(Pico.rom + 0x3dc));
144     if (idl_size > Pico.romsize || idl_src + idl_size > Pico.romsize ||
145         idl_size > 0x40000 || idl_dst + idl_size > 0x40000 || (idl_src & 3) || (idl_dst & 3)) {
146       elprintf(EL_STATUS|EL_ANOMALY, "32x: invalid initial data ptrs: %06x -> %06x, %06x",
147         idl_src, idl_dst, idl_size);
148     }
149     else
150       memcpy(Pico32xMem->sdram + idl_dst, Pico.rom + idl_src, idl_size);
151
152     // GBR/VBR
153     vbr = HWSWAP(*(unsigned int *)(Pico.rom + 0x3e8));
154     sh2_set_gbr(0, 0x20004000);
155     sh2_set_vbr(0, vbr);
156
157     // checksum and M_OK
158     Pico32x.regs[0x28 / 2] = *(unsigned short *)(Pico.rom + 0x18e);
159     // program will set M_OK
160   }
161
162   // SSH2
163   if (p32x_bios_s == NULL) {
164     unsigned int vbr;
165
166     // GBR/VBR
167     vbr = HWSWAP(*(unsigned int *)(Pico.rom + 0x3ec));
168     sh2_set_gbr(1, 0x20004000);
169     sh2_set_vbr(1, vbr);
170     // program will set S_OK
171   }
172
173   msh2.m68krcycles_done = ssh2.m68krcycles_done = SekCyclesDone();
174 }
175
176 void Pico32xInit(void)
177 {
178   if (msh2.mult_m68k_to_sh2 == 0 || msh2.mult_sh2_to_m68k == 0)
179     Pico32xSetClocks(PICO_MSH2_HZ, 0);
180   if (ssh2.mult_m68k_to_sh2 == 0 || ssh2.mult_sh2_to_m68k == 0)
181     Pico32xSetClocks(0, PICO_MSH2_HZ);
182 }
183
184 void PicoPower32x(void)
185 {
186   memset(&Pico32x, 0, sizeof(Pico32x));
187
188   Pico32x.regs[0] = P32XS_REN|P32XS_nRES; // verified
189   Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] = P32XV_VBLK|P32XV_PEN;
190 }
191
192 void PicoUnload32x(void)
193 {
194   if (Pico32xMem != NULL)
195     plat_munmap(Pico32xMem, sizeof(*Pico32xMem));
196   Pico32xMem = NULL;
197   sh2_finish(&msh2);
198   sh2_finish(&ssh2);
199
200   PicoAHW &= ~PAHW_32X;
201 }
202
203 void PicoReset32x(void)
204 {
205   if (PicoAHW & PAHW_32X) {
206     p32x_trigger_irq(NULL, SekCyclesDone(), P32XI_VRES);
207     p32x_sh2_poll_event(&msh2, SH2_IDLE_STATES, 0);
208     p32x_sh2_poll_event(&ssh2, SH2_IDLE_STATES, 0);
209     p32x_pwm_ctl_changed();
210     p32x_timers_recalc();
211   }
212 }
213
214 static void p32x_start_blank(void)
215 {
216   if (Pico32xDrawMode != PDM32X_OFF && !PicoSkipFrame) {
217     int offs, lines;
218
219     pprof_start(draw);
220
221     offs = 8; lines = 224;
222     if ((Pico.video.reg[1] & 8) && !(PicoOpt & POPT_ALT_RENDERER)) {
223       offs = 0;
224       lines = 240;
225     }
226
227     // XXX: no proper handling of 32col mode..
