src/com/atmel/fpslic/FpslicDevice.java

   1 package com.atmel.fpslic;
   2
   3 import java.util.*;
   4 import java.io.*;
   5 import org.ibex.util.Log;
   6 import edu.berkeley.abits.*;
   7 import static com.atmel.fpslic.FpslicConstants.*;
   8
   9 public abstract class FpslicDevice implements Device {
  10
  11     private final int width;
  12     private final int height;
  13
  14     public FpslicDevice(int width, int height) {
  15         this.width = width;
  16         this.height = height;
  17     }
  18
  19     public int getWidth() { return width; }
  20     public int getHeight() { return height; }
  21
  22     public abstract void flush();
  23     public abstract void mode4(int z, int y, int x, int d);
  24     public abstract byte mode4(int z, int y, int x);
  25
  26     public          byte mode4zyx(int zyx) { return mode4(zyx>>24, (zyx>>16)&0xff, (zyx>>8)&0xff); }
  27     public          void mode4zyx(int zyx, int d, int invmask) { mode4(zyx>>24, (zyx>>16)&0xff, (zyx>>8)&0xff, d, invmask); }
  28     public          void mode4(int z, int y, int x, int d, int invmask) {
  29         int old = mode4(z, y, x);
  30         old &= ~invmask;
  31         old |= d;
  32         mode4(z, y, x, old);
  33     }
  34     public          void mode4zyx(int zyx, int bit, boolean set) { mode4(zyx>>24, (zyx>>16)&0xff, (zyx>>8)&0xff, bit, set); }
  35     public          void mode4(int z, int y, int x, int bit, boolean set) {
  36         int old = mode4(z, y, x);
  37         old &= ~(1 << bit);
  38         old |= set ? (1 << bit) : 0;
  39         mode4(z, y, x, old);
  40     }
  41
  42     // Inner Classes ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  43
  44     public final class Sector {
  45         public final int col;
  46         public final int row;
  47         public Sector(Cell c) { this((c.col/4)*4, (c.row/4)*4); }
  48         private Sector(int col, int row) {
  49             if (row % 4 != 0) throw new Error("Sector must be created with a multiple-of-4 row");
  50             if (col % 4 != 0) throw new Error("Sector must be created with a multiple-of-4 col");
  51             this.row = row;
  52             this.col = col;
  53         }
  54         public Sector north() { return row+4>=getHeight() ? null : new Sector(col, row+4); }
  55         public Sector south() { return row==0 ?             null : new Sector(col, row-4); }
  56         public Sector east()  { return col+4>=getWidth() ?  null : new Sector(col+4, row); }
  57         public Sector west()  { return col==0 ?             null : new Sector(col-4, row); }
  58         public Cell cell()    { return FpslicDevice.this.cell(col, row); }
  59     }
  60
  61     public final class SectorWire {
  62         public final boolean global;
  63         public final boolean horizontal;
  64         public final int     plane;
  65         public final int     row;
  66         public final int     col;
  67         public SectorWire(boolean horizontal, int plane, int col, int row) {
  68             this(horizontal, plane, col, row, false);
  69         }
  70
  71         public void useColumnClock() {
  72             // this is very poorly understood
  73             if (horizontal) throw new RuntimeException();
  74             mode4(0x25, (row>>2)+1, col, 0x80);
  75             mode4(0x29, (row>>2),   col, 0x40);
  76         }
  77
  78         public SectorWire(boolean horizontal, int plane, int col, int row, boolean global) {
  79             this.horizontal=horizontal;
  80             this.global=global;
  81             this.plane=plane;
  82             this.col= horizontal ? (col & ~0x3) : col;
  83             this.row=!horizontal ? (row & ~0x3) : row;
  84         }
  85         public SectorWire global() {
  86             return new SectorWire(horizontal, plane, col, row, true);
  87         }
  88         public boolean isDriven() {
  89             // FIXME: bridging connections (horiz-to-vert)
  90             for(int i=0; i<4; i++)
  91                 if (cell(horizontal ? col+i : col,
  92                          horizontal ? row   : row+i).out(plane)) return true;
  93             // FIXME: sector switchbox drivers
  94             return false;
  95         }
  96         private int z(int z)       { return (horizontal ? 0x30 : 0x20) | z; }
  97         public int code(boolean topleft) {
  98             switch(plane) {
  99                 case 0: return z(8)+(topleft?0:1);
 100                 case 1: return z(6)+(topleft?0:1);
 101                 case 2: return z(2*(4-plane))+(topleft?0:1);
 102                 case 3: return z(2*(4-plane))+(topleft?0:1);
 103                 case 4: return z(2*(4-plane))+(topleft?0:1);
 104             }
