git.sesse.net Git - pistorm/blob - emulator.c

   1 #include <assert.h>
   2 #include <dirent.h>
   3 #include <endian.h>
   4 #include <fcntl.h>
   5 #include <pthread.h>
   6 #include <sched.h>
   7 #include <signal.h>
   8 #include <stdint.h>
   9 #include <stdio.h>
  10 #include <stdlib.h>
  11 #include <string.h>
  12 #include <sys/mman.h>
  13 #include <sys/stat.h>
  14 #include <sys/types.h>
  15 #include <unistd.h>
  16 #include <sys/ioctl.h>
  17 #include "Gayle.h"
  18 #include "ide.h"
  19 #include "m68k.h"
  20 #include "main.h"
  21 #include "platforms/platforms.h"
  22 #include "input/input.h"
  23
  24 #include "platforms/amiga/amiga-registers.h"
  25
  26 //#define BCM2708_PERI_BASE        0x20000000  //pi0-1
  27 //#define BCM2708_PERI_BASE     0xFE000000     //pi4
  28 #define BCM2708_PERI_BASE 0x3F000000  // pi3
  29 #define BCM2708_PERI_SIZE 0x01000000
  30 #define GPIO_BASE (BCM2708_PERI_BASE + 0x200000) /* GPIO controller */
  31 #define GPCLK_BASE (BCM2708_PERI_BASE + 0x101000)
  32 #define GPIO_ADDR 0x200000 /* GPIO controller */
  33 #define GPCLK_ADDR 0x101000
  34 #define CLK_PASSWD 0x5a000000
  35 #define CLK_GP0_CTL 0x070
  36 #define CLK_GP0_DIV 0x074
  37
  38 #define SA0 5
  39 #define SA1 3
  40 #define SA2 2
  41
  42 #define STATUSREGADDR  \
  43   GPIO_CLR = 1 << SA0; \
  44   GPIO_CLR = 1 << SA1; \
  45   GPIO_SET = 1 << SA2;
  46 #define W16            \
  47   GPIO_CLR = 1 << SA0; \
  48   GPIO_CLR = 1 << SA1; \
  49   GPIO_CLR = 1 << SA2;
  50 #define R16            \
  51   GPIO_SET = 1 << SA0; \
  52   GPIO_CLR = 1 << SA1; \
  53   GPIO_CLR = 1 << SA2;
  54 #define W8             \
  55   GPIO_CLR = 1 << SA0; \
  56   GPIO_SET = 1 << SA1; \
  57   GPIO_CLR = 1 << SA2;
  58 #define R8             \
  59   GPIO_SET = 1 << SA0; \
  60   GPIO_SET = 1 << SA1; \
  61   GPIO_CLR = 1 << SA2;
  62
  63 #define PAGE_SIZE (4 * 1024)
  64 #define BLOCK_SIZE (4 * 1024)
  65
  66 #define GPIOSET(no, ishigh) \
  67   do {                      \
  68     if (ishigh)             \
  69       set |= (1 << (no));   \
  70     else                    \
  71       reset |= (1 << (no)); \
  72   } while (0)
  73
  74 #define JOY0DAT 0xDFF00A
  75 #define JOY1DAT 0xDFF00C
  76 #define CIAAPRA 0xBFE001
  77 #define POTGOR  0xDFF016
  78
  79 int kb_hook_enabled = 0;
  80 int mouse_hook_enabled = 0;
  81 int cpu_emulation_running = 1;
  82
  83 char mouse_dx = 0, mouse_dy = 0;
  84 char mouse_buttons = 0;
  85
  86 #define KICKBASE 0xF80000
  87 #define KICKSIZE 0x7FFFF
  88
  89 int mem_fd, mouse_fd = -1, keyboard_fd = -1;
  90 int mem_fd_gpclk;
  91 int gayle_emulation_enabled = 1;
  92 void *gpio_map;
  93 void *gpclk_map;
  94
  95 // Configurable emulator options
  96 unsigned int cpu_type = M68K_CPU_TYPE_68000;
  97 unsigned int loop_cycles = 300;
  98 struct emulator_config *cfg = NULL;
  99 char keyboard_file[256] = "/dev/input/event0";
 100
 101 // I/O access
 102 volatile unsigned int *gpio;