228     if ((Pico32x.vdp_regs[0] & P32XV_Mx) != 0 && // 32x not blanking
229         (Pico.video.reg[12] & 1) && // 40col mode
230         (PicoDrawMask & PDRAW_32X_ON))
231     {
232       int md_bg = Pico.video.reg[7] & 0x3f;
233
234       // we draw full layer (not line-by-line)
235       PicoDraw32xLayer(offs, lines, md_bg);
236     }
237     else if (Pico32xDrawMode != PDM32X_32X_ONLY)
238       PicoDraw32xLayerMdOnly(offs, lines);
239
240     pprof_end(draw);
241   }
242
243   // enter vblank
244   Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] |= P32XV_VBLK|P32XV_PEN;
245
246   // FB swap waits until vblank
247   if ((Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] ^ Pico32x.pending_fb) & P32XV_FS) {
248     Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] &= ~P32XV_FS;
249     Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] |= Pico32x.pending_fb;
250     Pico32xSwapDRAM(Pico32x.pending_fb ^ 1);
251   }
252
253   p32x_trigger_irq(NULL, SekCyclesDone(), P32XI_VINT);
254   p32x_sh2_poll_event(&msh2, SH2_STATE_VPOLL, 0);
255   p32x_sh2_poll_event(&ssh2, SH2_STATE_VPOLL, 0);
256 }
257
258 void p32x_schedule_hint(SH2 *sh2, int m68k_cycles)
259 {
260   // rather rough, 32x hint is useless in practice
261   int after;
262
263   if (!((Pico32x.sh2irq_mask[0] | Pico32x.sh2irq_mask[1]) & 4))
264     return; // nobody cares
265   // note: when Pico.m.scanline is 224, SH2s might
266   // still be at scanline 93 (or so)
267   if (!(Pico32x.sh2_regs[0] & 0x80) && Pico.m.scanline > 224)
268     return;
269
270   after = (Pico32x.sh2_regs[4 / 2] + 1) * 488;
271   if (sh2 != NULL)
272     p32x_event_schedule_sh2(sh2, P32X_EVENT_HINT, after);
273   else
274     p32x_event_schedule(m68k_cycles, P32X_EVENT_HINT, after);
275 }
276
277 /* events */
278 static void fillend_event(unsigned int now)
279 {
280   Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] &= ~P32XV_nFEN;
281   p32x_sh2_poll_event(&msh2, SH2_STATE_VPOLL, now);
282   p32x_sh2_poll_event(&ssh2, SH2_STATE_VPOLL, now);
283 }
284
285 static void hint_event(unsigned int now)
286 {
287   p32x_trigger_irq(NULL, now, P32XI_HINT);
288   p32x_schedule_hint(NULL, now);
289 }
290
291 typedef void (event_cb)(unsigned int now);
292
293 /* times are in m68k (7.6MHz) cycles */
294 unsigned int p32x_event_times[P32X_EVENT_COUNT];
295 static unsigned int event_time_next;
296 static event_cb *p32x_event_cbs[P32X_EVENT_COUNT] = {
297   [P32X_EVENT_PWM]      = p32x_pwm_irq_event,
298   [P32X_EVENT_FILLEND]  = fillend_event,
299   [P32X_EVENT_HINT]     = hint_event,
300 };
301
302 // schedule event at some time 'after', in m68k clocks
303 void p32x_event_schedule(unsigned int now, enum p32x_event event, int after)
304 {
305   unsigned int when;
306
307   when = (now + after) | 1;
308
309   elprintf(EL_32X, "32x: new event #%u %u->%u", event, now, when);
310   p32x_event_times[event] = when;
311
312   if (event_time_next == 0 || CYCLES_GT(event_time_next, when))
313     event_time_next = when;
314 }
315
316 void p32x_event_schedule_sh2(SH2 *sh2, enum p32x_event event, int after)
317 {
318   unsigned int now = sh2_cycles_done_m68k(sh2);
319   int left_to_next;
320
321   p32x_event_schedule(now, event, after);
322
323   left_to_next = (event_time_next - now) * 3;
324   sh2_end_run(sh2, left_to_next);
325 }
326
327 static void p32x_run_events(unsigned int until)
328 {
329   int oldest, oldest_diff, time;
330   int i, diff;
331
332   while (1) {
333     oldest = -1, oldest_diff = 0x7fffffff;
334
335     for (i = 0; i < P32X_EVENT_COUNT; i++) {
336       if (p32x_event_times[i]) {
337         diff = p32x_event_times[i] - until;
338         if (diff < oldest_diff) {
339           oldest_diff = diff;
340           oldest = i;
341         }
342       }
343     }