 105             throw new Error();
 106         }
 107
 108         private final int fine()   { return horizontal ? row : col; }
 109         public  final int coarse() { return horizontal ? col : row; }
 110         private int _row()  { return horizontal ? row          : ((row)>>2); }
 111         private int _col()  { return horizontal ? ((col)>>2) : col;          }
 112
 113         public SectorWire west()  { return !horizontal ? null : col-4<0       ? null : new SectorWire(horizontal, plane, col-4, row); }
 114         public SectorWire east()  { return !horizontal ? null : col+4>=getWidth()  ? null : new SectorWire(horizontal, plane, col+4, row); }
 115         public SectorWire north() { return  horizontal ? null : row+4>=getHeight() ? null : new SectorWire(horizontal, plane, col,   row+4); }
 116         public SectorWire south() { return  horizontal ? null : row-4<0       ? null : new SectorWire(horizontal, plane, col,   row-4); }
 117
 118         public String toString() {
 119             return
 120                 (horizontal?(col+":"+(col+3)):(""+col))+","+
 121                 (horizontal?(row+"")         :(row+":"+(row+3)))+
 122                 "x"+plane;
 123         }
 124
 125         /** returns the ZYX0 coordinate of the byte controlling the switchbox that allows <tt>w</tt> to drive this wire */
 126         public int switchbox(SectorWire w) {
 127             if (w.horizontal==horizontal) {
 128                 if (w.plane!=plane) throw new Error();
 129                 if (Math.abs(w.coarse()-coarse())!=4) throw new Error(w.coarse() + " -- " + coarse());
 130                 boolean topleft = horizontal ? (w.coarse() < coarse()) : (w.coarse() > coarse());
 131                 int col = _col() + (( horizontal && !topleft) ? 1 : 0);
 132                 int row = _row() + ((!horizontal &&  topleft) ? 1 : 0);
 133                 return (code(topleft) << 24) | (row<<16) | (col<<8);
 134             }
 135             throw new Error("not implemented");
 136         }
 137
 138         public void dork() {
 139             mode4zyx(switchbox(north()), (1<<6), (1<<6));
 140         }
 141
 142         public void drives(SectorWire w, boolean enable) {
 143             // FIXME: better error checks?
 144             int val = 0;
 145             if (enable) {
 146                 if (!global) val = 0x02;
 147                 else         val = 0x04;
 148             }
 149             int mask = 0x07;
 150             if (w.global) { mask = mask << 3; val = val << 3; }
 151             mode4zyx(switchbox(w), val, mask);
 152         }
 153
 154         public boolean drives(SectorWire w) {
 155             // FIXME: better error checks?
 156             int connect = (mode4zyx(switchbox(w)) >> (global?3:0)) & 0x7;
 157             return (connect & 0x2)!=0;
 158         }
 159         public SectorWire driverRight() {
 160             //System.out.println("checking " + Integer.toString(code(true), 16) + " " +
 161             //Integer.toString(_row(), 16) + " " + Integer.toString(_col(), 16));
 162             int ret = mode4(z(code(true)), _row(), _col());
 163             ret = (ret >> (global?3:0)) & 0x7;
 164             switch(ret) {
 165                 case 0: return null;
 166                 case 1: return null;  /* global wire on same side */
 167                 case 2: return new SectorWire(horizontal, plane, horizontal?(col+4):col, horizontal?row:(row+4));
 168                 case 4: return null;  /* global wire on other side */
 169                 default: throw new Error("multiple drivers on " + this + "!");
 170             }
 171         }
 172
 173         public boolean touches(Cell c) {
 174             return
 175                 horizontal
 176                 ? (c.row==_row() && (_col()/4 == c.col/4))
 177                 : (c.col==_col() && (_row()/4 == c.row/4));
 178         }
 179     }
 180     /*
 181     public final class SwitchBox {
 182         public final boolean h;
 183         public final int col;
 184         public final int row;
 185         public final int plane;
 186         public SwitchBox(boolean h, int col, int row, int plane) { this.h = h; this.col = col; this.row = row; this.plane = plane; }
 187         public SectorWire west(boolean global)  { return !h ? null : global ? null : new SectorWire(h, col-4, row,   plane); }
 188         public SectorWire east(boolean global)  { return !h ? null : global ? null : new SectorWire(h, col+4, row,   plane); }
 189         public SectorWire north(boolean global) { return !h ? null : global ? null : new SectorWire(h, col,   row-4, plane); }
 190         public SectorWire south(boolean global) { return !h ? null : global ? null : new SectorWire(h, col,   row+4, plane); }
