Emulator: Add initial pixel FIFO to PPU
This commit is contained in:
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@@ -49,6 +49,10 @@ void PPU::update()
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// OAM logic goes here..
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// OAM logic goes here..
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if (m_clocks_into_frame % 80 == 0) {
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if (m_clocks_into_frame % 80 == 0) {
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// Clear FIFOs
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m_pixel_fifo.background = {};
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m_pixel_fifo.oam = {};
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m_state = State::PixelTransfer;
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m_state = State::PixelTransfer;
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}
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}
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break;
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break;
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@@ -128,6 +132,108 @@ void PPU::render()
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scene.addComponent<Inferno::SpriteComponent>(m_entity, glm::vec4 { 1.0f }, texture);
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scene.addComponent<Inferno::SpriteComponent>(m_entity, glm::vec4 { 1.0f }, texture);
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}
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}
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void PPU::pixelFifo()
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LCDC lcd_control = static_cast<LCDC>(Emu::the().readMemory(0xff40));
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// Tile map
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uint32_t tile_map_size = 32 * 32; // 1 KiB
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uint32_t bg_tile_map_address = (lcd_control & LCDC::BGTileMapArea) ? 0x9c00 : 0x9800;
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// uint32_t window_tile_map_address = (lcd_control & LCDC::WindowTileMapArea) ? 0x9c00 : 0x9800;
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// Tile data
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// uint32_t tile_data_size = 4096; // 4KiB / 16B = 256 tiles
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uint32_t tile_data_address = (lcd_control & LCDC::BGandWindowTileDataArea) ? 0x8000 : 0x8800;
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// -------------------------------------
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// FIFO Pixel Fetcher
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switch (m_pixel_fifo.state) {
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case PixelFifo::State::TileIndex:
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if (m_pixel_fifo.step == true) {
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m_pixel_fifo.step = false;
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m_pixel_fifo.state = PixelFifo::State::TileDataLow;
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// Viewport
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// https://gbdev.io/pandocs/Scrolling.html#mid-frame-behavior
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m_viewport_x = Emu::the().readMemory(0xff43); // TODO: only read lower 3-bits at beginning of scanline
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m_viewport_y = Emu::the().readMemory(0xff42);
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// Read the tile map index
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uint16_t offset = (((m_viewport_y + m_lcd_y_coordinate) / TILE_HEIGHT) * 32)
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+ ((m_viewport_x + m_lcd_x_coordinate) / TILE_WIDTH);
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m_pixel_fifo.tile_index = Emu::the().readMemory(bg_tile_map_address + offset) & 0xff;
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// Set the tile line we're currently on
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m_pixel_fifo.tile_line = (m_viewport_y + m_lcd_y_coordinate) % TILE_HEIGHT;
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}
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m_pixel_fifo.step = true;
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break;
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case PixelFifo::State::TileDataLow:
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if (m_pixel_fifo.step == true) {
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m_pixel_fifo.step = false;
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m_pixel_fifo.state = PixelFifo::State::TileDataHigh;
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// Read tile data
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m_pixel_fifo.pixels_lsb = Emu::the().readMemory(tile_data_address
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+ (m_pixel_fifo.tile_index * TILE_SIZE) // Each tile is 16 bytes
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+ m_pixel_fifo.tile_line * 2); // Each tile line is 2 bytes
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}
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m_pixel_fifo.step = true;
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break;
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case PixelFifo::State::TileDataHigh:
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if (m_pixel_fifo.step == true) {
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m_pixel_fifo.step = false;
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m_pixel_fifo.state = PixelFifo::State::Sleep;
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// Read tile data
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m_pixel_fifo.pixels_msb = Emu::the().readMemory(tile_data_address
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+ (m_pixel_fifo.tile_index * TILE_SIZE)
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+ m_pixel_fifo.tile_line * 2
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+ 1);
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}
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m_pixel_fifo.step = true;
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break;
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case PixelFifo::State::Sleep:
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if (m_pixel_fifo.background.size() <= 9) {
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m_pixel_fifo.state = PixelFifo::State::Push;
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}
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break;
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case PixelFifo::State::Push: {
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m_pixel_fifo.state = PixelFifo::State::TileIndex;
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for (uint8_t i = 0; i < 8; ++i) {
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uint8_t color_index = (m_pixel_fifo.pixels_lsb >> (7 - i)
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| ((m_pixel_fifo.pixels_msb >> (7 - i)) << 1))
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& 0x3;
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m_pixel_fifo.background.push({ color_index, Palette::BGP });
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}
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break;
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}
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default:
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VERIFY_NOT_REACHED();
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};
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// -------------------------------------
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// Mode 3 Operation
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// The pixel FIFO needs to contain more than 8 pixels to shift one out
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if (m_pixel_fifo.background.size() > 8) {
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auto pixel = m_pixel_fifo.background.front();
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m_pixel_fifo.background.pop();
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uint32_t index = (m_lcd_y_coordinate * SCREEN_WIDTH + m_lcd_x_coordinate) * FORMAT_SIZE;
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auto color = getPixelColor(pixel.first, pixel.second);
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m_screen[index + 0] = color[0];
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m_screen[index + 1] = color[1];
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m_screen[index + 2] = color[2];
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m_lcd_x_coordinate++;
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}
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}
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void PPU::drawTile(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t tile_address)
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void PPU::drawTile(uint32_t x, uint32_t y, uint32_t tile_address)
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{
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{
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uint32_t viewport_x = Emu::the().readMemory(0xff43);
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uint32_t viewport_x = Emu::the().readMemory(0xff43);
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@@ -200,4 +306,8 @@ void PPU::resetFrame()
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m_clocks_into_frame = 0;
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m_clocks_into_frame = 0;
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m_lcd_x_coordinate = 0;
|
m_lcd_x_coordinate = 0;
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||||||
m_lcd_y_coordinate = 0;
|
m_lcd_y_coordinate = 0;
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|
// Clear FIFOs
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m_pixel_fifo.background = {};
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|
m_pixel_fifo.oam = {};
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}
|
}
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@@ -9,6 +9,8 @@
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#include <array>
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#include <array>
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#include <cstdint> // uint8_t, uint16_t, uint32_t
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#include <cstdint> // uint8_t, uint16_t, uint32_t
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#include <queue>
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#include <utility> // std::pair
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#include "ruc/meta/core.h"
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#include "ruc/meta/core.h"
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@@ -51,9 +53,32 @@ public:
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OBP1 = 0xff49, // OBJ palette 1
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OBP1 = 0xff49, // OBJ palette 1
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};
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};
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struct PixelFifo {
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enum State : uint8_t {
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TileIndex,
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TileDataLow,
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TileDataHigh,
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Sleep,
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Push,
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};
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State state = State::TileIndex;
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bool step = false;
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uint8_t tile_index = 0;
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uint8_t tile_line = 0;
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uint8_t pixels_lsb = 0;
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uint8_t pixels_msb = 0;
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using Fifo = std::queue<std::pair<uint8_t, Palette>>; // colorID, source
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Fifo background;
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Fifo oam;
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};
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void update() override;
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void update() override;
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void render();
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void render();
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void pixelFifo();
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void drawTile(uint32_t screen_x, uint32_t screen_y, uint32_t tile_address);
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void drawTile(uint32_t screen_x, uint32_t screen_y, uint32_t tile_address);
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std::array<uint8_t, 3> getPixelColor(uint8_t color_index, Palette palette);
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std::array<uint8_t, 3> getPixelColor(uint8_t color_index, Palette palette);
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@@ -65,6 +90,10 @@ private:
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uint32_t m_lcd_x_coordinate { 0 };
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uint32_t m_lcd_x_coordinate { 0 };
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uint32_t m_lcd_y_coordinate { 0 }; // Note: includes V-Blank
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uint32_t m_lcd_y_coordinate { 0 }; // Note: includes V-Blank
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uint8_t m_viewport_x { 0 };
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uint8_t m_viewport_y { 0 };
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PixelFifo m_pixel_fifo;
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uint32_t m_entity;
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uint32_t m_entity;
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std::array<uint8_t, SCREEN_WIDTH * FORMAT_SIZE * SCREEN_HEIGHT> m_screen;
|
std::array<uint8_t, SCREEN_WIDTH * FORMAT_SIZE * SCREEN_HEIGHT> m_screen;
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};
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};
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