344
345     if (oldest_diff <= 0) {
346       time = p32x_event_times[oldest];
347       p32x_event_times[oldest] = 0;
348       elprintf(EL_32X, "32x: run event #%d %u", oldest, time);
349       p32x_event_cbs[oldest](time);
350     }
351     else if (oldest_diff < 0x7fffffff) {
352       event_time_next = p32x_event_times[oldest];
353       break;
354     }
355     else {
356       event_time_next = 0;
357       break;
358     }
359   }
360
361   if (oldest != -1)
362     elprintf(EL_32X, "32x: next event #%d at %u",
363       oldest, event_time_next);
364 }
365
366 static inline void run_sh2(SH2 *sh2, int m68k_cycles)
367 {
368   int cycles, done;
369
370   pevt_log_sh2_o(sh2, EVT_RUN_START);
371   sh2->state |= SH2_STATE_RUN;
372   cycles = C_M68K_TO_SH2(*sh2, m68k_cycles);
373   elprintf_sh2(sh2, EL_32X, "+run %u %d @%08x",
374     sh2->m68krcycles_done, cycles, sh2->pc);
375
376   done = sh2_execute(sh2, cycles, PicoOpt & POPT_EN_DRC);
377
378   sh2->m68krcycles_done += C_SH2_TO_M68K(*sh2, done);
379   sh2->state &= ~SH2_STATE_RUN;
380   pevt_log_sh2_o(sh2, EVT_RUN_END);
381   elprintf_sh2(sh2, EL_32X, "-run %u %d",
382     sh2->m68krcycles_done, done);
383 }
384
385 // sync other sh2 to this one
386 // note: recursive call
387 void p32x_sync_other_sh2(SH2 *sh2, unsigned int m68k_target)
388 {
389   SH2 *osh2 = sh2->other_sh2;
390   int left_to_event;
391   int m68k_cycles;
392
393   if (osh2->state & SH2_STATE_RUN)
394     return;
395
396   m68k_cycles = m68k_target - osh2->m68krcycles_done;
397   if (m68k_cycles < 200)
398     return;
399
400   if (osh2->state & SH2_IDLE_STATES) {
401     osh2->m68krcycles_done = m68k_target;
402     return;
403   }
404
405   elprintf_sh2(osh2, EL_32X, "sync to %u %d",
406     m68k_target, m68k_cycles);
407
408   run_sh2(osh2, m68k_cycles);
409
410   // there might be new event to schedule current sh2 to
411   if (event_time_next) {
412     left_to_event = event_time_next - m68k_target;
413     left_to_event *= 3;
414     if (sh2_cycles_left(sh2) > left_to_event) {
415       if (left_to_event < 1)
416         left_to_event = 1;
417       sh2_end_run(sh2, left_to_event);
418     }
419   }
420 }
421
422 #define sync_sh2s_normal p32x_sync_sh2s
423 //#define sync_sh2s_lockstep p32x_sync_sh2s
424
425 /* most timing is in 68k clock */
426 void sync_sh2s_normal(unsigned int m68k_target)
427 {
428   unsigned int now, target, timer_cycles;
429   int cycles;
430
431   elprintf(EL_32X, "sh2 sync to %u", m68k_target);
432
433   if (!(Pico32x.regs[0] & P32XS_nRES)) {
434     msh2.m68krcycles_done = ssh2.m68krcycles_done = m68k_target;
435     return; // rare
436   }
437
438   now = msh2.m68krcycles_done;
439   if (CYCLES_GT(now, ssh2.m68krcycles_done))
440     now = ssh2.m68krcycles_done;
441   timer_cycles = now;
442
443   while (CYCLES_GT(m68k_target, now))
444   {
445     if (event_time_next && CYCLES_GE(now, event_time_next))
446       p32x_run_events(now);
447
448     target = m68k_target;
449     if (event_time_next && CYCLES_GT(target, event_time_next))
450       target = event_time_next;
451
452     while (CYCLES_GT(target, now))
453     {
454       elprintf(EL_32X, "sh2 exec to %u %d,%d/%d, flags %x", target,
455         target - msh2.m68krcycles_done, target - ssh2.m68krcycles_done,
456         m68k_target - now, Pico32x.emu_flags);
457
458       if (!(ssh2.state & SH2_IDLE_STATES)) {
459         cycles = target - ssh2.m68krcycles_done;
460         if (cycles > 0) {
461           run_sh2(&ssh2, cycles);
462
463           if (event_time_next && CYCLES_GT(target, event_time_next))
464             target = event_time_next;
465         }
466       }
467
468       if (!(msh2.state & SH2_IDLE_STATES)) {
469         cycles = target - msh2.m68krcycles_done;
470         if (cycles > 0) {