 191     }
 192     */
 193
 194     public Cell cell(int col, int row) {
 195         if (col<0) return null;
 196         if (row<0) return null;
 197         if (col>=getWidth()) return null;
 198         if (row>=getHeight()) return null;
 199         return new Cell(col, row);
 200     }
 201
 202     public final class Cell {
 203         public final int col;
 204         public final int row;
 205
 206         public void setColumnClock(int where) {
 207             mode4(0x50, 0x00, col, where);
 208         }
 209
 210         public String toString() { return "cell@("+col+","+row+")"; }
 211
 212         public Cell(int col, int row) {
 213             this.row = row;
 214             this.col = col;
 215         }
 216
 217         public FpslicDevice fpslic() { return FpslicDevice.this; }
 218         public int hashCode() { return col ^ row ^ FpslicDevice.this.hashCode(); }
 219         public boolean equals(Object o) {
 220             if (o==null || (!(o instanceof Cell))) return false;
 221             Cell c = (Cell)o;
 222             return c.col == col && c.row == row && c.fpslic()==fpslic();
 223         }
 224
 225         // Accessors for Neighbors //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 226
 227         public SectorWire hwire(int plane)  { return new SectorWire(true, plane, col, row); }
 228         public SectorWire vwire(int plane)  { return new SectorWire(false, plane, col, row); }
 229         public Cell east() { return cell(col+1, row); }
 230         public Cell west() { return cell(col-1, row); }
 231         public Cell north() { return cell(col,   row+1); }
 232         public Cell south() { return cell(col,   row-1); }
 233         public Cell ne() { return cell(col+1, row+1); }
 234         public Cell nw() { return cell(col-1, row+1); }
 235         public Cell se() { return cell(col+1, row-1); }
 236         public Cell sw() { return cell(col-1, row-1); }
 237         public Sector sector() { return new Sector(this); }
 238
 239         /* bit positions mean:  [MSB] zxy z_y zx_ z__ _xy __y _x_ ___ [LSB] */
 240         public void lut(int xlut, int ylut) { xlut(xlut); ylut(ylut); }
 241         public void xlut(int table)    { mode4(7, row, col, (byte)(table & 0xff)); }
 242         public byte xlut()             { return (byte)(mode4(7, row, col) & 0xff); }
 243
 244         public String str(int x, String def) {
 245             switch(x) {
 246                 case NORTH: return "n";
 247                 case SOUTH: return "s";
 248                 case EAST:  return "e";
 249                 case WEST:  return "w";
 250                 case NW:    return "nw";
 251                 case SE:    return "se";
 252                 case NE:    return "ne";
 253                 case SW:    return "sw";
 254                 case FB:    return "fb";
 255                 case L0:    return (hx(0)&&vx(0))?"HV0":hx(0)?"H0":vx(0)?"V0":"L0";
 256                 case L1:    return (hx(1)&&vx(1))?"HV1":hx(1)?"H1":vx(1)?"V1":"L1";
 257                 case L2:    return (hx(2)&&vx(2))?"HV2":hx(2)?"H2":vx(2)?"V2":"L2";
 258                 case L3:    return (hx(3)&&vx(3))?"HV3":hx(3)?"H3":vx(3)?"V3":"L3";
 259                 case L4:    return (hx(4)&&vx(4))?"HV4":hx(4)?"H4":vx(4)?"V4":"L4";
 260                 default: return def;
 261             }
 262         }
 263
 264         /* bit positions mean:  [MSB] zxy zx_ z_y z__ _xy _x_ __y ___ [LSB] */
 265         public void ylut(int table)    { mode4(6, row, col, (byte)(table & 0xff)); }
 266         public byte ylut()             { return (byte)(mode4(6, row, col) & 0xff); }
 267
 268         public void ff_reset_value(boolean value) {
 269             //mode4( /* FIXME WRONG!!! */, row, col, 3, !value); return;
 270         }
 271         /** FIXME!!! */
 272         public boolean ff_reset_value() { return false; }
 273         public boolean columnClocked() {
 274             return false;
 275         }
 276
 277         public void out(int plane, boolean enable) {
 278             switch(plane) {
 279                 case L0: mode4(0x00, row, col, 2, enable); return;
 280                 case L1: mode4(0x00, row, col, 3, enable); return;
 281                 case L2: mode4(0x00, row, col, 5, enable); return;
 282                 case L3: mode4(0x00, row, col, 4, enable); return;
 283                 case L4: mode4(0x00, row, col, 1, enable); return;
 284                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 285             }
 286         }
 287
 288         public boolean out(int plane) {
 289             switch(plane) {
 290                 case L0: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<2)) != 0;
 291                 case L1: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<3)) != 0;
