pico/32x/sh2soc.c

   1 /*
   2  * SH2 peripherals/"system on chip"
   3  * (C) notaz, 2013
   4  *
   5  * This work is licensed under the terms of MAME license.
   6  * See COPYING file in the top-level directory.
   7  *
   8  * rough fffffe00-ffffffff map:
   9  * e00-e05 SCI    serial communication interface
  10  * e10-e1a FRT    free-running timer
  11  * e60-e68 VCRx   irq vectors
  12  * e71-e72 DRCR   dma selection
  13  * e80-e83 WDT    watchdog timer
  14  * e91     SBYCR  standby control
  15  * e92     CCR    cache control
  16  * ee0     ICR    irq control
  17  * ee2     IPRA   irq priorities
  18  * ee4     VCRWDT WDT irq vectors
  19  * f00-f17 DIVU
  20  * f40-f7b UBC   user break controller
  21  * f80-fb3 DMAC
  22  * fe0-ffb BSC   bus state controller
  23  */
  24
  25 #include "../pico_int.h"
  26 #include "../memory.h"
  27
  28 // DMAC handling
  29 struct dma_chan {
  30   unsigned int sar, dar;  // src, dst addr
  31   unsigned int tcr;       // transfer count
  32   unsigned int chcr;      // chan ctl
  33   // -- dm dm sm sm  ts ts ar am  al ds dl tb  ta ie te de
  34   // ts - transfer size: 1, 2, 4, 16 bytes
  35   // ar - auto request if 1, else dreq signal
  36   // ie - irq enable
  37   // te - transfer end
  38   // de - dma enable
  39   #define DMA_AR (1 << 9)
  40   #define DMA_IE (1 << 2)
  41   #define DMA_TE (1 << 1)
  42   #define DMA_DE (1 << 0)
  43 };
  44
  45 struct dmac {
  46   struct dma_chan chan[2];
  47   unsigned int vcrdma0;
  48   unsigned int unknown0;
  49   unsigned int vcrdma1;
  50   unsigned int unknown1;
  51   unsigned int dmaor;
  52   // -- pr ae nmif dme
  53   // pr - priority: chan0 > chan1 or round-robin
  54   // ae - address error
  55   // nmif - nmi occurred
  56   // dme - DMA master enable
  57   #define DMA_DME  (1 << 0)
  58 };
  59
  60 static void dmac_te_irq(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
  61 {
  62   char *regs = (void *)sh2->peri_regs;
  63   struct dmac *dmac = (void *)(regs + 0x180);
  64   int level = PREG8(regs, 0xe2) & 0x0f; // IPRA
  65   int vector = (chan == &dmac->chan[0]) ?
  66                dmac->vcrdma0 : dmac->vcrdma1;
  67
  68   elprintf(EL_32XP, "dmac irq %d %d", level, vector);
  69   sh2_internal_irq(sh2, level, vector & 0x7f);
  70 }
  71
  72 static void dmac_transfer_complete(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
  73 {
  74   chan->chcr |= DMA_TE; // DMA has ended normally
  75
  76   p32x_sh2_poll_event(sh2, SH2_STATE_SLEEP, SekCyclesDone());
  77   if (chan->chcr & DMA_IE)
  78     dmac_te_irq(sh2, chan);
  79 }
  80
  81 static void dmac_transfer_one(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
  82 {
  83   u32 size, d;
  84
  85   size = (chan->chcr >> 10) & 3;
  86   switch (size) {
  87   case 0:
  88     d = p32x_sh2_read8(chan->sar, sh2);
  89     p32x_sh2_write8(chan->dar, d, sh2);
  90   case 1:
  91     d = p32x_sh2_read16(chan->sar, sh2);
  92     p32x_sh2_write16(chan->dar, d, sh2);
  93     break;
  94   case 2:
  95     d = p32x_sh2_read32(chan->sar, sh2);
  96     p32x_sh2_write32(chan->dar, d, sh2);
  97     break;
  98   case 3:
  99     d = p32x_sh2_read32(chan->sar + 0x00, sh2);
 100     p32x_sh2_write32(chan->dar + 0x00, d, sh2);
 101     d = p32x_sh2_read32(chan->sar + 0x04, sh2);
 102     p32x_sh2_write32(chan->dar + 0x04, d, sh2);
 103     d = p32x_sh2_read32(chan->sar + 0x08, sh2);
 104     p32x_sh2_write32(chan->dar + 0x08, d, sh2);
 105     d = p32x_sh2_read32(chan->sar + 0x0c, sh2);
 106     p32x_sh2_write32(chan->dar + 0x0c, d, sh2);
 107     chan->sar += 16; // always?
 108     if (chan->chcr & (1 << 15))
 109       chan->dar -= 16;
 110     if (chan->chcr & (1 << 14))
 111       chan->dar += 16;
 112     chan->tcr -= 4;
 113     return;
 114   }
 115   chan->tcr--;
 116
 117   size = 1 << size;
 118   if (chan->chcr & (1 << 15))
 119     chan->dar -= size;
 120   if (chan->chcr & (1 << 14))
 121     chan->dar += size;
 122   if (chan->chcr & (1 << 13))
 123     chan->sar -= size;
 124   if (chan->chcr & (1 << 12))
 125     chan->sar += size;
 126 }
 127
 128 // DMA trigger by SH2 register write
 129 static void dmac_trigger(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
 130 {
 131   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "DMA %08x->%08x, cnt %d, chcr %04x @%06x",
 132     chan->sar, chan->dar, chan->tcr, chan->chcr, sh2->pc);
 133   chan->tcr &= 0xffffff;
 134
 135   if (chan->chcr & DMA_AR) {
 136     // auto-request transfer
 137     while ((int)chan->tcr > 0)
 138       dmac_transfer_one(sh2, chan);
 139     dmac_transfer_complete(sh2, chan);
 140     return;
 141   }
 142
 143   // DREQ0 is only sent after first 4 words are written.
 144   // we do multiple of 4 words to avoid messing up alignment
 145   if ((chan->sar & ~0x20000000) == 0x00004012) {
 146     if (Pico32x.dmac0_fifo_ptr && (Pico32x.dmac0_fifo_ptr & 3) == 0) {
 147       elprintf(EL_32XP, "68k -> sh2 DMA");
 148       p32x_dreq0_trigger();
 149     }
 150     return;
 151   }
 152
 153   // DREQ1
 154   if ((chan->dar & 0xc7fffff0) == 0x00004030)
 155     return;
 156
 157   elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "unhandled DMA: "
 158     "%08x->%08x, cnt %d, chcr %04x @%06x",
 159     chan->sar, chan->dar, chan->tcr, chan->chcr, sh2->pc);
 160 }
 161
 162 // timer state - FIXME
 163 static int timer_cycles[2];
 164 static int timer_tick_cycles[2];
 165
 166 // timers
 167 void p32x_timers_recalc(void)
 168 {
 169   int cycles;
 170   int tmp, i;
 171
 172   // SH2 timer step
 173   for (i = 0; i < 2; i++) {
 174     tmp = PREG8(sh2s[i].peri_regs, 0x80) & 7;
 175     // Sclk cycles per timer tick
 176     if (tmp)
 177       cycles = 0x20 << tmp;
 178     else
 179       cycles = 2;
 180     timer_tick_cycles[i] = cycles;
 181     timer_cycles[i] = 0;
 182     elprintf(EL_32XP, "WDT cycles[%d] = %d", i, cycles);
 183   }
 184 }
 185
 186 void p32x_timers_do(unsigned int m68k_slice)
 187 {
 188   unsigned int cycles = m68k_slice * 3;
 189   int cnt, i;
 190
 191   // WDT timers
 192   for (i = 0; i < 2; i++) {
 193     void *pregs = sh2s[i].peri_regs;
 194     if (PREG8(pregs, 0x80) & 0x20) { // TME
 195       timer_cycles[i] += cycles;
 196       cnt = PREG8(pregs, 0x81);
 197       while (timer_cycles[i] >= timer_tick_cycles[i]) {
 198         timer_cycles[i] -= timer_tick_cycles[i];
 199         cnt++;
 200       }
 201       if (cnt >= 0x100) {
 202         int level = PREG8(pregs, 0xe3) >> 4;
 203         int vector = PREG8(pregs, 0xe4) & 0x7f;
 204         elprintf(EL_32XP, "%csh2 WDT irq (%d, %d)",
 205           i ? 's' : 'm', level, vector);
 206         sh2_internal_irq(&sh2s[i], level, vector);
 207         cnt &= 0xff;
 208       }
 209       PREG8(pregs, 0x81) = cnt;
 210     }
 211   }
 212 }
 213
 214 void sh2_peripheral_reset(SH2 *sh2)
 215 {
 216   memset(sh2->peri_regs, 0, sizeof(sh2->peri_regs)); // ?
 217   PREG8(sh2->peri_regs, 0x001) = 0xff; // SCI BRR
 218   PREG8(sh2->peri_regs, 0x003) = 0xff; // SCI TDR
 219   PREG8(sh2->peri_regs, 0x004) = 0x84; // SCI SSR
 220   PREG8(sh2->peri_regs, 0x011) = 0x01; // TIER
 221   PREG8(sh2->peri_regs, 0x017) = 0xe0; // TOCR
 222 }
 223
 224 // ------------------------------------------------------------------
 225 // SH2 internal peripheral memhandlers
 226 // we keep them in little endian format
 227
 228 u32 sh2_peripheral_read8(u32 a, SH2 *sh2)
 229 {
 230   u8 *r = (void *)sh2->peri_regs;
 231   u32 d;
 232
 233   a &= 0x1ff;
 234   d = PREG8(r, a);
 235
 236   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri r8  [%08x]       %02x @%06x",
 237     a | ~0x1ff, d, sh2_pc(sh2));
 238   return d;
 239 }
 240
 241 u32 sh2_peripheral_read16(u32 a, SH2 *sh2)
 242 {
 243   u16 *r = (void *)sh2->peri_regs;
 244   u32 d;
 245
 246   a &= 0x1ff;
 247   d = r[(a / 2) ^ 1];
 248
 249   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri r16 [%08x]     %04x @%06x",
 250     a | ~0x1ff, d, sh2_pc(sh2));
 251   return d;
 252 }
 253
 254 u32 sh2_peripheral_read32(u32 a, SH2 *sh2)
 255 {
 256   u32 d;
 257   a &= 0x1fc;
 258   d = sh2->peri_regs[a / 4];
 259
 260   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri r32 [%08x] %08x @%06x",
 261     a | ~0x1ff, d, sh2_pc(sh2));
 262   return d;
 263 }
 264
 265 static void sci_trigger(SH2 *sh2, u8 *r)
 266 {
 267   u8 *oregs;
 268
 269   if (!(PREG8(r, 2) & 0x20))
 270     return; // transmitter not enabled
 271   if ((PREG8(r, 4) & 0x80)) // TDRE - TransmitDataR Empty
 272     return;
 273
 274   oregs = (u8 *)sh2->other_sh2->peri_regs;
 275   if (!(PREG8(oregs, 2) & 0x10))
 276     return; // receiver not enabled
 277
 278   PREG8(oregs, 5) = PREG8(r, 3); // other.RDR = this.TDR
 279   PREG8(r, 4) |= 0x80;     // TDRE - TDR empty
 280   PREG8(oregs, 4) |= 0x40; // RDRF - RDR Full
 281
 282   // might need to delay these a bit..
 283   if (PREG8(r, 2) & 0x80) { // TIE - tx irq enabled
 284     int level = PREG8(oregs, 0x60) >> 4;
 285     int vector = PREG8(oregs, 0x64) & 0x7f;
 286     elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "SCI tx irq (%d, %d)",
 287       level, vector);
 288     sh2_internal_irq(sh2, level, vector);
 289   }
 290   // TODO: TEIE
 291   if (PREG8(oregs, 2) & 0x40) { // RIE - rx irq enabled
 292     int level = PREG8(oregs, 0x60) >> 4;
 293     int vector = PREG8(oregs, 0x63) & 0x7f;
 294     elprintf_sh2(sh2->other_sh2, EL_32XP, "SCI rx irq (%d, %d)",
 295       level, vector);
 296     sh2_internal_irq(sh2->other_sh2, level, vector);
 297   }
 298 }
 299
 300 void REGPARM(3) sh2_peripheral_write8(u32 a, u32 d, SH2 *sh2)
 301 {
 302   u8 *r = (void *)sh2->peri_regs;
 303   u8 old;
 304
 305   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri w8  [%08x]       %02x @%06x",
 306     a, d, sh2_pc(sh2));
 307
 308   a &= 0x1ff;
 309   old = PREG8(r, a);
 310
 311   switch (a) {
 312   case 0x002: // SCR - serial control
 313     if (!(PREG8(r, a) & 0x20) && (d & 0x20)) { // TE being set
 314       PREG8(r, a) = d;
 315       sci_trigger(sh2, r);
 316     }
 317     break;
 318   case 0x003: // TDR - transmit data
 319     break;
 320   case 0x004: // SSR - serial status
 321     d = (old & (d | 0x06)) | (d & 1);
 322     PREG8(r, a) = d;
 323     sci_trigger(sh2, r);
 324     return;
 325   case 0x005: // RDR - receive data
 326     break;
 327   case 0x010: // TIER
 328     if (d & 0x8e)
 329       elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "TIER: %02x", d);
 330     d = (d & 0x8e) | 1;
 331     break;
 332   case 0x017: // TOCR
 333     d |= 0xe0;
 334     break;
 335   }
 336   PREG8(r, a) = d;
 337 }
 338
 339 void REGPARM(3) sh2_peripheral_write16(u32 a, u32 d, SH2 *sh2)
 340 {
 341   u16 *r = (void *)sh2->peri_regs;
 342   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri w16 [%08x]     %04x @%06x",
 343     a, d, sh2_pc(sh2));
 344
 345   a &= 0x1ff;
 346
 347   // evil WDT
 348   if (a == 0x80) {
 349     if ((d & 0xff00) == 0xa500) { // WTCSR
 350       PREG8(r, 0x80) = d;
 351       p32x_timers_recalc();
 352     }
 353     if ((d & 0xff00) == 0x5a00) // WTCNT
 354       PREG8(r, 0x81) = d;
 355     return;
 356   }
 357
 358   r[(a / 2) ^ 1] = d;
 359 }
 360
 361 void sh2_peripheral_write32(u32 a, u32 d, SH2 *sh2)
 362 {
 363   u32 *r = sh2->peri_regs;
 364   u32 old;
 365
 366   elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "peri w32 [%08x] %08x @%06x",
 367     a, d, sh2_pc(sh2));
 368
 369   a &= 0x1fc;
 370   old = r[a / 4];
 371   r[a / 4] = d;
 372
 373   switch (a) {
 374     // division unit (TODO: verify):
 375     case 0x104: // DVDNT: divident L, starts divide
 376       elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "divide %08x / %08x",
 377         d, r[0x100 / 4]);
 378       if (r[0x100 / 4]) {
 379         signed int divisor = r[0x100 / 4];
 380                        r[0x118 / 4] = r[0x110 / 4] = (signed int)d % divisor;
 381         r[0x104 / 4] = r[0x11c / 4] = r[0x114 / 4] = (signed int)d / divisor;
 382       }
 383       else
 384         r[0x110 / 4] = r[0x114 / 4] = r[0x118 / 4] = r[0x11c / 4] = 0; // ?
 385       break;
 386     case 0x114:
 387       elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "divide %08x%08x / %08x @%08x",
 388         r[0x110 / 4], d, r[0x100 / 4], sh2_pc(sh2));
 389       if (r[0x100 / 4]) {
 390         signed long long divident = (signed long long)r[0x110 / 4] << 32 | d;
 391         signed int divisor = r[0x100 / 4];
 392         // XXX: undocumented mirroring to 0x118,0x11c?
 393         r[0x118 / 4] = r[0x110 / 4] = divident % divisor;
 394         divident /= divisor;
 395         r[0x11c / 4] = r[0x114 / 4] = divident;
 396         divident >>= 31;
 397         if ((unsigned long long)divident + 1 > 1) {
 398           //elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "divide overflow! @%08x", sh2_pc(sh2));
 399           r[0x11c / 4] = r[0x114 / 4] = divident > 0 ? 0x7fffffff : 0x80000000; // overflow
 400         }
 401       }
 402       else
 403         r[0x110 / 4] = r[0x114 / 4] = r[0x118 / 4] = r[0x11c / 4] = 0; // ?
 404       break;
 405   }
 406
 407   // perhaps starting a DMA?
 408   if (a == 0x1b0 || a == 0x18c || a == 0x19c) {
 409     struct dmac *dmac = (void *)&sh2->peri_regs[0x180 / 4];
 410     if (a == 0x1b0 && !((old ^ d) & d & DMA_DME))
 411       return;
 412     if (!(dmac->dmaor & DMA_DME))
 413       return;
 414
 415     if ((dmac->chan[0].chcr & (DMA_TE|DMA_DE)) == DMA_DE)
 416       dmac_trigger(sh2, &dmac->chan[0]);
 417     if ((dmac->chan[1].chcr & (DMA_TE|DMA_DE)) == DMA_DE)
 418       dmac_trigger(sh2, &dmac->chan[1]);
 419   }
 420 }
 421
 422 /* 32X specific */
 423 static void dreq0_do(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
 424 {
 425   unsigned short dreqlen = Pico32x.regs[0x10 / 2];
 426   int i;
 427
 428   // debug/sanity checks
 429   if (chan->tcr < dreqlen || chan->tcr > dreqlen + 4)
 430     elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq0: tcr0/len inconsistent: %d/%d",
 431       chan->tcr, dreqlen);
 432   // note: DACK is not connected, single addr mode should not be used
 433   if ((chan->chcr & 0x3f08) != 0x0400)
 434     elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq0: bad control: %04x", chan->chcr);
 435   if ((chan->sar & ~0x20000000) != 0x00004012)
 436     elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq0: bad sar?: %08x", chan->sar);
 437
 438   // HACK: assume bus is busy and SH2 is halted
 439   sh2->state |= SH2_STATE_SLEEP;
 440
 441   for (i = 0; i < Pico32x.dmac0_fifo_ptr && chan->tcr > 0; i++) {
 442     elprintf_sh2(sh2, EL_32XP, "dreq0 [%08x] %04x, dreq_len %d",
 443       chan->dar, Pico32x.dmac_fifo[i], dreqlen);
 444     p32x_sh2_write16(chan->dar, Pico32x.dmac_fifo[i], sh2);
 445     chan->dar += 2;
 446     chan->tcr--;
 447   }
 448
 449   if (Pico32x.dmac0_fifo_ptr != i)
 450     memmove(Pico32x.dmac_fifo, &Pico32x.dmac_fifo[i],
 451       (Pico32x.dmac0_fifo_ptr - i) * 2);
 452   Pico32x.dmac0_fifo_ptr -= i;
 453
 454   Pico32x.regs[6 / 2] &= ~P32XS_FULL;
 455   if (chan->tcr == 0)
 456     dmac_transfer_complete(sh2, chan);
 457   else
 458     sh2_end_run(sh2, 16);
 459 }
 460
 461 static void dreq1_do(SH2 *sh2, struct dma_chan *chan)
 462 {
 463   // debug/sanity checks
 464   if ((chan->chcr & 0xc308) != 0x0000)
 465     elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq1: bad control: %04x", chan->chcr);
 466   if ((chan->dar & ~0xf) != 0x20004030)
 467     elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq1: bad dar?: %08x\n", chan->dar);
 468
 469   dmac_transfer_one(sh2, chan);
 470   if (chan->tcr == 0)
 471     dmac_transfer_complete(sh2, chan);
 472 }
 473
 474 void p32x_dreq0_trigger(void)
 475 {
 476   struct dmac *mdmac = (void *)&msh2.peri_regs[0x180 / 4];
 477   struct dmac *sdmac = (void *)&ssh2.peri_regs[0x180 / 4];
 478
 479   elprintf(EL_32XP, "dreq0_trigger");
 480   if ((mdmac->dmaor & DMA_DME) && (mdmac->chan[0].chcr & 3) == DMA_DE) {
 481     dreq0_do(&msh2, &mdmac->chan[0]);
 482   }
 483   if ((sdmac->dmaor & DMA_DME) && (sdmac->chan[0].chcr & 3) == DMA_DE) {
 484     dreq0_do(&ssh2, &sdmac->chan[0]);
 485   }
 486 }
 487
 488 void p32x_dreq1_trigger(void)
 489 {
 490   struct dmac *mdmac = (void *)&msh2.peri_regs[0x180 / 4];
 491   struct dmac *sdmac = (void *)&ssh2.peri_regs[0x180 / 4];
 492   int hit = 0;
 493
 494   elprintf(EL_32XP, "dreq1_trigger");
 495   if ((mdmac->dmaor & DMA_DME) && (mdmac->chan[1].chcr & 3) == DMA_DE) {
 496     dreq1_do(&msh2, &mdmac->chan[1]);
 497     hit = 1;
 498   }
 499   if ((sdmac->dmaor & DMA_DME) && (sdmac->chan[1].chcr & 3) == DMA_DE) {
 500     dreq1_do(&ssh2, &sdmac->chan[1]);
 501     hit = 1;
 502   }
 503
 504   // debug
 505 #if (EL_LOGMASK & (EL_32XP|EL_ANOMALY))
 506   {
 507     static int miss_count;
 508     if (!hit) {
 509       if (++miss_count == 4)
 510         elprintf(EL_32XP|EL_ANOMALY, "dreq1: nobody cared");
 511     }
 512     else
 513       miss_count = 0;
 514   }
 515 #endif
 516   (void)hit;
 517 }
 518
 519 // vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab