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Up to [Isaki's NoNo m68k/m88k emulator] / nono / vm|
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nono 1.7.0
//
// nono
// Copyright (C) 2020 nono project
// Licensed under nono-license.txt
//
//
// LUNA ビットマッププレーン
//
// SX-9100 のほうはこう書いてあってこっちが正しいようだ。
// +00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
// b100 |RF|RF|RF|RF|BS| |共 通 B M P|プレーン#0 |
// b110 |プレーン#1 |プレーン#2 |プレーン#3 |プレーン#4 |
// b120 |プレーン#5 |プレーン#6 |プレーン#7 |FC| |
// b130 |F0| |F1| |F2| |F3| |
// b140 |F4| |F5| |F6| |F7| |
//
// SX-7100 のほうはこう書いてあるがこうはなっていないようだ。
// +00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f
// b100 |RF| |BS| |共 通 B M P|FC| |
// b110 |プレーン#0 |プレーン#1 |プレーン#2 |プレーン#3 |
// b120 |プレーン#4 |プレーン#5 |プレーン#6 |プレーン#7 |
// b130 |F0| |F1| |F2| |F3| |
// b140 |F4| |F5| |F6| |F7| |
//
// RF: RFCNT (4バイト)。b100'0000 から b104'0000 の手前までこの1ポートのミラー。
// BS: BMSEL (4バイト)。こっちは未確認だがたぶん RFCNT と同じ?
// FC: 共通ファンクションセット
// Fn: プレーン#n ファンクションセット
// 1区画が 64KB。空白のところは未調査。
// 未装着のプレーン(#4..#7とか)は 0xff が読めるようだ。
// ファンクションセットが 64バイトで折り返してるか未調査だが、
// b130'0000 も b133'0000 も 0xff が読めるのでこの範囲全域でミラーかも。
// b150'0000 以降(b1ff'ffffまで) は BUSERR のようだ。
// Lunafb の VRAM はロングワード単位でホストバイトオーダ配置なので、
// バイトアクセス、ワードアクセス時は HLB(), HLW() マクロを使用のこと。
#include "lunafb.h"
#include "bt45x.h"
#include "builtinrom.h"
#include "busio.h"
#include "monitor.h"
#include "mpu.h"
// コンストラクタ
LunafbDevice::LunafbDevice()
: inherited(2048, 1024)
{
SetName("Lunafb");
ClearAlias();
AddAlias("Lunafb");
monitor = gMonitorManager->Regist(ID_MONITOR_LUNAVC, this);
monitor->SetCallback(&LunafbDevice::MonitorScreen);
monitor->SetSize(39, 11);
}
// デストラクタ
LunafbDevice::~LunafbDevice()
{
}
// 初期化
bool
LunafbDevice::Init()
{
if (inherited::Init() == false) {
return false;
}
auto bt45x = GetBT45xDevice();
nplane = bt45x->GetPlaneCount();
plane_end = plane0base + 0x40000 * nplane;
fcset_end = fcset0base + 0x40000 * nplane;
// プレーン数によってメモリを確保
size_t memsize = 0x40000 * nplane;
mem.reset(new(std::nothrow) uint8 [memsize]);
if ((bool)mem == false) {
warnx("Could not allocate %zu bytes at %s", memsize, __method__);
return false;
}
// ホストパレットを取得。
palette = &(bt45x->GetHostPalette())[0];
// XXX とりあえず RAM と同じウェイトを入れておく (未調査)
wait = busdata::Wait(1 * mpu->GetClock_tsec());
return true;
}
// 電源オン/リセット
void
LunafbDevice::ResetHard(bool poweron)
{
inherited::ResetHard(poweron);
if (poweron) {
// XXX 実際は不定値だと思うけど、観測手段がないのでとりあえず。
memset(&mem[0], 0xff, 0x40000 * nplane);
}
// 厳密にどの時点でリセットされるのかは知らないけど
bmsel = 0;
// XXX 初期値の観測は困難なので適当
rfcnt = 0;
xscroll = 0;
yscroll = 0;
for (int i = 0; i < MAX_PLANES; i++) {
fcset[i] = ROP::THRU;
fcmask[i] = 0xffffffff;
}
}
busdata
LunafbDevice::Read(busaddr addr)
{
uint32 paddr = addr.Addr();
busdata data;
if (plane0base <= paddr && paddr < plane_end) {
// プレーンの読み出し
data = *(uint32 *)&mem[(paddr & ~3U) - plane0base];
} else {
// 残りは書き込み専用または不在
putlog(1, "Read not-readable $%08x", paddr);
data = 0xffffffff;
}
data |= wait;
data |= BusData::Size4;
return data;
}
busdata
LunafbDevice::Write(busaddr addr, uint32 data)
{
uint32 paddr = addr.Addr();
// RFCNT と BMSEL だけバスの処理が別。というよりバスの観点から言えば
// 本来別デバイスだが便宜上同じデバイスに同居している感じ。
if (paddr < 0xb1080000) {
return WriteReg(addr, data);
}
uint32 reqsize = addr.GetSize();
// 3バイトアクセスは面倒なので回避して .B/.W/.L に整列させる。
uint32 datasize;
if (reqsize == 4 && (paddr & 3U) == 0) {
datasize = 4;
} else {
datasize = std::min(2 - (paddr & 1U), reqsize);
}
data >>= (reqsize - datasize) * 8;
if (paddr < plane0base) {
// 共通ビットマッププレーン
if (datasize == 4) {
WriteCommonBitmap32(paddr, data);
} else if (datasize == 2) {
WriteCommonBitmap16(paddr, data);
} else {
WriteCommonBitmap8(paddr, data);
}
} else if (__predict_true(paddr < plane_end)) {
// 存在するビットマッププレーン
uint32 reladdr = paddr - plane0base;
uint plane = reladdr / 0x40000;
uint32 offset = reladdr % 0x40000;
putlog(3, "Plane%u $%08x <- $%0*x", plane, paddr, datasize * 2, data);
if (datasize == 4) {
WritePlane32(plane, offset, data);
} else if (datasize == 2) {
WritePlane16(plane, offset, data);
} else {
WritePlane8(plane, offset, data);
}
SetDirty(offset);
} else if (__predict_false(paddr < plane7end)) {
// HW 設定によっては存在しないプレーン
uint32 reladdr = paddr - plane0base;
uint plane = reladdr / 0x40000;
putlog(3, "Not-equipped Plane%u $%08x <- $%0*x",
plane, paddr, datasize * 2, data);
} else if (paddr < 0xb1300000) {
// 共通ファンクションセット
// XXX ワード、バイトアクセスはどうなる?
uint rop = (paddr & 0x3f) / 4;
putlog(2, "Common FCSet $%08x <- $%0*x (%s)",
paddr, datasize * 2, data, RopStr(rop));
WriteCommonFCSet(rop, data);
} else if (__predict_true(paddr < fcset_end)) {
// 存在するファンクションセット
// XXX ワード、バイトアクセスはどうなる?
uint plane = (paddr - 0xb1300000) / 0x40000;
uint rop = (paddr & 0x3f) / 4;
putlog(2, "FCSet%u $%08x <- $%0*x (%s)",
plane, paddr, datasize * 2, data, RopStr(rop));
fcset[plane] = rop;
fcmask[plane] = data;
} else if (paddr < fcset7end) {
// HW 設定によっては存在しないファンクションセット
uint plane = (paddr - 0xb1300000) / 0x40000;
putlog(3, "Not-equipped FCSet%u $%08x <- $%0*x",
plane, paddr, datasize * 2, data);
} else {
// 残りは全部空きのはずだが挙動未調査。
putlog(0, "$%08x <- $%0*x (NOT IMPLEMENTED)",
paddr, datasize * 2, data);
}
busdata r = wait;
r |= busdata::Size(datasize);
return r;
}
busdata
LunafbDevice::WriteReg(busaddr addr, uint32 data)
{
// RFCNT レジスタ部分は BusIO_L, NPORT=1 相当。
//
// LUNA-88K PROM で `cw b1040000 0` した後、
// `cs b1040000 0100` (RFCNT の上位ワードに $0100 を書き込む) を実行する
// と、垂直位置だけが変わる。RFCNT は上位ワードの下位 8 ビットが水平
// スクロール位置、下位ワードの下位 10 ビットが垂直スクロール位置なので、
// ロングワード全体に $0100'0100 を $00ff'03ff でマスクした結果の
// $0000'0100 が書き込まれたことになる。
// m88200 のデータバスへの置き方と、このポートがロングワード固定で DBE*
// を細かくデコードしていないとすれば辻褄が合う。
// 同様に `cs b1040002 0020` を実行すると LUNA-88K 実機では垂直位置と
// ともに水平位置も変わる。
//
// BMSEL レジスタ部分は確認が難しいけどたぶん同じだと思うことにする。
data = BusIO::DataMultiplexer_Write_L(addr, data);
if (addr.Addr() < 0xb1040000) {
// RFCNT
WriteRFCNT(data);
} else {
// BMSEL
bmsel = data & ((1U << nplane) - 1);
putlog(1, "BMSEL <- $%08x", data);
}
busdata r = wait;
r |= BusData::Size4;
return r;
}
busdata
LunafbDevice::Peek1(uint32 addr)
{
if (plane0base <= addr && addr < plane_end) {
// プレーンの読み出し
return mem[HLB(addr - plane0base)];
}
// 残りは書き込み専用
return 0xff;
}
bool
LunafbDevice::Poke1(uint32 addr, uint32 data)
{
// 通常プレーンのみ越権書き込み可能とする?
if (plane0base <= addr && addr < plane_end) {
if ((int32)data >= 0) {
uint32 reladdr = addr - plane0base;
uint32 offset = reladdr % 0x40000;
// ROP の影響は受けずにメモリの内容を変更
mem[HLB(reladdr)] = data;
// この場合も画面を更新する
SetDirty(offset);
}
return true;
}
return false;
}
void
LunafbDevice::MonitorScreen(Monitor *, TextScreen& screen)
{
int i;
screen.Clear();
// 0 1 2 3 4
// 012345678901234567890123456789012345678901
// RFCNT: $12345678 (X=-123dot, Y=1023dot)
//
// BMSEL=$4 ROP Mask
// Plane#0 Sel THRU $ffffffff
screen.Print(0, 0, "RFCNT: $%08x (X=%4ddot, Y=%4ddot)",
rfcnt, xscroll, yscroll);
screen.Print(2, 2, "BMSEL=$%02x ROP Mask", bmsel);
for (i = 0; i < nplane; i++) {
screen.Print(0, 3 + i, "Plane#%u %s %s $%08x",
i,
(bmsel & (1U << i)) ? "Sel" : "---",
RopStr(fcset[i]), fcmask[i]);
}
for (; i < MAX_PLANES; i++) {
screen.Print(0, 3 + i, TA::Disable, "Plane#%u (Not installed)", i);
}
}
// offset の位置に対応する更新フラグを立てる。
// offset はプレーン先頭からのバイトオフセット。
inline void
LunafbDevice::SetDirty(uint32 offset)
{
// VRAM は横 2048 ドット(256バイト) x 縦 1024 ドット。
//
// 1 0
// 4 3 2 1 0 f e d c b a 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
// +-----------+-------+-------+-------+-----+
// VRAM | Y座標 (1024dot) | X (256byte) : 8bit|
// +-----------+-------+-------+-------+-----+
// : :
// +-------------------+
// Dirty | |
// +-------------------+
// 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
// 更新フラグはラスタ単位
uint y = (offset >> 8);
dirty.line[y] = true;
}
// X 方向にはみ出したときに対応する仮想画面の Y 座標を返す。
int
LunafbDevice::GetWrapY(int y) const
{
// Lunafb の VRAM は、はみ出すと 256 ラスタ先のラスタの先頭から
// 表示されるようだ。
return (y + 256) % 1024;
}
// RFCNT への書き込み
void
LunafbDevice::WriteRFCNT(uint32 data)
{
// レジスタ値
rfcnt = data;
// 水平オフセットを計算。
// レジスタに設定できる値は 0..255 で、何ピクセル目から表示を開始するかを
// 4 ピクセル単位で指定するもの。
// ただし、実際に表示されるのは、(4ピクセル単位で) 設定値 +9 の位置から
// (謎資料には 8 (というか -8) と書いてあるが実測は +9 のようだ)。
// 設定値が 0 の時 X=36 ピクセル目から 1315 ピクセル目までを表示。
// :
// 設定値が 183 の時 X=768 ピクセル目から 2047 ピクセル目までを表示。
// これが正常に表示できる範囲となる。
// 184 以降を指定すると、右のはみ出る部分 (2048 ピクセル目以降に相当) は
// 256 ラスタ先の X=0 からのデータが描画される (GetWrapY() 参照)。
// 表示開始位置は設定値に必ず +9 (*4 [pixel]) されるため、X=0..35 の
// ピクセルを (折り返しにより Y がずれた位置に見えることを除けば)
// まともに表示する方法はない。まじかよ。
xscroll = (rfcnt >> 16) & 0xff;
xscroll = (xscroll + 9) * 4;
// ラスタ(垂直)カウンタ。
// XXX 26 は実際には CRTC2 によるパラメータ
yscroll = (rfcnt + 26) & 0x3ff;
// 全画面更新
Invalidate();
putlog(1, "RFCNT <- $%08x (H=%ddot, V=%ddot)", data, xscroll, yscroll);
}
// 共通ビットマッププレーン バイト書き込み
void
LunafbDevice::WriteCommonBitmap8(uint32 addr, uint32 data)
{
uint32 offset = addr - 0xb1080000;
putlog(2, "Common Plane $%08x <- $%02x", addr, data);
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
if ((bmsel & (1U << i))) {
WritePlane8(i, offset, data);
}
}
SetDirty(offset);
}
// 共通ビットマッププレーン ワード書き込み
void
LunafbDevice::WriteCommonBitmap16(uint32 addr, uint32 data)
{
uint32 offset = addr - 0xb1080000;
putlog(2, "Common Plane $%08x <- $%04x", addr, data);
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
if ((bmsel & (1U << i))) {
WritePlane16(i, offset, data);
}
}
SetDirty(offset);
}
// 共通ビットマッププレーン ロング書き込み
void
LunafbDevice::WriteCommonBitmap32(uint32 addr, uint32 data)
{
uint32 offset = addr - 0xb1080000;
putlog(2, "Common Plane $%08x <- $%08x", addr, data);
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
if ((bmsel & (1U << i))) {
WritePlane32(i, offset, data);
}
}
SetDirty(offset);
}
// 共通ファンクションセット設定
void
LunafbDevice::WriteCommonFCSet(uint rop, uint32 data)
{
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
if ((bmsel & (1U << i))) {
fcset[i] = rop;
fcmask[i] = data;
}
}
}
// 現在の VRAM の値 vram と、書き込まれた値 data から
// 演算後 VRAM に書き戻すことになる値を返す。
// ここではマスクはまだ評価しない。
/*static*/ uint32
LunafbDevice::RasterOp(uint rop, uint32 vram, uint32 data)
{
switch (rop) {
case ROP::ZERO:
vram = 0;
break;
case ROP::AND1:
vram = vram & data;
break;
case ROP::AND2:
vram = vram & ~data;
break;
case ROP::cmd:
{