 292                 case L2: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<5)) != 0;
 293                 case L3: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<4)) != 0;
 294                 case L4: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<1)) != 0;
 295                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 296             }
 297         }
 298
 299         public void h(int plane, boolean enable) {
 300             switch(plane) {
 301                 case 0: mode4(0x08, row, col, 0, enable); return;
 302                 case 1: mode4(0x08, row, col, 2, enable); return;
 303                 case 2: mode4(0x08, row, col, 5, enable); return;
 304                 case 3: mode4(0x08, row, col, 6, enable); return;
 305                 case 4: mode4(0x00, row, col, 6, enable); return;
 306                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 307             }
 308         }
 309
 310         public boolean hx(int plane) {
 311             switch(plane) {
 312                 case 0: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<0)) != 0;
 313                 case 1: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<2)) != 0;
 314                 case 2: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<5)) != 0;
 315                 case 3: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<6)) != 0;
 316                 case 4: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<6)) != 0;
 317                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 318             }
 319         }
 320
 321         public void v(int plane, boolean enable) {
 322             switch(plane) {
 323                 case 0: mode4(0x08, row, col, 1, enable); return;
 324                 case 1: mode4(0x08, row, col, 3, enable); return;
 325                 case 2: mode4(0x08, row, col, 4, enable); return;
 326                 case 3: mode4(0x08, row, col, 7, enable); return;
 327                 case 4: mode4(0x00, row, col, 7, enable); return;
 328                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 329             }
 330         }
 331
 332         public boolean vx(int plane) {
 333             switch(plane) {
 334                 case 0: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<1)) != 0;
 335                 case 1: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<3)) != 0;
 336                 case 2: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<4)) != 0;
 337                 case 3: return (mode4(0x08, row, col) & (1<<7)) != 0;
 338                 case 4: return (mode4(0x00, row, col) & (1<<7)) != 0;
 339                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 340             }
 341         }
 342
 343
 344         public int ti_source() {
 345             switch(mode4(1, row, col) & 0x30) {
 346                 case 0x20: return zi();
 347                 case 0x10: return FB;
 348                 case 0x00: return wi();
 349                 default: throw new Error("ack!");
 350             }
 351         }
 352
 353         public int t() {
 354             switch(mode4(1, row, col) & 0x30) {
 355                 case 0x00: return TMUX_W;
 356                 case 0x10: return wi()==NONE ? TMUX_FB : TMUX_W_AND_FB;
 357                 case 0x20: return wi()==NONE ? TMUX_Z  : TMUX_W_AND_Z;
 358                 case 0x30: throw new RuntimeException("illegal!");
 359                 default: return TMUX_W;
 360             }
 361         }
 362
 363         public void t(int code) {
 364             int result = 0;
 365             switch(code) {
 366                 case TMUX_W:        result = 0x00; break;
 367                 case TMUX_Z:        result = 0x20; break;
 368                 case TMUX_W_AND_Z:  result = 0x20; break;
 369                 case TMUX_FB:       result = 0x10; break;
 370                 case TMUX_W_AND_FB: result = 0x10; break;
 371                 default: result = 0x00; break;
 372             }
 373             mode4(1, row, col, result, 0x30);
 374         }
 375         /*
 376         private void fmux(int source) {
 377             switch(source) {
 378                 case ZMUX:
 379                 case FB:
 380                 case ALWAYS_ON:
 381                 default: throw new Error("unknown argument to fmux()");
 382             }
 383         }
 384
 385         public boolean win_easable() {
 386         }
 387         */
 388
 389         public int ti() {
 390             return mode4(1, row, col) & 0x34;
 391         }
 392
 393         public void t(boolean ignore_z_and_fb, boolean zm_drives_fb, boolean fb_drives_wm) {
 394             // still not totally satisfied...
 395             //     need to find the bit that sets the w-mux off
 396             //     what does it mean for both bits (0x30) to be set to 1?
 397             //if (fb && z) throw new RuntimeException("invalid combination");
 398             int result = 0;
 399             // ZM->FB = 0x04
 400             // FB->WM = 0x10
 401             // WZ->WM = 0x20
 402
 403             // tff => w&z      [0x20]
 404             // fff => w        [0x00]
 405             // ttt => fb&w     [0x34]
 406             // ftt => fb&w     [0x14]
 407             // fft => fb&w     [0x10]
 408
 409             // ttf => w&z      [0x24]
 410             // ftf => w        [0x04]
 411             // tft => fb&w     [0x30]
 412             if (ignore_z_and_fb) result |= 0x20;
 413             if (zm_drives_fb) result |= 0x04;
 414             if (fb_drives_wm) result |= 0x10;
 415             mode4(1, row, col, result, 0x34);
 416         }
 417
 418
 419         public void c(int source) {
 420             switch(source) {
 421                 case XLUT: mode4(1, row, col, 0x00, 0xc0); break;
 422                 case YLUT: mode4(1, row, col, 0x40, 0xc0); break;
 423                 case ZMUX: mode4(1, row, col, 0x80, 0xc0); break;
 424                 default:   throw new RuntimeException("Invalid Argument");
 425             }
 426         }
 427         public int c() {
 428             int cval = mode4(1, row, col) & 0xc0;
 429             switch (cval) {
 430                 case 0x00: return XLUT;
 431                 case 0x40: return YLUT;
 432                 case 0x80: return ZMUX;
 433             }
 434             throw new Error("c() => " + cval);
 435         }
 436         public void b(boolean registered) { mode4(1, row, col, 3, !registered); }
 437         public void f(boolean registered) { mode4(1, row, col, 2, !registered); }
 438         public boolean xo()               { return (mode4(1, row, col) & 0x01) != 0; }
 439         public boolean yo()               { return (mode4(1, row, col) & 0x02) != 0; }
 440         public void xo(boolean center)    { mode4(1, row, col, 0, center); }
 441         public void yo(boolean center)    { mode4(1, row, col, 1, center); }
 442
 443         public void xo(Cell c) {
 444             if (c.row==row || c.col==col) {   // use the y-input
 445                 xlut(LUT_OTHER);
 446                 yi(c);
 447             } else {
 448                 xlut(LUT_SELF);
 449                 xi(c);
 450             }
 451             xo(false);
 452         }
 453
 454         public void yo(Cell c) {
 455             if (!(c.row==row || c.col==col)) {   // use the x-input
 456                 ylut(LUT_OTHER);
 457                 xi(c);
 458             } else {
 459                 ylut(LUT_SELF);
 460                 yi(c);
 461             }
 462             yo(false);
 463         }
 464
 465         public boolean b() { return (mode4(1, row, col) & (1 << 3)) == 0; }
 466         public boolean f() { return (mode4(1, row, col) & (1 << 2)) == 0; }
 467         public boolean x() { return (mode4(1, row, col) & (1 << 1)) != 0; }
 468         public boolean y() { return (mode4(1, row, col) & (1 << 0)) != 0; }
 469
 470         public int oe() {
 471             switch (mode4(0x02, row, col) & 0x3) {
 472                 case 0: return NONE;
 473                 case 1: return H4;
 474                 case 2: return V4;
 475                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 476             }
 477         }
 478         public void oe(int source) {
 479             switch(source) {
 480                 case NONE: mode4(0x02, row, col, 0, 0x3); break;
 481                 case H4:   mode4(0x02, row, col, 1, 0x3); break;
 482                 case V4:   mode4(0x02, row, col, 2, 0x3); break;
 483                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 484             }
 485         }
 486
 487         public int xi() {
 488             // FIXME: can be multiple
 489             if ((mode4(0x03, row, col) & (1<<4))!=0) return L4;
 490             switch(mode4(0x05, row, col) & 0xff) {
 491                 case 0x80: return SW;
 492                 case (1<<6): return NE;
 493                 case (1<<5): return SE;
 494                 case (1<<4): return NW;
 495                 case (1<<3): return L0;
 496                 case (1<<2): return L1;
 497                 case (1<<1): return L2;
 498                 case (1<<0): return L3;
 499                 case 0: return NONE;
 500                 default: throw new Error();
 501             }
 502         }
 503
 504         public void xi(int source) {
 505             switch(source) {
 506                 case SW: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<7); break;
 507                 case NE: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<6); break;
 508                 case SE: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<5); break;
 509                 case NW: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<4); break;