471           run_sh2(&msh2, cycles);
472
473           if (event_time_next && CYCLES_GT(target, event_time_next))
474             target = event_time_next;
475         }
476       }
477
478       now = target;
479       if (!(msh2.state & SH2_IDLE_STATES)) {
480         if (CYCLES_GT(now, msh2.m68krcycles_done))
481           now = msh2.m68krcycles_done;
482       }
483       if (!(ssh2.state & SH2_IDLE_STATES)) {
484         if (CYCLES_GT(now, ssh2.m68krcycles_done))
485           now = ssh2.m68krcycles_done;
486       }
487     }
488
489     p32x_timers_do(now - timer_cycles);
490     timer_cycles = now;
491   }
492
493   // advance idle CPUs
494   if (msh2.state & SH2_IDLE_STATES) {
495     if (CYCLES_GT(m68k_target, msh2.m68krcycles_done))
496       msh2.m68krcycles_done = m68k_target;
497   }
498   if (ssh2.state & SH2_IDLE_STATES) {
499     if (CYCLES_GT(m68k_target, ssh2.m68krcycles_done))
500       ssh2.m68krcycles_done = m68k_target;
501   }
502 }
503
504 #define STEP_68K 24
505
506 void sync_sh2s_lockstep(unsigned int m68k_target)
507 {
508   unsigned int mcycles;
509   
510   mcycles = msh2.m68krcycles_done;
511   if (ssh2.m68krcycles_done < mcycles)
512     mcycles = ssh2.m68krcycles_done;
513
514   while (mcycles < m68k_target) {
515     mcycles += STEP_68K;
516     sync_sh2s_normal(mcycles);
517   }
518 }
519
520 #define CPUS_RUN(m68k_cycles) do { \
521   if (PicoAHW & PAHW_MCD) \
522     pcd_run_cpus(m68k_cycles); \
523   else \
524     SekRunM68k(m68k_cycles); \
525   \
526   if ((Pico32x.emu_flags & P32XF_Z80_32X_IO) && Pico.m.z80Run \
527       && !Pico.m.z80_reset && (PicoOpt & POPT_EN_Z80)) \
528     PicoSyncZ80(SekCyclesDone()); \
529   if (Pico32x.emu_flags & (P32XF_68KCPOLL|P32XF_68KVPOLL)) \
530     p32x_sync_sh2s(SekCyclesDone()); \
531 } while (0)
532
533 #define PICO_32X
534 #define PICO_CD
535 #include "../pico_cmn.c"
536
537 void PicoFrame32x(void)
538 {
539   Pico.m.scanline = 0;
540
541   Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] &= ~P32XV_VBLK; // get out of vblank
542   if ((Pico32x.vdp_regs[0] & P32XV_Mx) != 0) // no forced blanking
543     Pico32x.vdp_regs[0x0a/2] &= ~P32XV_PEN; // no palette access
544
545   if (!(Pico32x.sh2_regs[0] & 0x80))
546     p32x_schedule_hint(NULL, SekCyclesDone());
547   p32x_sh2_poll_event(&msh2, SH2_STATE_VPOLL, 0);
548   p32x_sh2_poll_event(&ssh2, SH2_STATE_VPOLL, 0);
549
550   if (PicoAHW & PAHW_MCD)
551     pcd_prepare_frame();
552
553   PicoFrameStart();
554   PicoFrameHints();
555   sh2_drc_frame();
556
557   elprintf(EL_32X, "poll: %02x %02x %02x",
558     Pico32x.emu_flags & 3, msh2.state, ssh2.state);
559 }
560
561 // calculate multipliers against 68k clock (7670442)
562 // normally * 3, but effectively slower due to high latencies everywhere
563 // however using something lower breaks MK2 animations
564 void Pico32xSetClocks(int msh2_hz, int ssh2_hz)
565 {
566   float m68k_clk = (float)(OSC_NTSC / 7);
567   if (msh2_hz > 0) {
568     msh2.mult_m68k_to_sh2 = (int)((float)msh2_hz * (1 << CYCLE_MULT_SHIFT) / m68k_clk);
569     msh2.mult_sh2_to_m68k = (int)(m68k_clk * (1 << CYCLE_MULT_SHIFT) / (float)msh2_hz);
570   }
571   if (ssh2_hz > 0) {
572     ssh2.mult_m68k_to_sh2 = (int)((float)ssh2_hz * (1 << CYCLE_MULT_SHIFT) / m68k_clk);
573     ssh2.mult_sh2_to_m68k = (int)(m68k_clk * (1 << CYCLE_MULT_SHIFT) / (float)ssh2_hz);
574   }
575 }
576
577 void Pico32xStateLoaded(int is_early)
578 {
579   if (is_early) {
580     Pico32xMemStateLoaded();
581     return;
582   }
583
584   sh2s[0].m68krcycles_done = sh2s[1].m68krcycles_done = SekCyclesDone();
585   p32x_update_irls(NULL, SekCyclesDone());
586   p32x_pwm_state_loaded();
587   p32x_run_events(SekCyclesDone());
588 }
589
590 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab