]> Shamusworld >> Repos - virtualjaguar/blob - src/dac.cpp
6f9b5a8e57b01d393ec005fae3b2697644311885
[virtualjaguar] / src / dac.cpp
1 //
2 // DAC (really, Synchronous Serial Interface) Handler
3 //
4 // Originally by David Raingeard
5 // GCC/SDL port by Niels Wagenaar (Linux/WIN32) and Caz (BeOS)
6 // Rewritten by James Hammons
7 // (C) 2010 Underground Software
8 //
9 // JLH = James Hammons <jlhamm@acm.org>
10 //
11 // Who  When        What
12 // ---  ----------  -------------------------------------------------------------
13 // JLH  01/16/2010  Created this log ;-)
14 // JLH  04/30/2012  Changed SDL audio handler to run JERRY
15 //
16
17 // Need to set up defaults that the BIOS sets for the SSI here in DACInit()... !!! FIX !!!
18 // or something like that... Seems like it already does, but it doesn't seem to
19 // work correctly...! Perhaps just need to set up SSI stuff so BUTCH doesn't get
20 // confused...
21
22 // ALSO: Need to implement some form of proper locking to replace the clusterfuck
23 //       that is the current spinlock implementation. Since the DSP is a separate
24 //       entity, could we get away with running it in the sound IRQ?
25
26 // After testing on a real Jaguar, it seems clear that the I2S interrupt drives
27 // the audio subsystem. So while you can drive the audio at a *slower* rate than
28 // set by SCLK, you can't drive it any *faster*. Also note, that if the I2S
29 // interrupt is not enabled/running on the DSP, then there is no audio. Also,
30 // audio can be muted by clearing bit 8 of JOYSTICK (JOY1).
31 //
32 // Approach: We can run the DSP in the host system's audio IRQ, by running the
33 // DSP for the alloted time (depending on the host buffer size & sample rate)
34 // by simply reading the L/R_I2S (L/RTXD) registers at regular intervals. We
35 // would also have to time the I2S/TIMER0/TIMER1 interrupts in the DSP as well.
36 // This way, we can run the host audio IRQ at, say, 48 KHz and not have to care
37 // so much about SCLK and running a separate buffer and all the attendant
38 // garbage that comes with that awful approach.
39 //
40 // There would still be potential gotchas, as the SCLK can theoretically drive
41 // the I2S at 26590906 / 2 (for SCLK == 0) = 13.3 MHz which corresponds to an
42 // audio rate 416 KHz (dividing the I2S rate by 32, for 16-bit stereo). It
43 // seems doubtful that anything useful could come of such a high rate, and we
44 // can probably safely ignore any such ridiculously high audio rates. It won't
45 // sound the same as on a real Jaguar, but who cares? :-)
46
47 #include "dac.h"
48
49 #include "SDL.h"
50 #include "cdrom.h"
51 #include "dsp.h"
52 #include "event.h"
53 #include "jerry.h"
54 #include "jaguar.h"
55 #include "log.h"
56 #include "m68000/m68kinterface.h"
57 //#include "memory.h"
58 #include "settings.h"
59
60
61 //#define DEBUG_DAC
62
63 #define BUFFER_SIZE                     0x10000                         // Make the DAC buffers 64K x 16 bits
64 #define DAC_AUDIO_RATE          48000                           // Set the audio rate to 48 KHz
65
66 // Jaguar memory locations
67
68 #define LTXD                    0xF1A148
69 #define RTXD                    0xF1A14C
70 #define LRXD                    0xF1A148
71 #define RRXD                    0xF1A14C
72 #define SCLK                    0xF1A150
73 #define SMODE                   0xF1A154
74
75 // Global variables
76
77 // These are defined in memory.h/cpp
78 //uint16 lrxd, rrxd;                                                    // I2S ports (into Jaguar)
79
80 // Local variables
81
82 static SDL_AudioSpec desired;
83 static bool SDLSoundInitialized;
84 static uint8 SCLKFrequencyDivider = 19;                 // Default is roughly 22 KHz (20774 Hz in NTSC mode)
85 /*static*/ uint16 serialMode = 0;
86
87 // Private function prototypes
88
89 void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length);
90 void DSPSampleCallback(void);
91
92
93 //
94 // Initialize the SDL sound system
95 //
96 void DACInit(void)
97 {
98         SDLSoundInitialized = false;
99
100         if (!vjs.audioEnabled)
101         {
102                 WriteLog("DAC: Host audio playback disabled.\n");
103                 return;
104         }
105
106         desired.freq = DAC_AUDIO_RATE;
107         desired.format = AUDIO_S16SYS;
108         desired.channels = 2;
109         desired.samples = 2048;                                         // 2K buffer = audio delay of 42.67 ms (@ 48 KHz)
110         desired.callback = SDLSoundCallback;
111
112         if (SDL_OpenAudio(&desired, NULL) < 0)          // NULL means SDL guarantees what we want
113                 WriteLog("DAC: Failed to initialize SDL sound...\n");
114         else
115         {
116                 SDLSoundInitialized = true;
117                 DACReset();
118                 SDL_PauseAudio(false);                                  // Start playback!
119                 WriteLog("DAC: Successfully initialized. Sample rate: %u\n", desired.freq);
120         }
121
122         ltxd = lrxd = desired.silence;
123
124         uint32_t riscClockRate = (vjs.hardwareTypeNTSC ? RISC_CLOCK_RATE_NTSC : RISC_CLOCK_RATE_PAL);
125         uint32_t cyclesPerSample = riscClockRate / DAC_AUDIO_RATE;
126         WriteLog("DAC: RISC clock = %u, cyclesPerSample = %u\n", riscClockRate, cyclesPerSample);
127 }
128
129
130 //
131 // Reset the sound buffer FIFOs
132 //
133 void DACReset(void)
134 {
135 //      LeftFIFOHeadPtr = LeftFIFOTailPtr = 0, RightFIFOHeadPtr = RightFIFOTailPtr = 1;
136         ltxd = lrxd = desired.silence;
137 }
138
139
140 //
141 // Close down the SDL sound subsystem
142 //
143 void DACDone(void)
144 {
145         if (SDLSoundInitialized)
146         {
147                 SDL_PauseAudio(true);
148                 SDL_CloseAudio();
149         }
150
151         WriteLog("DAC: Done.\n");
152 }
153
154
155 // Approach: Run the DSP for however many cycles needed to correspond to whatever sample rate
156 // we've set the audio to run at. So, e.g., if we run it at 48 KHz, then we would run the DSP
157 // for however much time it takes to fill the buffer. So with a 2K buffer, this would correspond
158 // to running the DSP for 0.042666... seconds. At 26590906 Hz, this would correspond to
159 // running the DSP for 1134545 cycles. You would then sample the L/RTXD registers every
160 // 1134545 / 2048 = 554 cycles to fill the buffer. You would also have to manage interrupt
161 // timing as well (generating them at the proper times), but that shouldn't be too difficult...
162 // If the DSP isn't running, then fill the buffer with L/RTXD and exit.
163
164 //
165 // SDL callback routine to fill audio buffer
166 //
167 // Note: The samples are packed in the buffer in 16 bit left/16 bit right pairs.
168 //       Also, length is the length of the buffer in BYTES
169 //
170 static Uint8 * sampleBuffer;
171 static int bufferIndex = 0;
172 static int numberOfSamples = 0;
173 static bool bufferDone = false;
174 void SDLSoundCallback(void * userdata, Uint8 * buffer, int length)
175 {
176         // 1st, check to see if the DSP is running. If not, fill the buffer with L/RXTD and exit.
177
178         if (!DSPIsRunning())
179         {
180                 for(int i=0; i<(length/2); i+=2)
181                 {
182                         ((uint16_t *)buffer)[i + 0] = ltxd;
183                         ((uint16_t *)buffer)[i + 1] = rtxd;
184                 }
185
186                 return;
187         }
188
189         // The length of time we're dealing with here is 1/48000 s, so we multiply this
190         // by the number of cycles per second to get the number of cycles for one sample.
191         uint32_t riscClockRate = (vjs.hardwareTypeNTSC ? RISC_CLOCK_RATE_NTSC : RISC_CLOCK_RATE_PAL);
192         uint32_t cyclesPerSample = riscClockRate / DAC_AUDIO_RATE;
193         // This is the length of time
194 //      timePerSample = (1000000.0 / (double)riscClockRate) * ();
195
196         // Now, run the DSP for that length of time for each sample we need to make
197
198         bufferIndex = 0;
199         sampleBuffer = buffer;
200         numberOfSamples = length / 2;
201         bufferDone = false;
202
203         SetCallbackTime(DSPSampleCallback, 1000000.0 / (double)DAC_AUDIO_RATE, EVENT_JERRY);
204
205         // These timings are tied to NTSC, need to fix that in event.cpp/h!
206         do
207         {
208                 double timeToNextEvent = GetTimeToNextEvent(EVENT_JERRY);
209
210                 if (vjs.DSPEnabled)
211                 {
212                         if (vjs.usePipelinedDSP)
213                                 DSPExecP2(USEC_TO_RISC_CYCLES(timeToNextEvent));
214                         else
215                                 DSPExec(USEC_TO_RISC_CYCLES(timeToNextEvent));
216                 }
217
218                 HandleNextEvent(EVENT_JERRY);
219         }
220         while (!bufferDone);
221 }
222
223
224 void DSPSampleCallback(void)
225 {
226         ((uint16_t *)sampleBuffer)[bufferIndex + 0] = ltxd;
227         ((uint16_t *)sampleBuffer)[bufferIndex + 1] = rtxd;
228         bufferIndex += 2;
229
230         if (bufferIndex == numberOfSamples)
231         {
232                 bufferDone = true;
233                 return;
234         }
235
236         SetCallbackTime(DSPSampleCallback, 1000000.0 / (double)DAC_AUDIO_RATE, EVENT_JERRY);
237 }
238
239
240 #if 0
241 //
242 // Calculate the frequency of SCLK * 32 using the divider
243 //
244 int GetCalculatedFrequency(void)
245 {
246         int systemClockFrequency = (vjs.hardwareTypeNTSC ? RISC_CLOCK_RATE_NTSC : RISC_CLOCK_RATE_PAL);
247
248         // We divide by 32 here in order to find the frequency of 32 SCLKs in a row (transferring
249         // 16 bits of left data + 16 bits of right data = 32 bits, 1 SCLK = 1 bit transferred).
250         return systemClockFrequency / (32 * (2 * (SCLKFrequencyDivider + 1)));
251 }
252 #endif
253
254
255 //
256 // LTXD/RTXD/SCLK/SMODE ($F1A148/4C/50/54)
257 //
258 void DACWriteByte(uint32 offset, uint8 data, uint32 who/*= UNKNOWN*/)
259 {
260         WriteLog("DAC: %s writing BYTE %02X at %08X\n", whoName[who], data, offset);
261         if (offset == SCLK + 3)
262                 DACWriteWord(offset - 3, (uint16)data);
263 }
264
265
266 void DACWriteWord(uint32 offset, uint16 data, uint32 who/*= UNKNOWN*/)
267 {
268         if (offset == LTXD + 2)
269         {
270                 ltxd = data;
271         }
272         else if (offset == RTXD + 2)
273         {
274                 rtxd = data;
275         }
276         else if (offset == SCLK + 2)                                    // Sample rate
277         {
278                 WriteLog("DAC: Writing %u to SCLK...\n", data);
279
280                 if ((uint8)data != SCLKFrequencyDivider)
281                         SCLKFrequencyDivider = (uint8)data;
282         }
283         else if (offset == SMODE + 2)
284         {
285                 serialMode = data;
286                 WriteLog("DAC: %s writing to SMODE. Bits: %s%s%s%s%s%s [68K PC=%08X]\n", whoName[who],
287                         (data & 0x01 ? "INTERNAL " : ""), (data & 0x02 ? "MODE " : ""),
288                         (data & 0x04 ? "WSEN " : ""), (data & 0x08 ? "RISING " : ""),
289                         (data & 0x10 ? "FALLING " : ""), (data & 0x20 ? "EVERYWORD" : ""),
290                         m68k_get_reg(NULL, M68K_REG_PC));
291         }
292 }
293
294
295 //
296 // LRXD/RRXD/SSTAT ($F1A148/4C/50)
297 //
298 uint8 DACReadByte(uint32 offset, uint32 who/*= UNKNOWN*/)
299 {
300 //      WriteLog("DAC: %s reading byte from %08X\n", whoName[who], offset);
301         return 0xFF;
302 }
303
304
305 //static uint16 fakeWord = 0;
306 uint16 DACReadWord(uint32 offset, uint32 who/*= UNKNOWN*/)
307 {
308 //      WriteLog("DAC: %s reading word from %08X\n", whoName[who], offset);
309 //      return 0xFFFF;
310 //      WriteLog("DAC: %s reading WORD %04X from %08X\n", whoName[who], fakeWord, offset);
311 //      return fakeWord++;
312 //NOTE: This only works if a bunch of things are set in BUTCH which we currently don't
313 //      check for. !!! FIX !!!
314 // Partially fixed: We check for I2SCNTRL in the JERRY I2S routine...
315 //      return GetWordFromButchSSI(offset, who);
316         if (offset == LRXD || offset == RRXD)
317                 return 0x0000;
318         else if (offset == LRXD + 2)
319                 return lrxd;
320         else if (offset == RRXD + 2)
321                 return rrxd;
322
323         return 0xFFFF;  // May need SSTAT as well... (but may be a Jaguar II only feature)
324 }