 103 volatile unsigned int *gpclk;
 104 volatile unsigned int gpfsel0;
 105 volatile unsigned int gpfsel1;
 106 volatile unsigned int gpfsel2;
 107 volatile unsigned int gpfsel0_o;
 108 volatile unsigned int gpfsel1_o;
 109 volatile unsigned int gpfsel2_o;
 110
 111 // GPIO setup macros. Always use INP_GPIO(x) before using OUT_GPIO(x) or
 112 // SET_GPIO_ALT(x,y)
 113 #define INP_GPIO(g) *(gpio + ((g) / 10)) &= ~(7 << (((g) % 10) * 3))
 114 #define OUT_GPIO(g) *(gpio + ((g) / 10)) |= (1 << (((g) % 10) * 3))
 115 #define SET_GPIO_ALT(g, a)  \
 116   *(gpio + (((g) / 10))) |= \
 117       (((a) <= 3 ? (a) + 4 : (a) == 4 ? 3 : 2) << (((g) % 10) * 3))
 118
 119 #define GPIO_SET \
 120   *(gpio + 7)  // sets   bits which are 1 ignores bits which are 0
 121 #define GPIO_CLR \
 122   *(gpio + 10)  // clears bits which are 1 ignores bits which are 0
 123
 124 #define GET_GPIO(g) (*(gpio + 13) & (1 << g))  // 0 if LOW, (1<<g) if HIGH
 125
 126 #define GPIO_PULL *(gpio + 37)      // Pull up/pull down
 127 #define GPIO_PULLCLK0 *(gpio + 38)  // Pull up/pull down clock
 128
 129 void setup_io();
 130
 131 uint32_t read8(uint32_t address);
 132 void write8(uint32_t address, uint32_t data);
 133
 134 uint32_t read16(uint32_t address);
 135 void write16(uint32_t address, uint32_t data);
 136
 137 void write32(uint32_t address, uint32_t data);
 138 uint32_t read32(uint32_t address);
 139
 140 uint16_t read_reg(void);
 141 void write_reg(unsigned int value);
 142
 143 volatile uint16_t srdata;
 144 volatile uint32_t srdata2;
 145 volatile uint32_t srdata2_old;
 146
 147 //unsigned char g_kick[524288];
 148 //unsigned char g_ram[FASTSIZE + 1]; /* RAM */
 149 unsigned char toggle;
 150 int ovl;
 151 static volatile unsigned char maprom;
 152
 153 void sigint_handler(int sig_num) {
 154   //if (sig_num) { }
 155   //cpu_emulation_running = 0;
 156
 157   //return;
 158   printf("Received sigint %d, exiting.\n", sig_num);
 159   if (mouse_fd != -1)
 160     close(mouse_fd);
 161   if (mem_fd)
 162     close(mem_fd);
 163
 164   if (cfg->platform->shutdown) {
 165     cfg->platform->shutdown(cfg);
 166   }
 167
 168   exit(0);
 169 }
 170
 171 void *iplThread(void *args) {
 172   printf("IPL thread running/n");
 173
 174   while (42) {
 175
 176     if (GET_GPIO(1) == 0) {
 177       toggle = 1;
 178       m68k_end_timeslice();
 179    //printf("thread!/n");
 180     } else {
 181       toggle = 0;
 182     };
 183     usleep(1);
 184   }
 185
 186 }
 187
 188 int main(int argc, char *argv[]) {
 189   int g;
 190   const struct sched_param priority = {99};
 191
 192   // Some command line switch stuffles
 193   for (g = 1; g < argc; g++) {
 194     if (strcmp(argv[g], "--disable-gayle") == 0) {
 195       gayle_emulation_enabled = 0;
 196     }
 197     else if (strcmp(argv[g], "--cpu_type") == 0 || strcmp(argv[g], "--cpu") == 0) {
 198       if (g + 1 >= argc) {
 199         printf("%s switch found, but no CPU type specified.\n", argv[g]);
 200       } else {
 201         g++;
 202         cpu_type = get_m68k_cpu_type(argv[g]);
 203       }
 204     }
 205     else if (strcmp(argv[g], "--config-file") == 0 || strcmp(argv[g], "--config") == 0) {
 206       if (g + 1 >= argc) {
 207         printf("%s switch found, but no config filename specified.\n", argv[g]);
 208       } else {
 209         g++;
 210         cfg = load_config_file(argv[g]);
 211       }
 212     }
 213     else if (strcmp(argv[g], "--keyboard-file") == 0 || strcmp(argv[g], "--kbfile") == 0) {
 214       if (g + 1 >= argc) {
 215         printf("%s switch found, but no keyboard device path specified.\n", argv[g]);
 216       } else {
 217         g++;
 218         strcpy(keyboard_file, argv[g]);
 219       }
 220     }
 221   }
 222
 223   if (!cfg) {
 224     printf("No config file specified. Trying to load default.cfg...\n");
 225     cfg = load_config_file("default.cfg");
 226     if (!cfg) {
 227       printf("Couldn't load default.cfg, empty emulator config will be used.\n");
 228       cfg = (struct emulator_config *)calloc(1, sizeof(struct emulator_config));
 229       if (!cfg) {
 230         printf("Failed to allocate memory for emulator config!\n");
 231         return 1;
 232       }
 233       memset(cfg, 0x00, sizeof(struct emulator_config));
 234     }
 235   }
 236
 237   if (cfg) {
 238     if (cfg->cpu_type) cpu_type = cfg->cpu_type;
 239     if (cfg->loop_cycles) loop_cycles = cfg->loop_cycles;
 240
 241     if (!cfg->platform)
 242       cfg->platform = make_platform_config("none", "generic");
 243     cfg->platform->platform_initial_setup(cfg);
 244   }
 245
 246   if (cfg->mouse_enabled) {
 247     mouse_fd = open(cfg->mouse_file, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
 248     if (mouse_fd == -1) {
 249       printf("Failed to open %s, can't enable mouse hook.\n", cfg->mouse_file);
 250       cfg->mouse_enabled = 0;
 251     }
 252   }
 253
 254   keyboard_fd = open(keyboard_file, O_RDONLY | O_NONBLOCK);
 255   if (keyboard_fd == -1) {
 256     printf("Failed to open keyboard event source.\n");
 257   }
 258
 259   sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &priority);
 260   mlockall(MCL_CURRENT);  // lock in memory to keep us from paging out
 261
 262   InitGayle();
 263
 264   signal(SIGINT, sigint_handler);
 265   setup_io();
 266
 267   //goto skip_everything;
 268
 269   // Enable 200MHz CLK output on GPIO4, adjust divider and pll source depending
 270   // on pi model
 271   printf("Enable 200MHz GPCLK0 on GPIO4\n");
 272
 273   *(gpclk + (CLK_GP0_CTL / 4)) = CLK_PASSWD | (1 << 5);
 274   usleep(10);
 275   while ((*(gpclk + (CLK_GP0_CTL / 4))) & (1 << 7))
 276     ;
 277   usleep(100);
 278   *(gpclk + (CLK_GP0_DIV / 4)) =
 279       CLK_PASSWD | (6 << 12);  // divider , 6=200MHz on pi3
 280   usleep(10);
 281   *(gpclk + (CLK_GP0_CTL / 4)) =
 282       CLK_PASSWD | 5 | (1 << 4);  // pll? 6=plld, 5=pllc
 283   usleep(10);
 284   while (((*(gpclk + (CLK_GP0_CTL / 4))) & (1 << 7)) == 0)
 285     ;
 286   usleep(100);
 287
 288   SET_GPIO_ALT(4, 0);  // gpclk0
 289
 290   // set SA to output
 291   INP_GPIO(2);
 292   OUT_GPIO(2);
 293   INP_GPIO(3);
 294   OUT_GPIO(3);
 295   INP_GPIO(5);
 296   OUT_GPIO(5);
 297
 298   // set gpio0 (aux0) and gpio1 (aux1) to input
 299   INP_GPIO(0);
 300   INP_GPIO(1);
 301
 302   // Set GPIO pins 6,7 and 8-23 to output
 303   for (g = 6; g <= 23; g++) {
 304     INP_GPIO(g);
 305     OUT_GPIO(g);
 306   }
 307   printf("Precalculate GPIO8-23 as Output\n");
 308   gpfsel0_o = *(gpio);  // store gpio ddr
 309   printf("gpfsel0: %#x\n", gpfsel0_o);
 310   gpfsel1_o = *(gpio + 1);  // store gpio ddr
 311   printf("gpfsel1: %#x\n", gpfsel1_o);
 312   gpfsel2_o = *(gpio + 2);  // store gpio ddr
 313   printf("gpfsel2: %#x\n", gpfsel2_o);
 314
 315   // Set GPIO pins 8-23 to input
 316   for (g = 8; g <= 23; g++) {
 317     INP_GPIO(g);
 318   }
 319   printf("Precalculate GPIO8-23 as Input\n");
 320   gpfsel0 = *(gpio);  // store gpio ddr
 321   printf("gpfsel0: %#x\n", gpfsel0);
 322   gpfsel1 = *(gpio + 1);  // store gpio ddr
 323   printf("gpfsel1: %#x\n", gpfsel1);
 324   gpfsel2 = *(gpio + 2);  // store gpio ddr
 325   printf("gpfsel2: %#x\n", gpfsel2);
 326
 327   GPIO_CLR = 1 << 2;
 328   GPIO_CLR = 1 << 3;
 329   GPIO_SET = 1 << 5;
 330
 331   GPIO_SET = 1 << 6;
 332   GPIO_SET = 1 << 7;
 333
 334   // reset cpld statemachine first
 335
 336   write_reg(0x01);
 337   usleep(100);
 338   usleep(1500);
 339   write_reg(0x00);
 340   usleep(100);
 341
 342   // reset amiga and statemachine
 343   skip_everything:;
 344   cpu_pulse_reset();
 345   ovl = 1;
 346   m68k_write_memory_8(0xbfe201, 0x0001);  // AMIGA OVL
 347   m68k_write_memory_8(0xbfe001, 0x0001);  // AMIGA OVL high (ROM@0x0)
 348
 349   usleep(1500);
 350
 351   m68k_init();
 352   printf("Setting CPU type to %d.\n", cpu_type);
 353   m68k_set_cpu_type(cpu_type);
 354   m68k_pulse_reset();
 355
 356   if (maprom == 1) {
 357     m68k_set_reg(M68K_REG_PC, 0xF80002);
 358   } else {
 359     m68k_set_reg(M68K_REG_PC, 0x0);
 360   }
 361
 362 /*
 363           pthread_t id;
 364           int err;
 365           err = pthread_create(&id, NULL, &iplThread, NULL);
 366           if (err != 0)
 367               printf("\ncan't create IPL thread :[%s]", strerror(err));
 368           else
 369               printf("\n IPL Thread created successfully\n");
 370 */
 371   char c = 0;
 372
 373   m68k_pulse_reset();
 374   while (42) {
 375     if (mouse_hook_enabled) {
 376       if (get_mouse_status(&mouse_dx, &mouse_dy, &mouse_buttons)) {
 377         //printf("Maus: %d (%.2X), %d (%.2X), B:%.2X\n", mouse_dx, mouse_dx, mouse_dy, mouse_dy, mouse_buttons);
 378       }
 379     }
 380
 381     if (cpu_emulation_running)
 382       m68k_execute(loop_cycles);
 383
 384     // FIXME: Rework this to use keyboard events instead.
 385     /*while (get_key_char(&c)) {
 386       if (c == cfg->keyboard_toggle_key && !kb_hook_enabled) {
 387         kb_hook_enabled = 1;
 388         printf("Keyboard hook enabled.\n");
 389       }
 390       else if (c == 0x1B && kb_hook_enabled) {
 391         kb_hook_enabled = 0;
 392         printf("Keyboard hook disabled.\n");
 393       }
 394       if (!kb_hook_enabled) {
 395         if (c == cfg->mouse_toggle_key) {
 396           mouse_hook_enabled ^= 1;
 397           printf("Mouse hook %s.\n", mouse_hook_enabled ? "enabled" : "disabled");
 398           mouse_dx = mouse_dy = mouse_buttons = 0;
 399         }
 400         if (c == 'r') {
 401           cpu_emulation_running ^= 1;
 402           printf("CPU emulation is now %s\n", cpu_emulation_running ? "running" : "stopped");
 403         }
 404         if (c == 'R') {
 405           cpu_pulse_reset();
 406           m68k_pulse_reset();
 407           printf("CPU emulation reset.\n");
 408         }
 409         if (c == 'q') {
 410           printf("Quitting and exiting emulator.\n");
 411           goto stop_cpu_emulation;
 412         }
 413       }
 414     }*/
 415 /*
 416     if (toggle == 1){
 417       srdata = read_reg();
 418       m68k_set_irq((srdata >> 13) & 0xff);
 419     } else {
 420          m68k_set_irq(0);
 421     };
 422     usleep(1);
 423 */
 424
 425
 426     if (GET_GPIO(1) == 0) {
 427       srdata = read_reg();
 428       m68k_set_irq((srdata >> 13) & 0xff);
 429     } else {
 430       if (CheckIrq() == 1) {
 431         write16(0xdff09c, 0x8008);
 432         m68k_set_irq(2);
 433       }
 434       else
 435          m68k_set_irq(0);
 436     };
 437
 438   }
 439
 440   stop_cpu_emulation:;
 441
 442   if (mouse_fd != -1)
 443     close(mouse_fd);
 444   if (mem_fd)
 445     close(mem_fd);
 446
 447   return 0;
 448 }
 449
 450 void cpu_pulse_reset(void) {
 451   write_reg(0x00);
 452   // printf("Status Reg%x\n",read_reg());
 453   usleep(100000);
 454   write_reg(0x02);
 455   // printf("Status Reg%x\n",read_reg());
 456 }
 457
 458 int cpu_irq_ack(int level) {
 459   printf("cpu irq ack\n");
 460   return level;
 461 }
 462
 463 static unsigned int target = 0;
 464
 465 #define PLATFORM_CHECK_READ(a) \
 466   if (address >= cfg->custom_low && address < cfg->custom_high) { \
 467     unsigned int target = 0; \
 468     switch(cfg->platform->id) { \
 469       case PLATFORM_AMIGA: { \
 470         if (custom_read_amiga(cfg, address, &target, a) != -1) { \
 471           return target; \
 472         } \
 473         break; \
 474       } \
 475       default: \
 476         break; \
 477     } \
 478   } \
 479   if (ovl || (address >= cfg->mapped_low && address < cfg->mapped_high)) { \
 480     if (handle_mapped_read(cfg, address, &target, a) != -1) \
 481       return target; \
 482   }
 483
 484 unsigned int m68k_read_memory_8(unsigned int address) {
 485   PLATFORM_CHECK_READ(OP_TYPE_BYTE);
 486
 487     address &=0xFFFFFF;
 488 //  if (address < 0xffffff) {
 489     return read8((uint32_t)address);
 490 //  }
 491
 492 //  return 1;
 493 }
 494
 495 unsigned int m68k_read_memory_16(unsigned int address) {
 496   PLATFORM_CHECK_READ(OP_TYPE_WORD);
 497
 498   if (mouse_hook_enabled) {
 499     if (address == JOY0DAT) {
 500       // Forward mouse valueses to Amyga.
 501       unsigned short result = (mouse_dy << 8) | (mouse_dx);
 502       mouse_dx = mouse_dy = 0;
 503       return (unsigned int)result;
 504     }
 505     if (address == CIAAPRA) {
 506       unsigned short result = (unsigned int)read16((uint32_t)address);
 507       if (mouse_buttons & 0x01) {
 508         mouse_buttons -= 1;
 509         return (unsigned int)(result | 0x40);
 510       }
 511       else
 512           return (unsigned int)result;
 513     }
 514     if (address == POTGOR) {
 515       unsigned short result = (unsigned int)read16((uint32_t)address);
 516       if (mouse_buttons & 0x02) {
 517         mouse_buttons -= 2;
 518         return (unsigned int)(result | 0x2);
 519       }
 520       else
 521           return (unsigned int)result;
 522     }
 523   }
 524
 525 //  if (address < 0xffffff) {
 526     address &=0xFFFFFF;
 527     return (unsigned int)read16((uint32_t)address);
 528 //  }
 529
 530 //  return 1;
 531 }
 532
 533 unsigned int m68k_read_memory_32(unsigned int address) {
 534   PLATFORM_CHECK_READ(OP_TYPE_LONGWORD);
 535
 536 //  if (address < 0xffffff) {
 537     address &=0xFFFFFF;
 538     uint16_t a = read16(address);
 539     uint16_t b = read16(address + 2);
 540     return (a << 16) | b;
 541 //  }
 542
 543 //  return 1;
 544 }
 545
 546 #define PLATFORM_CHECK_WRITE(a) \
 547   if (address >= cfg->custom_low && address < cfg->custom_high) { \
 548     switch(cfg->platform->id) { \
 549       case PLATFORM_AMIGA: { \
 550         if (custom_write_amiga(cfg, address, value, a) != -1) { \
 551           return; \
 552         } \
 553         break; \
 554       } \
 555       default: \
 556         break; \
 557     } \
 558   } \
 559   if (address >= cfg->mapped_low && address < cfg->mapped_high) { \
 560     if (handle_mapped_write(cfg, address, value, a) != -1) \
 561       return; \
 562   }
 563
 564 void m68k_write_memory_8(unsigned int address, unsigned int value) {
 565   PLATFORM_CHECK_WRITE(OP_TYPE_BYTE);
 566
 567   if (address == 0xbfe001) {
 568     if (ovl != (value & (1 << 0))) {
 569       ovl = (value & (1 << 0));
 570       printf("OVL:%x\n", ovl);
 571     }
 572   }
 573
 574 //  if (address < 0xffffff) {
 575     address &=0xFFFFFF;
 576     write8((uint32_t)address, value);
 577     return;
 578 //  }
 579
 580 //  return;
 581 }
 582
 583 void m68k_write_memory_16(unsigned int address, unsigned int value) {
 584   PLATFORM_CHECK_WRITE(OP_TYPE_WORD);
 585
 586 //  if (address < 0xffffff) {
 587     address &=0xFFFFFF;
 588     write16((uint32_t)address, value);
 589     return;
 590 //  }
 591 //  return;
 592 }
 593
 594 void m68k_write_memory_32(unsigned int address, unsigned int value) {
 595   PLATFORM_CHECK_WRITE(OP_TYPE_LONGWORD);
 596
 597 //  if (address < 0xffffff) {
 598     address &=0xFFFFFF;
 599     write16(address, value >> 16);
 600     write16(address + 2, value);
 601     return;
 602 //  }
 603
 604 //  return;
 605 }
 606
 607 inline void write16(uint32_t address, uint32_t data) {
 608   uint32_t addr_h_s = (address & 0x0000ffff) << 8;
 609   uint32_t addr_h_r = (~address & 0x0000ffff) << 8;
 610   uint32_t addr_l_s = (address >> 16) << 8;
 611   uint32_t addr_l_r = (~address >> 16) << 8;
 612   uint32_t data_s = (data & 0x0000ffff) << 8;
 613   uint32_t data_r = (~data & 0x0000ffff) << 8;
