]> Shamusworld >> Repos - apple2/blobdiff - src/sound.cpp
Added infrastructure to handle write protecting floppy disks
[apple2] / src / sound.cpp
index ab7802b8adb4ba9d84518ab3cca2d4db28af3881..b39fb82a992984ea11fdcb8a0b1db3daa16c6207 100755 (executable)
 #include <SDL.h>
 #include "log.h"
 
-using namespace std;
+
+#define SAMPLE_RATE                    (44100.0)
+#define SAMPLES_PER_FRAME      (SAMPLE_RATE / 60.0)
+#define CYCLES_PER_SAMPLE      (1024000.0 / SAMPLE_RATE)
+#define SOUND_BUFFER_SIZE      (8192)
+//#define AMPLITUDE                    (16)                            // -32 - +32 seems to be plenty loud!
 
 // Global variables
 
@@ -34,15 +39,16 @@ using namespace std;
 
 static SDL_AudioSpec desired;
 static bool soundInitialized = false;
-static uint8 amplitude = 0x88;                                 // $78 - $88 seems to be plenty loud!
-//static uint8 lastValue;
-
-static bool speakerState;
-static uint8 soundBuffer[4096];
+static bool speakerState = false;
+static uint8 soundBuffer[SOUND_BUFFER_SIZE];
 static uint32 soundBufferPos;
 static uint32 sampleBase;
 static SDL_cond * conditional = NULL;
 static SDL_mutex * mutex = NULL;
+static SDL_mutex * mutex2 = NULL;
+static uint8 ampPtr = 5;
+static uint16 amplitude[17] = { 0, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048,
+       4096, 8192, 16384, 32768 };
 
 // Private function prototypes
 
@@ -53,29 +59,30 @@ static void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length);
 //
 void SoundInit(void)
 {
-// To weed out problems for now...
 #if 0
+// To weed out problems for now...
 return;
 #endif
 
-       desired.freq = 44100;                                           // SDL will do conversion on the fly, if it can't get the exact rate. Nice!
-       desired.format = AUDIO_U8;                                      // This uses the native endian (for portability)...
+       desired.freq = SAMPLE_RATE;                                     // SDL will do conversion on the fly, if it can't get the exact rate. Nice!
+       desired.format = AUDIO_S8;                                      // This uses the native endian (for portability)...
+//     desired.format = AUDIO_S16SYS;                          // This uses the native endian (for portability)...
        desired.channels = 1;
 //     desired.samples = 4096;                                         // Let's try a 4K buffer (can always go lower)
-       desired.samples = 2048;                                         // Let's try a 2K buffer (can always go lower)
+//     desired.samples = 2048;                                         // Let's try a 2K buffer (can always go lower)
+       desired.samples = 1024;                                         // Let's try a 1K buffer (can always go lower)
        desired.callback = SDLSoundCallback;
 
        if (SDL_OpenAudio(&desired, NULL) < 0)          // NULL means SDL guarantees what we want
        {
                WriteLog("Sound: Failed to initialize SDL sound.\n");
-//             exit(1);
                return;
        }
 
        conditional = SDL_CreateCond();
        mutex = SDL_CreateMutex();
+       mutex2 = SDL_CreateMutex();// Let's try real signalling...
        SDL_mutexP(mutex);                                                      // Must lock the mutex for the cond to work properly...
-//     lastValue = (speakerState ? amplitude : 0xFF - amplitude);
        soundBufferPos = 0;
        sampleBase = 0;
 
@@ -95,6 +102,7 @@ void SoundDone(void)
                SDL_CloseAudio();
                SDL_DestroyCond(conditional);
                SDL_DestroyMutex(mutex);
+               SDL_DestroyMutex(mutex2);
                WriteLog("Sound: Done.\n");
        }
 }
@@ -106,6 +114,12 @@ static void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length)
 {
        // The sound buffer should only starve when starting which will cause it to
        // lag behind the emulation at most by around 1 frame...
+       // (Actually, this should never happen since we fill the buffer beforehand.)
+       // (But, then again, if the sound hasn't been toggled for a while, then this
+       //  makes perfect sense as the buffer won't have been filled at all!)
+
+       // Let's try using a mutex for shared resource consumption...
+       SDL_mutexP(mutex2);
 
        if (soundBufferPos < (uint32)length)            // The sound buffer is starved...
        {
@@ -113,31 +127,32 @@ static void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length)
 //fflush(stdout);
                for(uint32 i=0; i<soundBufferPos; i++)
                        buffer[i] = soundBuffer[i];
+
                // Fill buffer with last value
-               uint8 lastValue = (speakerState ? amplitude : 0xFF - amplitude);
-//             uint8 lastValue = (speakerState ? amplitude : amplitude ^ 0xFF);
-//             memset(buffer, lastValue, length);              // Fill buffer with last value
-               memset(buffer + soundBufferPos, lastValue, length - soundBufferPos);
+               memset(buffer + soundBufferPos, (uint8)(speakerState ? amplitude[ampPtr] : -amplitude[ampPtr]), length - soundBufferPos);
                soundBufferPos = 0;                                             // Reset soundBufferPos to start of buffer...
                sampleBase = 0;                                                 // & sampleBase...
 //Ick. This should never happen!
-SDL_CondSignal(conditional);                           // Wake up any threads waiting for the buffer to drain...
-               return;                                                                 // & bail!
+//Actually, this probably happens a lot. (?)
+//             SDL_CondSignal(conditional);                    // Wake up any threads waiting for the buffer to drain...
+//             return;                                                                 // & bail!
        }
+       else
+       {
+               // Fill sound buffer with frame buffered sound
+               memcpy(buffer, soundBuffer, length);
+               soundBufferPos -= length;
+               sampleBase -= length;
 
-       memcpy(buffer, soundBuffer, length);            // Fill sound buffer with frame buffered sound
-       soundBufferPos -= length;
-       sampleBase -= length;
-
-//     if (soundBufferPos > 0)
-//             memcpy(soundBuffer, soundBuffer + length, soundBufferPos);      // Move current buffer down to start
-//     memcpy(soundBuffer, soundBuffer + length, length);
-       // Move current buffer down to start
-       for(uint32 i=0; i<soundBufferPos; i++)
-               soundBuffer[i] = soundBuffer[length + i];
+               // Move current buffer down to start
+               for(uint32 i=0; i<soundBufferPos; i++)
+                       soundBuffer[i] = soundBuffer[length + i];
+       }
 
-//     lastValue = buffer[length - 1];
-       SDL_CondSignal(conditional);                            // Wake up any threads waiting for the buffer to drain...
+       // Free the mutex...
+       SDL_mutexV(mutex2);
+       // Wake up any threads waiting for the buffer to drain...
+//     SDL_CondSignal(conditional);
 }
 
 // Need some interface functions here to take care of flipping the
@@ -169,15 +184,15 @@ if (time > 95085)//(time & 0x80000000)
 }
 #endif
 
-// 1.024 MHz / 60 = 17066.6... cycles (23.2199 cycles per sample)
-// Need the last frame position in order to calculate correctly...
+       // 1.024 MHz / 60 = 17066.6... cycles (23.2199 cycles per sample)
+       // Need the last frame position in order to calculate correctly...
+       // (or do we?)
 
-       SDL_LockAudio();
-       uint8 sample = (speakerState ? amplitude : 0xFF - amplitude);
-//     uint8 sample = (speakerState ? amplitude : amplitude ^ 0xFF);
-       uint32 currentPos = sampleBase + (uint32)((double)time / 23.2199);
+//     SDL_LockAudio();
+       SDL_mutexP(mutex2);
+       uint32 currentPos = sampleBase + (uint32)((double)time / CYCLES_PER_SAMPLE);
 
-       if (currentPos > 4095)
+       if (currentPos > SOUND_BUFFER_SIZE - 1)
        {
 #if 0
 WriteLog("ToggleSpeaker() about to go into spinlock at time: %08X (%u) (sampleBase=%u)!\n", time, time, sampleBase);
@@ -194,40 +209,104 @@ And it still thrashed the sound even though it didn't run into a spinlock...
 
 Seems like it's OK now that I've fixed the buffer-less-than-length bug...
 */
-               SDL_UnlockAudio();
-               SDL_CondWait(conditional, mutex);
-
-//             while (currentPos > 4095)                               // Spin until buffer empties a bit...
-               currentPos = sampleBase + (uint32)((double)time / 23.2199);
-               SDL_LockAudio();
+//             SDL_UnlockAudio();
+//             SDL_CondWait(conditional, mutex);
+//             SDL_LockAudio();
+               currentPos = sampleBase + (uint32)((double)time / CYCLES_PER_SAMPLE);
 #if 0
 WriteLog("--> after spinlock (sampleBase=%u)...\n", sampleBase);
 #endif
        }
 
+       int8 sample = (speakerState ? amplitude[ampPtr] : -amplitude[ampPtr]);
+
        while (soundBufferPos < currentPos)
-               soundBuffer[soundBufferPos++] = sample;
+               soundBuffer[soundBufferPos++] = (uint8)sample;
 
+       // This is done *after* in case the buffer had a long dead spot (I think...)
        speakerState = !speakerState;
-       SDL_UnlockAudio();
+       SDL_mutexV(mutex2);
+//     SDL_UnlockAudio();
 }
 
-void HandleSoundAtFrameEdge(void)
+void AddToSoundTimeBase(uint32 cycles)
 {
        if (!soundInitialized)
                return;
 
-       SDL_LockAudio();
-       sampleBase += 735;
-       SDL_UnlockAudio();
-/*     uint8 sample = (speakerState ? amplitude : 0xFF - amplitude);
+//     SDL_LockAudio();
+       SDL_mutexP(mutex2);
+       sampleBase += (uint32)((double)cycles / CYCLES_PER_SAMPLE);
+       SDL_mutexV(mutex2);
+//     SDL_UnlockAudio();
+}
+
+/*
+HOW IT WORKS
+
+the main thread adds the amount of cpu time elapsed to samplebase. togglespeaker uses
+samplebase + current cpu time to find appropriate spot in buffer. it then fills the
+buffer up to the current time with the old toggle value before flipping it. the sound
+irq takes what it needs from the sound buffer and then adjusts both the buffer and
+samplebase back the appropriate amount.
+
+
+A better way might be as follows:
+
+Keep timestamp array of speaker toggle times. In the sound routine, unpack as many as will
+fit into the given buffer and keep going. Have the toggle function check to see if the
+buffer is full, and if it is, way for a signal from the interrupt that there's room for
+more. Can keep a circular buffer. Also, would need a timestamp buffer on the order of 2096
+samples *in theory* could toggle each sample
+
+Instead of a timestamp, just keep a delta. That way, don't need to deal with wrapping and
+all that (though the timestamp could wrap--need to check into that)
+
+Need to consider corner cases where a sound IRQ happens but no speaker toggle happened.
+
+If (delta > SAMPLES_PER_FRAME) then
+
+Here's the relevant cases:
+
+delta < SAMPLES_PER_FRAME -> Change happened within this time frame, so change buffer
+frame came and went, no change -> fill buffer with last value
+How to detect: Have bool bufferWasTouched = true when ToggleSpeaker() is called.
+Clear bufferWasTouched each frame.
+
+Two major cases here:
+
+ o  Buffer is touched on current frame
+ o  Buffer is untouched on current frame
+
+In the first case, it doesn't matter too much if the previous frame was touched or not,
+we don't really care except in finding the correct spot in the buffer to put our change
+in. In the second case, we need to tell the IRQ that nothing happened and to continue
+to output the same value.
+
+SO: How to synchronize the regular frame buffer with the IRQ buffer?
+
+What happens:
+  Sound IRQ --> Every 1024 sample period (@ 44.1 KHz = 0.0232s)
+  Emulation --> Render a frame --> 1/60 sec --> 735 samples
+    --> sound buffer is filled
+
+Since the emulation is faster than the SIRQ the sound buffer should fill up
+prior to dumping it to the sound card.
+
+Problem is this: If silence happens for a long time then ToggleSpeaker is never
+called and the sound buffer has stale data; at least until soundBufferPos goes to
+zero and stays there...
+
+BUT this should be handled correctly by toggling the speaker value *after* filling
+the sound buffer...
+
+Still getting random clicks when running...
+(This may be due to the lock/unlock sound happening in ToggleSpeaker()...)
+*/
+
+
+
+
+
 
-//This shouldn't happen (buffer overflow), but it seems like it *is* happening...
-       if (sampleBase >= 4096)
-//             sampleBase = 4095;
-//Kludge, for now... Until I can figure out why it's still stomping on the buffer...
-               sampleBase = 0;
 
-       while (soundBufferPos < sampleBase)
-               soundBuffer[soundBufferPos++] = sample;//*/
-}