// 使用不可。本当はここにシリアルモード変更コマンドがあるらしい。
// ログを出すためにはインスタンスが必要だが、普段は static 関数で
// 十分なので、ログを出す時だけグローバルインスタンスを参照する。
auto planevram = GetPlaneVRAMDevice();
if (planevram->loglevel >= 0) {
planevram->putlogn("ROP 3 is used");
}
break;
}
case ROP::AND3:
vram = ~vram & data;
break;
case ROP::THRU:
vram = data;
break;
case ROP::EOR:
vram = vram ^ data;
break;
case ROP::OR1:
vram = vram | data;
break;
case ROP::NOR:
vram = ~vram & ~data;
break;
case ROP::ENOR:
vram = (vram & data) | (~vram & ~data);
break;
case ROP::INV1:
vram = ~data;
break;
case ROP::OR2:
vram = vram | ~data;
break;
case ROP::INV2:
vram = ~vram;
break;
case ROP::OR3:
vram = ~vram | data;
break;
case ROP::NAND:
vram = ~vram | ~data;
break;
case ROP::ONE:
vram = 0xffffffff;
break;
default:
VMPANIC("corrupted rop=%u", rop);
}
return vram;
}
// ROP 文字列を返す
const char *
LunafbDevice::RopStr(uint rop)
{
static const char * ropstr[] = {
"ZERO",
"AND1",
"AND2",
"(3)",
"AND3",
"THRU", // THROUGH
"EOR",
"OR1",
"NOR",
"ENOR",
"INV1",
"OR2",
"INV2",
"OR3",
"NAND",
"ONE",
};
return ropstr[rop];
}
// 個別プレーンへのバイト書き込み
// (dirty は変更しない)
void
LunafbDevice::WritePlane8(uint plane, uint32 offset, uint32 data)
{
uint32 memoffset = plane * 0x40000 + offset;
uint32 vram;
uint32 mask;
vram = mem[HLB(memoffset)];
data = RasterOp(fcset[plane], vram, data);
mask = fcmask[plane] >> (24 - (memoffset & 3) * 8);
mem[HLB(memoffset)] = (data & mask) | (vram & ~mask);
}
// 個別プレーンへのワード書き込み
// (dirty は変更しない)
void
LunafbDevice::WritePlane16(uint plane, uint32 offset, uint32 data)
{
uint32 memoffset = plane * 0x40000 + offset;
uint32 vram;
uint32 mask;
vram = *(uint16 *)&mem[HLW(memoffset)];
data = RasterOp(fcset[plane], vram, data);
if ((memoffset & 2) == 0) {
// 上位ワード
mask = fcmask[plane] >> 16;
} else {
// 下位ワード
mask = fcmask[plane];
}
*(uint16 *)&mem[HLW(memoffset)] = (data & mask) | (vram & ~mask);
}
// 個別プレーンへのロングワード書き込み
// (dirty は変更しない)
void
LunafbDevice::WritePlane32(uint plane, uint32 offset, uint32 data)
{
uint32 memoffset = plane * 0x40000 + offset;
uint32 vram;
uint32 mask;
vram = *(uint32 *)&mem[memoffset];
data = RasterOp(fcset[plane], vram, data);
mask = fcmask[plane];
*(uint32 *)&mem[memoffset] = (data & mask) | (vram & ~mask);
}
// (x, y) 位置のピクセル情報を screen に描画。(ビットマップモニタの情報欄)
void
LunafbDevice::UpdateInfo(TextScreen& screen, int x, int y) const
{
screen.Clear();
//0 1 2 3 4 5 6
//012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789012345
//X=1024 Y=2024: (P0) $b10c0000: $00 (%00000000) ColorCode=$d
screen.Puts(0, 0, "X= Y=");
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
screen.Print(15, i, "(P%u)", i);
}
// カーソルが範囲外ならここまで。
if (x < 0) {
return;
}
screen.Print(2, 0, "%4d Y=%4d", x, y);
// 1プレーン内のバイトオフセット
uint32 planeoffset = ((uint)y * 256) + ((uint)x / 8);
uint cc = 0;
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
// プレーン0先頭からのバイトオフセット
uint32 totaloffset = 0x40000 * i + planeoffset;
uint8 data = mem[HLB(totaloffset)];
screen.Print(15, i, "(P%u) $%08x: $%02x (%%",
i, plane0base + totaloffset, data);
// ビットパターン
for (int m = 0x80; m != 0; m >>= 1) {
screen.Putc((data & m) ? '1' : '0');
}
screen.Putc(')');
// カーソル位置をハイライト
screen.Locate(37 + (x % 8), i);
screen.SetAttr(TA::Em);
// カラーコードを計算
if ((data & (0x80U >> (x % 8))) != 0) {
cc |= (1U << i);
}
}
screen.Print(47, 0, "ColorCode=$%x", cc);
}
// エミュレータによる画面出力
//
// VM 内からの操作ではなく、エミュレータ本体から画面を操作する
// エミュレーション ROM によるモニタコンソール用の機能。
// サービスを使いたい側 (EmuROM など) は EmuInitScreen() をコールすると
// (現在のパレットのまま) 画面をクリアする。
// 以降は EmuPutc() で文字を表示する。
// エミュレータ出力用に画面を初期化する
void
LunafbDevice::EmuInitScreen()
{
// 同時書き込み設定
bmsel = (1U << nplane) - 1;
// ROP を初期化
WriteCommonFCSet(ROP::THRU, 0xffffffff);
// 全画面をクリア
EmuFill(0, 0, 2048, 1024, 0);
// 書き込みはプレーン#0 だけ。
bmsel = 0x01;
}
// 矩形領域を data で埋める。
void
LunafbDevice::EmuFill(uint x, uint y, uint w, uint h, uint32 data)
{
// ロングワードアラインしていないケースは対応しない
assert(x % 32 == 0);
assert(w % 32 == 0);
for (uint py = y; py < y + h; py++) {
uint32 addr = 0xb1080000 + (x / 32) * 4 + py * 256;
for (uint px = x; px < x + w; px += 32) {
WriteCommonBitmap32(addr, data);
addr += 4;
}
}
}
// ピクセル座標 x, y を左上として文字 c を出力。
// 文字が VRAM からはみ出ないようにすること。
void
LunafbDevice::EmuPutc(uint x, uint y, uint c)
{
EmuPutc(x, y, c, ROP::THRU);
}
// ピクセル座標 x, y を左上として文字 c を出力。
// 文字が VRAM からはみ出ないようにすること。
void
LunafbDevice::EmuPutc(uint x, uint y, uint c, uint rop)
{
uint32 addr = 0xb1080000 + (x / 32) * 4 + y * 256;
uint32 bofs = x % 32;
int height = (c < 0x80) ? 24 : 12;
// マスク設定。上から 12bit にマスクを置いといて..
union64 mask {};
mask.h = 0xfff00000;
// うまい具合にシフト
mask.q >>= bofs;
// その文字のフォントデータ上でのアドレス
const uint8 * const fontaddr = (c < 0x80)
? Builtin::CGROM12x24(c)
: Builtin::CGROM12x12(c & 0x7f);
for (int i = 0; i < height; i++) {
// その文字のフォントデータ。
// データは MSB 側 12bit に入っているのでこれを 64bit MSB 詰めにする
union64 data {};
data.h = be16toh(*(const uint16*)(fontaddr + i * 2)) << 16;
// うまい具合にシフト
data.q >>= bofs;
WriteCommonFCSet(rop, mask.h);
WriteCommonBitmap32(addr, data.h);
if (mask.l) {
WriteCommonFCSet(rop, mask.l);
WriteCommonBitmap32(addr + 4, data.l);
}
addr += 256; // 1ライン進める
}
// ROP を元に戻す
WriteCommonFCSet(ROP::THRU, 0xffffffff);
}
// 画面を縦スクロールさせる。上スクロールのみサポート。
void
LunafbDevice::EmuScrollY(uint dy, uint sy, uint h)
{
assert(dy < sy);
uint32 da = dy * 256;
uint32 sa = sy * 256;
for (uint y = 0; y < h; y++) {
for (int i = 0; i < nplane; i++) {
memcpy(&mem[da + i * 0x40000], &mem[sa + i * 0x40000], 160);
}
da += 256;
sa += 256;
}
Invalidate();
}
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