 614
 615   //      asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 616   W16
 617   *(gpio) = gpfsel0_o;
 618   *(gpio + 1) = gpfsel1_o;
 619   *(gpio + 2) = gpfsel2_o;
 620
 621   *(gpio + 7) = addr_h_s;
 622   *(gpio + 10) = addr_h_r;
 623   GPIO_CLR = 1 << 7;
 624   GPIO_SET = 1 << 7;
 625
 626   *(gpio + 7) = addr_l_s;
 627   *(gpio + 10) = addr_l_r;
 628   GPIO_CLR = 1 << 7;
 629   GPIO_SET = 1 << 7;
 630
 631   // write phase
 632   *(gpio + 7) = data_s;
 633   *(gpio + 10) = data_r;
 634   GPIO_CLR = 1 << 7;
 635   GPIO_SET = 1 << 7;
 636
 637   *(gpio) = gpfsel0;
 638   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 639   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 640   while ((GET_GPIO(0)))
 641     ;
 642   //     asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 643 }
 644
 645 inline void write8(uint32_t address, uint32_t data) {
 646   if ((address & 1) == 0)
 647     data = data + (data << 8);  // EVEN, A0=0,UDS
 648   else
 649     data = data & 0xff;  // ODD , A0=1,LDS
 650   uint32_t addr_h_s = (address & 0x0000ffff) << 8;
 651   uint32_t addr_h_r = (~address & 0x0000ffff) << 8;
 652   uint32_t addr_l_s = (address >> 16) << 8;
 653   uint32_t addr_l_r = (~address >> 16) << 8;
 654   uint32_t data_s = (data & 0x0000ffff) << 8;
 655   uint32_t data_r = (~data & 0x0000ffff) << 8;
 656
 657   //   asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 658   W8
 659   *(gpio) = gpfsel0_o;
 660   *(gpio + 1) = gpfsel1_o;
 661   *(gpio + 2) = gpfsel2_o;
 662
 663   *(gpio + 7) = addr_h_s;
 664   *(gpio + 10) = addr_h_r;
 665   GPIO_CLR = 1 << 7;
 666   GPIO_SET = 1 << 7;
 667
 668   *(gpio + 7) = addr_l_s;
 669   *(gpio + 10) = addr_l_r;
 670   GPIO_CLR = 1 << 7;
 671   GPIO_SET = 1 << 7;
 672
 673   // write phase
 674   *(gpio + 7) = data_s;
 675   *(gpio + 10) = data_r;
 676   GPIO_CLR = 1 << 7;
 677   GPIO_SET = 1 << 7;
 678
 679   *(gpio) = gpfsel0;
 680   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 681   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 682   while ((GET_GPIO(0)))
 683     ;
 684   //   asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 685 }
 686
 687 inline uint32_t read16(uint32_t address) {
 688   volatile int val;
 689   uint32_t addr_h_s = (address & 0x0000ffff) << 8;
 690   uint32_t addr_h_r = (~address & 0x0000ffff) << 8;
 691   uint32_t addr_l_s = (address >> 16) << 8;
 692   uint32_t addr_l_r = (~address >> 16) << 8;
 693
 694   //   asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 695   R16
 696   *(gpio) = gpfsel0_o;
 697   *(gpio + 1) = gpfsel1_o;
 698   *(gpio + 2) = gpfsel2_o;
 699
 700   *(gpio + 7) = addr_h_s;
 701   *(gpio + 10) = addr_h_r;
 702   GPIO_CLR = 1 << 7;
 703   GPIO_SET = 1 << 7;
 704
 705   *(gpio + 7) = addr_l_s;
 706   *(gpio + 10) = addr_l_r;
 707   GPIO_CLR = 1 << 7;
 708   GPIO_SET = 1 << 7;
 709
 710   // read phase
 711   *(gpio) = gpfsel0;
 712   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 713   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 714   GPIO_CLR = 1 << 6;
 715   while (!(GET_GPIO(0)))
 716     ;
 717   GPIO_CLR = 1 << 6;
 718   val = *(gpio + 13);
 719   GPIO_SET = 1 << 6;
 720   //    asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 721   return (val >> 8) & 0xffff;
 722 }
 723
 724 inline uint32_t read8(uint32_t address) {
 725   int val;
 726   uint32_t addr_h_s = (address & 0x0000ffff) << 8;
 727   uint32_t addr_h_r = (~address & 0x0000ffff) << 8;
 728   uint32_t addr_l_s = (address >> 16) << 8;
 729   uint32_t addr_l_r = (~address >> 16) << 8;
 730
 731   //    asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 732   R8
 733   *(gpio) = gpfsel0_o;
 734   *(gpio + 1) = gpfsel1_o;
 735   *(gpio + 2) = gpfsel2_o;
 736
 737   *(gpio + 7) = addr_h_s;
 738   *(gpio + 10) = addr_h_r;
 739   GPIO_CLR = 1 << 7;
 740   GPIO_SET = 1 << 7;
 741
 742   *(gpio + 7) = addr_l_s;
 743   *(gpio + 10) = addr_l_r;
 744   GPIO_CLR = 1 << 7;
 745   GPIO_SET = 1 << 7;
 746
 747   // read phase
 748   *(gpio) = gpfsel0;
 749   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 750   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 751
 752   GPIO_CLR = 1 << 6;
 753   while (!(GET_GPIO(0)))
 754     ;
 755   GPIO_CLR = 1 << 6;
 756   val = *(gpio + 13);
 757   GPIO_SET = 1 << 6;
 758   //    asm volatile ("dmb" ::: "memory");
 759
 760   val = (val >> 8) & 0xffff;
 761   if ((address & 1) == 0)
 762     return (val >> 8) & 0xff;  // EVEN, A0=0,UDS
 763   else
 764     return val & 0xff;  // ODD , A0=1,LDS
 765 }
 766
 767 /******************************************************/
 768
 769 void write_reg(unsigned int value) {
 770   STATUSREGADDR
 771   *(gpio) = gpfsel0_o;
 772   *(gpio + 1) = gpfsel1_o;
 773   *(gpio + 2) = gpfsel2_o;
 774   *(gpio + 7) = (value & 0xffff) << 8;
 775   *(gpio + 10) = (~value & 0xffff) << 8;
 776   GPIO_CLR = 1 << 7;
 777   GPIO_CLR = 1 << 7;  // delay
 778   GPIO_SET = 1 << 7;
 779   GPIO_SET = 1 << 7;
 780   // Bus HIGH-Z
 781   *(gpio) = gpfsel0;
 782   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 783   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 784 }
 785
 786 uint16_t read_reg(void) {
 787   uint32_t val;
 788   STATUSREGADDR
 789   // Bus HIGH-Z
 790   *(gpio) = gpfsel0;
 791   *(gpio + 1) = gpfsel1;
 792   *(gpio + 2) = gpfsel2;
 793   GPIO_CLR = 1 << 6;
 794   GPIO_CLR = 1 << 6;  // delay
 795   GPIO_CLR = 1 << 6;
 796   GPIO_CLR = 1 << 6;
 797   val = *(gpio + 13);
 798   GPIO_SET = 1 << 6;
 799   return (uint16_t)(val >> 8);
 800 }
 801
 802 //
 803 // Set up a memory regions to access GPIO
 804 //
 805 void setup_io() {
 806   /* open /dev/mem */
 807   if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) {
 808     printf("can't open /dev/mem \n");
 809     exit(-1);
 810   }
 811
 812   /* mmap GPIO */
 813   gpio_map = mmap(
 814       NULL,                    // Any adddress in our space will do
 815       BCM2708_PERI_SIZE,       // Map length
 816       PROT_READ | PROT_WRITE,  // Enable reading & writting to mapped memory
 817       MAP_SHARED,              // Shared with other processes
 818       mem_fd,                  // File to map
 819       BCM2708_PERI_BASE        // Offset to GPIO peripheral
 820   );
 821
 822   close(mem_fd);  // No need to keep mem_fd open after mmap
 823
 824   if (gpio_map == MAP_FAILED) {
 825     printf("gpio mmap error %d\n", (int)gpio_map);  // errno also set!
 826     exit(-1);
 827   }
 828
 829   gpio = ((volatile unsigned *)gpio_map) + GPIO_ADDR / 4;
 830   gpclk = ((volatile unsigned *)gpio_map) + GPCLK_ADDR / 4;
 831
 832 }  // setup_io