hw/g364fb.c

   1 /*
   2  * QEMU G364 framebuffer Emulator.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2007-2011 Herve Poussineau
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   8  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
   9  * the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  17  * with this program; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18  */
  19
  20 #include "hw.h"
  21 #include "console.h"
  22 #include "pixel_ops.h"
  23 #include "trace.h"
  24 #include "sysbus.h"
  25
  26 typedef struct G364State {
  27     /* hardware */
  28     uint8_t *vram;
  29     uint32_t vram_size;
  30     qemu_irq irq;
  31     MemoryRegion mem_vram;
  32     MemoryRegion mem_ctrl;
  33     /* registers */
  34     uint8_t color_palette[256][3];
  35     uint8_t cursor_palette[3][3];
  36     uint16_t cursor[512];
  37     uint32_t cursor_position;
  38     uint32_t ctla;
  39     uint32_t top_of_screen;
  40     uint32_t width, height; /* in pixels */
  41     /* display refresh support */
  42     DisplayState *ds;
  43     int depth;
  44     int blanked;
  45 } G364State;
  46
  47 #define REG_BOOT     0x000000
  48 #define REG_DISPLAY  0x000118
  49 #define REG_VDISPLAY 0x000150
  50 #define REG_CTLA     0x000300
  51 #define REG_TOP      0x000400
  52 #define REG_CURS_PAL 0x000508
  53 #define REG_CURS_POS 0x000638
  54 #define REG_CLR_PAL  0x000800
  55 #define REG_CURS_PAT 0x001000
  56 #define REG_RESET    0x100000
  57
  58 #define CTLA_FORCE_BLANK 0x00000400
  59 #define CTLA_NO_CURSOR   0x00800000
  60
  61 #define G364_PAGE_SIZE 4096
  62
  63 static inline int check_dirty(G364State *s, ram_addr_t page)
  64 {
  65     return memory_region_get_dirty(&s->mem_vram, page, DIRTY_MEMORY_VGA);
  66 }
  67
  68 static inline void reset_dirty(G364State *s,
  69                                ram_addr_t page_min, ram_addr_t page_max)
  70 {
  71     memory_region_reset_dirty(&s->mem_vram,
  72                               page_min,
  73                               page_max + G364_PAGE_SIZE - page_min - 1,
  74                               DIRTY_MEMORY_VGA);
  75 }
  76
  77 static void g364fb_draw_graphic8(G364State *s)
  78 {
  79     int i, w;
  80     uint8_t *vram;
  81     uint8_t *data_display, *dd;
  82     ram_addr_t page, page_min, page_max;
  83     int x, y;
  84     int xmin, xmax;
  85     int ymin, ymax;
  86     int xcursor, ycursor;
  87     unsigned int (*rgb_to_pixel)(unsigned int r, unsigned int g, unsigned int b);
  88
  89     switch (ds_get_bits_per_pixel(s->ds)) {
  90         case 8:
  91             rgb_to_pixel = rgb_to_pixel8;
  92             w = 1;
  93             break;
  94         case 15:
  95             rgb_to_pixel = rgb_to_pixel15;
  96             w = 2;
  97             break;
  98         case 16:
  99             rgb_to_pixel = rgb_to_pixel16;
 100             w = 2;
 101             break;
 102         case 32:
 103             rgb_to_pixel = rgb_to_pixel32;
 104             w = 4;
 105             break;
 106         default:
 107             hw_error("g364: unknown host depth %d",
 108                      ds_get_bits_per_pixel(s->ds));
 109             return;
 110     }
 111
 112     page = 0;
 113     page_min = (ram_addr_t)-1;
 114     page_max = 0;
 115
 116     x = y = 0;
 117     xmin = s->width;
 118     xmax = 0;
 119     ymin = s->height;
 120     ymax = 0;
 121
 122     if (!(s->ctla & CTLA_NO_CURSOR)) {
 123         xcursor = s->cursor_position >> 12;
 124         ycursor = s->cursor_position & 0xfff;
 125     } else {
 126         xcursor = ycursor = -65;
 127     }
 128
 129     vram = s->vram + s->top_of_screen;
 130     /* XXX: out of range in vram? */
 131     data_display = dd = ds_get_data(s->ds);
 132     while (y < s->height) {
 133         if (check_dirty(s, page)) {
 134             if (y < ymin)
 135                 ymin = ymax = y;
 136             if (page_min == (ram_addr_t)-1)
 137                 page_min = page;
 138             page_max = page;
 139             if (x < xmin)
 140                 xmin = x;
 141             for (i = 0; i < G364_PAGE_SIZE; i++) {
 142                 uint8_t index;
 143                 unsigned int color;
 144                 if (unlikely((y >= ycursor && y < ycursor + 64) &&
 145                     (x >= xcursor && x < xcursor + 64))) {
 146                     /* pointer area */
 147                     int xdiff = x - xcursor;
 148                     uint16_t curs = s->cursor[(y - ycursor) * 8 + xdiff / 8];
 149                     int op = (curs >> ((xdiff & 7) * 2)) & 3;
 150                     if (likely(op == 0)) {
 151                         /* transparent */
 152                         index = *vram;
 153                         color = (*rgb_to_pixel)(
 154                             s->color_palette[index][0],
 155                             s->color_palette[index][1],
 156                             s->color_palette[index][2]);
 157                     } else {
 158                         /* get cursor color */
 159                         index = op - 1;
 160                         color = (*rgb_to_pixel)(
 161                             s->cursor_palette[index][0],
 162                             s->cursor_palette[index][1],
 163                             s->cursor_palette[index][2]);
 164                     }
 165                 } else {
 166                     /* normal area */
 167                     index = *vram;
 168                     color = (*rgb_to_pixel)(
 169                         s->color_palette[index][0],
 170                         s->color_palette[index][1],
 171                         s->color_palette[index][2]);
 172                 }
 173                 memcpy(dd, &color, w);
 174                 dd += w;
 175                 x++;
 176                 vram++;
 177                 if (x == s->width) {
 178                     xmax = s->width - 1;
 179                     y++;
 180                     if (y == s->height) {
 181                         ymax = s->height - 1;
 182                         goto done;
 183                     }
 184                     data_display = dd = data_display + ds_get_linesize(s->ds);
 185                     xmin = 0;
 186                     x = 0;
 187                 }
 188             }
 189             if (x > xmax)
 190                 xmax = x;
 191             if (y > ymax)
 192                 ymax = y;
 193         } else {
 194             int dy;
 195             if (page_min != (ram_addr_t)-1) {
 196                 reset_dirty(s, page_min, page_max);
 197                 page_min = (ram_addr_t)-1;
 198                 page_max = 0;
 199                 dpy_update(s->ds, xmin, ymin, xmax - xmin + 1, ymax - ymin + 1);
 200                 xmin = s->width;
 201                 xmax = 0;
 202                 ymin = s->height;
 203                 ymax = 0;
 204             }
 205             x += G364_PAGE_SIZE;
 206             dy = x / s->width;
 207             x = x % s->width;
 208             y += dy;
 209             vram += G364_PAGE_SIZE;
 210             data_display += dy * ds_get_linesize(s->ds);
 211             dd = data_display + x * w;
 212         }
 213         page += G364_PAGE_SIZE;
 214     }
 215
 216 done:
 217     if (page_min != (ram_addr_t)-1) {
 218         dpy_update(s->ds, xmin, ymin, xmax - xmin + 1, ymax - ymin + 1);
 219         reset_dirty(s, page_min, page_max);
 220     }
 221 }
 222
 223 static void g364fb_draw_blank(G364State *s)
 224 {
 225     int i, w;
 226     uint8_t *d;
 227
 228     if (s->blanked) {
 229         /* Screen is already blank. No need to redraw it */
 230         return;
 231     }
 232
 233     w = s->width * ((ds_get_bits_per_pixel(s->ds) + 7) >> 3);
 234     d = ds_get_data(s->ds);
 235     for (i = 0; i < s->height; i++) {
 236         memset(d, 0, w);
 237         d += ds_get_linesize(s->ds);
 238     }
 239
 240     dpy_update(s->ds, 0, 0, s->width, s->height);
 241     s->blanked = 1;
 242 }
 243
 244 static void g364fb_update_display(void *opaque)
 245 {
 246     G364State *s = opaque;
 247
 248     qemu_flush_coalesced_mmio_buffer();
 249
 250     if (s->width == 0 || s->height == 0)
 251         return;
 252
 253     if (s->width != ds_get_width(s->ds) || s->height != ds_get_height(s->ds)) {
 254         qemu_console_resize(s->ds, s->width, s->height);
 255     }
 256
 257     if (s->ctla & CTLA_FORCE_BLANK) {
 258         g364fb_draw_blank(s);
 259     } else if (s->depth == 8) {
 260         g364fb_draw_graphic8(s);
 261     } else {
 262         error_report("g364: unknown guest depth %d", s->depth);
 263     }
 264
 265     qemu_irq_raise(s->irq);
 266 }
 267
 268 static inline void g364fb_invalidate_display(void *opaque)
 269 {
 270     G364State *s = opaque;
 271
 272     s->blanked = 0;
 273     memory_region_set_dirty(&s->mem_vram, 0, s->vram_size);
 274 }
 275
 276 static void g364fb_reset(G364State *s)
 277 {
 278     qemu_irq_lower(s->irq);
 279
 280     memset(s->color_palette, 0, sizeof(s->color_palette));
 281     memset(s->cursor_palette, 0, sizeof(s->cursor_palette));
 282     memset(s->cursor, 0, sizeof(s->cursor));
 283     s->cursor_position = 0;
 284     s->ctla = 0;
 285     s->top_of_screen = 0;
 286     s->width = s->height = 0;
 287     memset(s->vram, 0, s->vram_size);
 288     g364fb_invalidate_display(s);
 289 }
 290
 291 static void g364fb_screen_dump(void *opaque, const char *filename)
 292 {
 293     G364State *s = opaque;
 294     int y, x;
 295     uint8_t index;
 296     uint8_t *data_buffer;
 297     FILE *f;
 298
 299     qemu_flush_coalesced_mmio_buffer();
 300
 301     if (s->depth != 8) {
 302         error_report("g364: unknown guest depth %d", s->depth);
 303         return;
 304     }
 305
 306     f = fopen(filename, "wb");
 307     if (!f)
 308         return;
 309
 310     if (s->ctla & CTLA_FORCE_BLANK) {
 311         /* blank screen */
 312         fprintf(f, "P4\n%d %d\n",
 313             s->width, s->height);
 314         for (y = 0; y < s->height; y++)
 315             for (x = 0; x < s->width; x++)
 316                 fputc(0, f);
 317     } else {
 318         data_buffer = s->vram + s->top_of_screen;
 319         fprintf(f, "P6\n%d %d\n%d\n",
 320             s->width, s->height, 255);
 321         for (y = 0; y < s->height; y++)
 322             for (x = 0; x < s->width; x++, data_buffer++) {
 323                 index = *data_buffer;
 324                 fputc(s->color_palette[index][0], f);
 325                 fputc(s->color_palette[index][1], f);
 326                 fputc(s->color_palette[index][2], f);
 327         }
 328     }
 329
 330     fclose(f);
 331 }
 332
 333 /* called for accesses to io ports */
 334 static uint64_t g364fb_ctrl_read(void *opaque,
 335                                  target_phys_addr_t addr,
 336                                  unsigned int size)
 337 {
 338     G364State *s = opaque;
 339     uint32_t val;
 340
 341     if (addr >= REG_CURS_PAT && addr < REG_CURS_PAT + 0x1000) {
 342         /* cursor pattern */
 343         int idx = (addr - REG_CURS_PAT) >> 3;
 344         val = s->cursor[idx];
 345     } else if (addr >= REG_CURS_PAL && addr < REG_CURS_PAL + 0x18) {
 346         /* cursor palette */
 347         int idx = (addr - REG_CURS_PAL) >> 3;
 348         val = ((uint32_t)s->cursor_palette[idx][0] << 16);
 349         val |= ((uint32_t)s->cursor_palette[idx][1] << 8);
 350         val |= ((uint32_t)s->cursor_palette[idx][2] << 0);
 351     } else {
 352         switch (addr) {
 353             case REG_DISPLAY:
 354                 val = s->width / 4;
 355                 break;
 356             case REG_VDISPLAY:
 357                 val = s->height * 2;
 358                 break;
 359             case REG_CTLA:
 360                 val = s->ctla;
 361                 break;
 362             default:
 363             {
 364                 error_report("g364: invalid read at [" TARGET_FMT_plx "]",
 365                              addr);
 366                 val = 0;
 367                 break;
 368             }
 369         }
 370     }
 371
 372     trace_g364fb_read(addr, val);
 373
 374     return val;
 375 }
 376
 377 static void g364fb_update_depth(G364State *s)
 378 {
 379     static const int depths[8] = { 1, 2, 4, 8, 15, 16, 0 };
 380     s->depth = depths[(s->ctla & 0x00700000) >> 20];
 381 }
 382
 383 static void g364_invalidate_cursor_position(G364State *s)
 384 {
 385     int ymin, ymax, start, end;
 386
 387     /* invalidate only near the cursor */
 388     ymin = s->cursor_position & 0xfff;
 389     ymax = MIN(s->height, ymin + 64);
 390     start = ymin * ds_get_linesize(s->ds);
 391     end = (ymax + 1) * ds_get_linesize(s->ds);
 392
 393     memory_region_set_dirty(&s->mem_vram, start, end - start);
 394 }
 395
 396 static void g364fb_ctrl_write(void *opaque,
 397                               target_phys_addr_t addr,
 398                               uint64_t val,
 399                               unsigned int size)
 400 {
 401     G364State *s = opaque;
 402
 403     trace_g364fb_write(addr, val);
 404
 405     if (addr >= REG_CLR_PAL && addr < REG_CLR_PAL + 0x800) {
 406         /* color palette */
 407         int idx = (addr - REG_CLR_PAL) >> 3;
 408         s->color_palette[idx][0] = (val >> 16) & 0xff;
 409         s->color_palette[idx][1] = (val >> 8) & 0xff;
 410         s->color_palette[idx][2] = val & 0xff;
 411         g364fb_invalidate_display(s);
 412     } else if (addr >= REG_CURS_PAT && addr < REG_CURS_PAT + 0x1000) {
 413         /* cursor pattern */
 414         int idx = (addr - REG_CURS_PAT) >> 3;
 415         s->cursor[idx] = val;
 416         g364fb_invalidate_display(s);
 417     } else if (addr >= REG_CURS_PAL && addr < REG_CURS_PAL + 0x18) {
 418         /* cursor palette */
 419         int idx = (addr - REG_CURS_PAL) >> 3;
 420         s->cursor_palette[idx][0] = (val >> 16) & 0xff;
 421         s->cursor_palette[idx][1] = (val >> 8) & 0xff;
 422         s->cursor_palette[idx][2] = val & 0xff;
 423         g364fb_invalidate_display(s);
 424     } else {
 425         switch (addr) {
 426         case REG_BOOT: /* Boot timing */
 427         case 0x00108: /* Line timing: half sync */
 428         case 0x00110: /* Line timing: back porch */
 429         case 0x00120: /* Line timing: short display */
 430         case 0x00128: /* Frame timing: broad pulse */
 431         case 0x00130: /* Frame timing: v sync */
 432         case 0x00138: /* Frame timing: v preequalise */
 433         case 0x00140: /* Frame timing: v postequalise */
 434         case 0x00148: /* Frame timing: v blank */
 435         case 0x00158: /* Line timing: line time */
 436         case 0x00160: /* Frame store: line start */
 437         case 0x00168: /* vram cycle: mem init */
 438         case 0x00170: /* vram cycle: transfer delay */
 439         case 0x00200: /* vram cycle: mask register */
 440             /* ignore */
 441             break;
 442         case REG_TOP:
 443             s->top_of_screen = val;
 444             g364fb_invalidate_display(s);
 445             break;
 446         case REG_DISPLAY:
 447             s->width = val * 4;
 448             break;
 449         case REG_VDISPLAY:
 450             s->height = val / 2;
 451             break;
 452         case REG_CTLA:
 453             s->ctla = val;
 454             g364fb_update_depth(s);
 455             g364fb_invalidate_display(s);
 456             break;
 457         case REG_CURS_POS:
 458             g364_invalidate_cursor_position(s);
 459             s->cursor_position = val;
 460             g364_invalidate_cursor_position(s);
 461             break;
 462         case REG_RESET:
 463             g364fb_reset(s);
 464             break;
 465         default:
 466             error_report("g364: invalid write of 0x%" PRIx64
 467                          " at [" TARGET_FMT_plx "]", val, addr);
 468             break;
 469         }
 470     }
 471     qemu_irq_lower(s->irq);
 472 }
 473
 474 static const MemoryRegionOps g364fb_ctrl_ops = {
 475     .read = g364fb_ctrl_read,
 476     .write = g364fb_ctrl_write,
 477     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
 478     .impl.min_access_size = 4,
 479     .impl.max_access_size = 4,
 480 };
 481
 482 static int g364fb_post_load(void *opaque, int version_id)
 483 {
 484     G364State *s = opaque;
 485
 486     /* force refresh */
 487     g364fb_update_depth(s);
 488     g364fb_invalidate_display(s);
 489
 490     return 0;
 491 }
 492
 493 static const VMStateDescription vmstate_g364fb = {
 494     .name = "g364fb",
 495     .version_id = 1,
 496     .minimum_version_id = 1,
 497     .minimum_version_id_old = 1,
 498     .post_load = g364fb_post_load,
 499     .fields = (VMStateField[]) {
 500         VMSTATE_VBUFFER_UINT32(vram, G364State, 1, NULL, 0, vram_size),
 501         VMSTATE_BUFFER_UNSAFE(color_palette, G364State, 0, 256 * 3),
 502         VMSTATE_BUFFER_UNSAFE(cursor_palette, G364State, 0, 9),
 503         VMSTATE_UINT16_ARRAY(cursor, G364State, 512),
 504         VMSTATE_UINT32(cursor_position, G364State),
 505         VMSTATE_UINT32(ctla, G364State),
 506         VMSTATE_UINT32(top_of_screen, G364State),
 507         VMSTATE_UINT32(width, G364State),
 508         VMSTATE_UINT32(height, G364State),
 509         VMSTATE_END_OF_LIST()
 510     }
 511 };
 512
 513 static void g364fb_init(DeviceState *dev, G364State *s)
 514 {
 515     s->vram = g_malloc0(s->vram_size);
 516
 517     s->ds = graphic_console_init(g364fb_update_display,
 518                                  g364fb_invalidate_display,
 519                                  g364fb_screen_dump, NULL, s);
 520
 521     memory_region_init_io(&s->mem_ctrl, &g364fb_ctrl_ops, s, "ctrl", 0x180000);
 522     memory_region_init_ram_ptr(&s->mem_vram, "vram",
 523                                s->vram_size, s->vram);
 524     vmstate_register_ram(&s->mem_vram, dev);
 525     memory_region_set_coalescing(&s->mem_vram);
 526 }
 527
 528 typedef struct {
 529     SysBusDevice busdev;
 530     G364State g364;
 531 } G364SysBusState;
 532
 533 static int g364fb_sysbus_init(SysBusDevice *dev)
 534 {
 535     G364State *s = &FROM_SYSBUS(G364SysBusState, dev)->g364;
 536
 537     g364fb_init(&dev->qdev, s);
 538     sysbus_init_irq(dev, &s->irq);
 539     sysbus_init_mmio(dev, &s->mem_ctrl);
 540     sysbus_init_mmio(dev, &s->mem_vram);
 541
 542     return 0;
 543 }
 544
 545 static void g364fb_sysbus_reset(DeviceState *d)
 546 {
 547     G364SysBusState *s = DO_UPCAST(G364SysBusState, busdev.qdev, d);
 548     g364fb_reset(&s->g364);
 549 }
 550
 551 static Property g364fb_sysbus_properties[] = {
 552     DEFINE_PROP_HEX32("vram_size", G364SysBusState, g364.vram_size,
 553     8 * 1024 * 1024),
 554     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
 555 };
 556
 557 static void g364fb_sysbus_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
 558 {
 559     SysBusDeviceClass *k = SYS_BUS_DEVICE_CLASS(klass);
 560
 561     k->init = g364fb_sysbus_init;
 562 }
 563
 564 static DeviceInfo g364fb_sysbus_info = {
 565     .name = "sysbus-g364",
 566     .desc = "G364 framebuffer",
 567     .size = sizeof(G364SysBusState),
 568     .vmsd = &vmstate_g364fb,
 569     .reset = g364fb_sysbus_reset,
 570     .props = g364fb_sysbus_properties,
 571     .class_init = g364fb_sysbus_class_init,
 572 };
 573
 574 static void g364fb_register(void)
 575 {
 576     sysbus_register_withprop(&g364fb_sysbus_info);
 577 }
 578
 579 device_init(g364fb_register);