feat(ppu): implement broken ppu fifo renderer
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38460577b9
commit
0361d04248
309
src/ppu.rs
309
src/ppu.rs
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@ -174,55 +174,153 @@ impl Ppu {
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let pos = &self.pos;
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let pos = &self.pos;
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let line_y = self.pos.line_y;
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let line_y = self.pos.line_y;
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||||||
let scroll_y = self.pos.scroll_y;
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let window_y = self.pos.window_y;
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let window_y = self.pos.window_y;
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let window_present = self.control.window_enabled() && window_y <= line_y;
|
let is_window = self.control.window_enabled() && window_y <= line_y;
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match self.fetcher.state {
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// Determine whether we need to enable sprite fetching
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let mut obj_attr = None;
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for i in 0..self.obj_buffer.len() {
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if let Some(attr) = self.obj_buffer.get(i) {
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if attr.x <= (self.x_pos + 8) {
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// self.fetcher.obj.resume(); TODO: Try running only when there's a sprite
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self.fetcher.bg.reset();
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self.fetcher.bg.pause();
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self.fifo.pause();
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obj_attr = Some(attr);
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}
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}
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}
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if let Some(attr) = obj_attr {
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// Run the Object Fetcher
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let obj_size = match self.control.obj_size() {
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ObjectSize::EightByEight => 8,
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ObjectSize::EightBySixteen => 16,
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};
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match self.fetcher.obj.state {
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TileNumber => {
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self.fetcher.obj.tile.with_id(attr.tile_index);
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self.fetcher.obj.next(TileDataLow);
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}
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TileDataLow => {
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let addr = PixelFetcher::get_obj_low_addr(attr, &self.pos, obj_size);
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let byte = self.read_byte(addr);
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self.fetcher.obj.tile.with_low_byte(byte);
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self.fetcher.obj.next(TileDataHigh);
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|
}
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TileDataHigh => {
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let addr = PixelFetcher::get_obj_low_addr(attr, &self.pos, obj_size);
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let byte = self.read_byte(addr + 1);
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self.fetcher.obj.tile.with_high_byte(byte);
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self.fetcher.obj.next(SendToFifo);
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|
}
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SendToFifo => {
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self.fetcher.obj.fifo_count += 1;
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if self.fetcher.obj.fifo_count == 1 {
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// Load into fifo
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let tile_bytes =
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self.fetcher.obj.tile.low.zip(self.fetcher.obj.tile.high);
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if let Some(bytes) = tile_bytes {
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let low = bytes.0;
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let high = bytes.1;
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let pixel = TwoBitsPerPixel::from_bytes(high, low);
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let palette = match attr.flags.palette() {
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|
ObjectPaletteId::Palette0 => self.monochrome.obj_palette_0,
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ObjectPaletteId::Palette1 => self.monochrome.obj_palette_1,
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|
};
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let num_to_add = 8 - self.fifo.object.len();
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for i in 0..num_to_add {
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let bit = 7 - i;
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let priority = attr.flags.priority();
|
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let shade = palette.colour(pixel.pixel(bit));
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|
let fifo_pixel = ObjectFifoPixel {
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|
shade,
|
||||||
|
palette,
|
||||||
|
priority,
|
||||||
|
};
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||||||
|
|
||||||
|
self.fifo.object.push_back(fifo_pixel);
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|
}
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|
}
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||||||
|
} else if self.fetcher.obj.fifo_count == 2 {
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|
self.fetcher.bg.resume();
|
||||||
|
self.fifo.resume();
|
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|
|
||||||
|
self.fetcher.obj.reset();
|
||||||
|
} else {
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||||||
|
panic!("Rekai Musuka <rekai@musuka.dev> is a bad programmer");
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}
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|
}
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|
}
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||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
if self.fetcher.bg.is_enabled() {
|
||||||
|
match self.fetcher.bg.state {
|
||||||
TileNumber => {
|
TileNumber => {
|
||||||
// Increment Window line counter if scanline had any window pixels on it
|
// Increment Window line counter if scanline had any window pixels on it
|
||||||
// only increment once per scanline though
|
// only increment once per scanline though
|
||||||
if window_present && !self.fetcher.window_line.checked() {
|
if is_window && !self.fetcher.bg.window_line.checked() {
|
||||||
self.fetcher.window_line.increment();
|
self.fetcher.bg.window_line.increment();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
let x_pos = self.fetcher.x_pos;
|
let x_pos = self.fetcher.x_pos;
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||||||
let addr = self
|
let addr = self
|
||||||
.fetcher
|
.fetcher
|
||||||
.bg_tile_num_addr(control, pos, x_pos, window_present);
|
.bg_tile_num_addr(control, pos, x_pos, is_window);
|
||||||
|
|
||||||
let id = self.read_byte(addr);
|
let id = self.read_byte(addr);
|
||||||
self.fetcher.tile.with_id(id);
|
self.fetcher.bg.tile.with_id(id);
|
||||||
|
|
||||||
// Move on to the Next state in 2 T-cycles
|
// Move on to the Next state in 2 T-cycles
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||||||
self.fetcher.state = TileDataLow;
|
self.fetcher.bg.next(TileDataLow);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
TileDataLow => {
|
TileDataLow => {
|
||||||
let addr = self.fetcher.bg_byte_low_addr(control, pos, window_present);
|
let addr = self.fetcher.bg_byte_low_addr(control, pos, is_window);
|
||||||
|
|
||||||
let low = self.read_byte(addr);
|
let low = self.read_byte(addr);
|
||||||
self.fetcher.tile.with_low_byte(low);
|
self.fetcher.bg.tile.with_low_byte(low);
|
||||||
|
|
||||||
self.fetcher.state = TileDataHigh;
|
self.fetcher.bg.next(TileDataHigh);
|
||||||
}
|
}
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||||||
TileDataHigh => {
|
TileDataHigh => {
|
||||||
let addr = self.fetcher.bg_byte_low_addr(control, pos, window_present);
|
let addr = self.fetcher.bg_byte_low_addr(control, pos, is_window);
|
||||||
|
|
||||||
let high = self.read_byte(addr + 1);
|
let high = self.read_byte(addr + 1);
|
||||||
self.fetcher.tile.with_high_byte(high);
|
self.fetcher.bg.tile.with_high_byte(high);
|
||||||
|
|
||||||
self.fetcher.state = SendToFifo;
|
self.fetcher.bg.next(SendToFifo);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
SendToFifo => {
|
SendToFifo => {
|
||||||
let palette = &self.monochrome.bg_palette;
|
let palette = &self.monochrome.bg_palette;
|
||||||
self.fetcher.send_to_fifo(&mut self.fifo, palette);
|
self.fetcher.send_to_fifo(&mut self.fifo, palette);
|
||||||
|
|
||||||
self.fetcher.state = TileNumber;
|
// FIXME: Should this be equivalent to a reset?
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||||||
|
self.fetcher.bg.next(TileNumber);
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}
|
}
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||||||
}
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
self.fetcher.bg.resume();
|
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|
}
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}
|
}
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|
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||||||
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if self.fifo.is_enabled() {
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||||||
// Handle Background Pixel and Sprite FIFO
|
// Handle Background Pixel and Sprite FIFO
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||||||
if let Some(bg_pixel) = self.fifo.background.pop_front() {
|
if let Some(bg_pixel) = self.fifo.background.pop_front() {
|
||||||
if let Some(_object_pixel) = self.fifo.object.pop_front() {
|
if let Some(_object_pixel) = self.fifo.object.pop_front() {
|
||||||
|
@ -232,7 +330,7 @@ impl Ppu {
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let y = self.pos.line_y as usize;
|
let y = self.pos.line_y as usize;
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||||||
let x = self.x_pos as usize;
|
let x = self.x_pos as usize;
|
||||||
let rgba = bg_pixel.shade.into_rgba();
|
let rgba = bg_pixel.0.into_rgba();
|
||||||
|
|
||||||
let i = (GB_WIDTH * 4) * y + (x * 4);
|
let i = (GB_WIDTH * 4) * y + (x * 4);
|
||||||
self.frame_buf[i..(i + rgba.len())].copy_from_slice(&rgba);
|
self.frame_buf[i..(i + rgba.len())].copy_from_slice(&rgba);
|
||||||
|
@ -240,6 +338,9 @@ impl Ppu {
|
||||||
|
|
||||||
self.x_pos += 1;
|
self.x_pos += 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
self.fifo.resume();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn copy_to_gui(&self, frame: &mut [u8]) {
|
pub fn copy_to_gui(&self, frame: &mut [u8]) {
|
||||||
|
@ -844,6 +945,18 @@ impl ObjectBuffer {
|
||||||
self.buf[self.len] = attr;
|
self.buf[self.len] = attr;
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self.len += 1;
|
self.len += 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn len(&self) -> usize {
|
||||||
|
self.len
|
||||||
|
}
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||||||
|
pub fn get(&self, index: usize) -> Option<&ObjectAttribute> {
|
||||||
|
if index < self.len {
|
||||||
|
Some(&self.buf[index])
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
None
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
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impl Default for ObjectBuffer {
|
impl Default for ObjectBuffer {
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||||||
|
@ -858,22 +971,21 @@ impl Default for ObjectBuffer {
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||||||
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
|
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
|
||||||
struct PixelFetcher {
|
struct PixelFetcher {
|
||||||
x_pos: u8,
|
x_pos: u8,
|
||||||
state: FetcherState,
|
bg: BackgroundFetcher,
|
||||||
window_line: WindowLineCounter,
|
obj: ObjectFetcher,
|
||||||
tile: TileBuilder,
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
impl PixelFetcher {
|
impl PixelFetcher {
|
||||||
pub fn hblank_reset(&mut self) {
|
pub fn hblank_reset(&mut self) {
|
||||||
self.window_line.hblank_reset();
|
self.bg.window_line.hblank_reset();
|
||||||
|
|
||||||
self.tile = Default::default();
|
self.bg.tile = Default::default();
|
||||||
self.state = Default::default();
|
self.bg.state = Default::default();
|
||||||
self.x_pos = 0;
|
self.x_pos = 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
pub fn vblank_reset(&mut self) {
|
pub fn vblank_reset(&mut self) {
|
||||||
self.window_line.vblank_reset();
|
self.bg.window_line.vblank_reset();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn bg_tile_num_addr(
|
fn bg_tile_num_addr(
|
||||||
|
@ -905,7 +1017,7 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
let scx_offset = if window { 0 } else { scroll_x / 8 } & 0x1F;
|
let scx_offset = if window { 0 } else { scroll_x / 8 } & 0x1F;
|
||||||
|
|
||||||
let offset = if window {
|
let offset = if window {
|
||||||
32 * (self.window_line.count() as u16 / 8)
|
32 * (self.bg.window_line.count() as u16 / 8)
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
32 * (((y_offset) & 0x00FF) / 8)
|
32 * (((y_offset) & 0x00FF) / 8)
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
@ -923,7 +1035,7 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
let line_y = pos.line_y;
|
let line_y = pos.line_y;
|
||||||
let scroll_y = pos.scroll_y;
|
let scroll_y = pos.scroll_y;
|
||||||
|
|
||||||
let id = self.tile.id.expect("Tile Number unexpectedly missing");
|
let id = self.bg.tile.id.expect("Tile Number unexpectedly missing");
|
||||||
|
|
||||||
let tile_data_addr = match control.tile_data_addr() {
|
let tile_data_addr = match control.tile_data_addr() {
|
||||||
TileDataAddress::X8800 => (0x9000_i32 + (id as i32 * 16)) as u16,
|
TileDataAddress::X8800 => (0x9000_i32 + (id as i32 * 16)) as u16,
|
||||||
|
@ -931,7 +1043,7 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
let offset = if window {
|
let offset = if window {
|
||||||
2 * (self.window_line.count() % 8)
|
2 * (self.bg.window_line.count() % 8)
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
2 * ((line_y + scroll_y) % 8)
|
2 * ((line_y + scroll_y) % 8)
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
@ -940,7 +1052,7 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
fn send_to_fifo(&mut self, fifo: &mut FifoRenderer, palette: &BackgroundPalette) {
|
fn send_to_fifo(&mut self, fifo: &mut FifoRenderer, palette: &BackgroundPalette) {
|
||||||
let tile_bytes = self.tile.low.zip(self.tile.high);
|
let tile_bytes = self.bg.tile.low.zip(self.bg.tile.high);
|
||||||
|
|
||||||
if let Some(bytes) = tile_bytes {
|
if let Some(bytes) = tile_bytes {
|
||||||
let low = bytes.0;
|
let low = bytes.0;
|
||||||
|
@ -955,13 +1067,7 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
|
|
||||||
let shade = palette.colour(pixel.pixel(bit));
|
let shade = palette.colour(pixel.pixel(bit));
|
||||||
|
|
||||||
let fifo_pixel = FifoPixel {
|
let fifo_pixel = BackgroundFifoPixel(shade);
|
||||||
kind: FifoPixelKind::Background,
|
|
||||||
shade,
|
|
||||||
palette: None,
|
|
||||||
priority: None,
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
fifo.background.push_back(fifo_pixel);
|
fifo.background.push_back(fifo_pixel);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -969,6 +1075,101 @@ impl PixelFetcher {
|
||||||
|
|
||||||
self.x_pos += 1;
|
self.x_pos += 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
pub fn get_obj_low_addr(attr: &ObjectAttribute, pos: &ScreenPosition, obj_size: u8) -> u16 {
|
||||||
|
let line_y = pos.line_y;
|
||||||
|
|
||||||
|
// FIXME: Should we subtract 16 from attr.y?
|
||||||
|
let y = attr.y.wrapping_sub(16);
|
||||||
|
|
||||||
|
let line = if attr.flags.y_flip() {
|
||||||
|
(obj_size - (line_y - y)) * 2
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
(line_y - y) * 2
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
0x8000 + (attr.tile_index as u16 * 16) + line as u16
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
trait Fetcher {
|
||||||
|
fn next(&mut self, state: FetcherState);
|
||||||
|
fn reset(&mut self);
|
||||||
|
fn pause(&mut self);
|
||||||
|
fn resume(&mut self);
|
||||||
|
fn is_enabled(&self) -> bool;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
|
||||||
|
struct BackgroundFetcher {
|
||||||
|
state: FetcherState,
|
||||||
|
tile: TileBuilder,
|
||||||
|
window_line: WindowLineCounter,
|
||||||
|
enabled: bool,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Fetcher for BackgroundFetcher {
|
||||||
|
fn next(&mut self, state: FetcherState) {
|
||||||
|
self.state = state
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn reset(&mut self) {
|
||||||
|
self.state = FetcherState::TileNumber;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn pause(&mut self) {
|
||||||
|
self.enabled = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn resume(&mut self) {
|
||||||
|
self.enabled = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn is_enabled(&self) -> bool {
|
||||||
|
self.enabled
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Default for BackgroundFetcher {
|
||||||
|
fn default() -> Self {
|
||||||
|
Self {
|
||||||
|
state: Default::default(),
|
||||||
|
tile: Default::default(),
|
||||||
|
window_line: Default::default(),
|
||||||
|
enabled: true,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
|
||||||
|
struct ObjectFetcher {
|
||||||
|
state: FetcherState,
|
||||||
|
tile: TileBuilder,
|
||||||
|
fifo_count: u8,
|
||||||
|
enabled: bool,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl Fetcher for ObjectFetcher {
|
||||||
|
fn next(&mut self, state: FetcherState) {
|
||||||
|
self.state = state
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn reset(&mut self) {
|
||||||
|
self.fifo_count = 0;
|
||||||
|
self.state = FetcherState::TileNumber;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn pause(&mut self) {
|
||||||
|
self.enabled = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn resume(&mut self) {
|
||||||
|
self.enabled = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
fn is_enabled(&self) -> bool {
|
||||||
|
self.enabled
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
|
#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
|
||||||
|
@ -1028,29 +1229,36 @@ impl Default for FifoPixelKind {
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}
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}
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#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
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#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
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struct FifoPixel {
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struct BackgroundFifoPixel(GrayShade);
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kind: FifoPixelKind,
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shade: GrayShade,
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palette: Option<ObjectPalette>,
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priority: Option<RenderPriority>,
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}
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impl FifoPixel {
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#[derive(Debug, Clone, Copy, Default)]
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pub fn new_background(shade: GrayShade) -> Self {
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struct ObjectFifoPixel {
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Self {
|
shade: Option<GrayShade>,
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kind: FifoPixelKind::Background,
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palette: ObjectPalette,
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||||||
shade,
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priority: RenderPriority,
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..Default::default()
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}
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}
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}
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}
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// FIXME: Fifo Registers have a known size. Are heap allocations
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// FIXME: Fifo Registers have a known size. Are heap allocations
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// really necessary here?
|
// really necessary here?
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#[derive(Debug, Clone)]
|
#[derive(Debug, Clone)]
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||||||
struct FifoRenderer {
|
struct FifoRenderer {
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||||||
background: VecDeque<FifoPixel>,
|
background: VecDeque<BackgroundFifoPixel>,
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object: VecDeque<FifoPixel>,
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object: VecDeque<ObjectFifoPixel>,
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enabled: bool,
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}
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impl FifoRenderer {
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pub fn is_enabled(&self) -> bool {
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self.enabled
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}
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pub fn pause(&mut self) {
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self.enabled = false;
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}
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pub fn resume(&mut self) {
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self.enabled = true;
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}
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}
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}
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impl Default for FifoRenderer {
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impl Default for FifoRenderer {
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@ -1058,6 +1266,7 @@ impl Default for FifoRenderer {
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||||||
Self {
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Self {
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||||||
background: VecDeque::with_capacity(8),
|
background: VecDeque::with_capacity(8),
|
||||||
object: VecDeque::with_capacity(8),
|
object: VecDeque::with_capacity(8),
|
||||||
|
enabled: true,
|
||||||
}
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}
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||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
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||||||
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