 510
 511                 case L0: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<3); break;
 512                 case L1: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<2); break;
 513                 case L2: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<1); break;
 514                 case L3: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 1<<0); break;
 515                 case L4: mode4(0x03, row, col, 4, true);  mode4(0x05, row, col,    0); break;
 516
 517                 case NONE: mode4(0x03, row, col, 4, false); mode4(0x05, row, col, 0); break;
 518                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 519             }
 520         }
 521
 522         public void xi(SectorWire sw) {
 523             if (!sw.touches(this)) throw new RuntimeException("invalid argument");
 524             xi(sw.plane);
 525         }
 526
 527         public void xi(Cell c) {
 528             if      (c.row==row-1 && c.col==col-1) xi(SW);
 529             else if (c.row==row+1 && c.col==col-1) xi(NW);
 530             else if (c.row==row-1 && c.col==col+1) xi(SE);
 531             else if (c.row==row+1 && c.col==col+1) xi(NE);
 532             else throw new RuntimeException("invalid argument");
 533         }
 534
 535         public int yi() {
 536             if ((mode4(0x02, row, col) & (1<<6))!=0) return L4;
 537             switch(mode4(0x04, row, col) & 0xff) {
 538                 case (1<<7): return NORTH;
 539                 case (1<<5): return SOUTH;
 540                 case (1<<6): return WEST;
 541                 case (1<<4): return EAST;
 542                 case (1<<3): return L0;
 543                 case (1<<2): return L1;
 544                 case (1<<1): return L2;
 545                 case (1<<0): return L3;
 546                 case 0: return NONE;
 547                 default: throw new Error();
 548             }
 549         }
 550
 551         public void yi(int source) {
 552             switch(source) {
 553                 case NORTH: mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<7); break;
 554                 case SOUTH: mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<5); break;
 555                 case WEST:  mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<6); break;
 556                 case EAST:  mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<4); break;
 557                 case L4:    mode4(0x02, row, col, 6, true);  mode4(0x04, row, col,    0); break;
 558                 case L3:    mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<0); break;
 559                 case L2:    mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<1); break;
 560                 case L1:    mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<2); break;
 561                 case L0:    mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col, 1<<3); break;
 562                 case NONE:  mode4(0x02, row, col, 6, false); mode4(0x04, row, col,    0); break;
 563                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 564             }
 565         }
 566
 567         public void yi(SectorWire sw) {
 568             if (!sw.touches(this)) throw new RuntimeException("invalid argument");
 569             yi(sw.plane);
 570         }
 571
 572         public void yi(Cell c) {
 573             if      (c.row==row-1 && c.col==col)   yi(SOUTH);
 574             else if (c.row==row+1 && c.col==col)   yi(NORTH);
 575             else if (c.row==row   && c.col==col-1) yi(WEST);
 576             else if (c.row==row   && c.col==col+1) yi(EAST);
 577             else throw new RuntimeException("invalid argument");
 578         }
 579
 580         public void wi(SectorWire sw) {
 581             if (!sw.touches(this)) throw new RuntimeException("invalid argument");
 582             wi(sw.plane);
 583         }
 584
 585         public void wi(int source) {
 586             switch(source) {
 587                 case L4:    mode4(0x03, row, col, 1<<5, 0xEC); break;
 588                 case L3:    mode4(0x03, row, col, 1<<6, 0xEC); break;
 589                 case L2:    mode4(0x03, row, col, 1<<7, 0xEC); break;
 590                 case L1:    mode4(0x03, row, col, 1<<3, 0xEC); break;
 591                 case L0:    mode4(0x03, row, col, 1<<2, 0xEC); break;
 592                 case NONE:  mode4(0x03, row, col,    0, 0xEC); break;
 593                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 594             }
 595         }
 596
 597         public int wi() {
 598             int who = mode4(0x03, row, col) & 0xEC;
 599             switch(who) {
 600                 case (1<<5): return L4;
 601                 case (1<<6): return L3;
 602                 case (1<<7): return L2;
 603                 case (1<<3): return L1;
 604                 case (1<<2): return L0;
 605                 case (1<<0): return NONE;  /* huh? */
 606                 case (0):    return NONE;
 607                 default: throw new RuntimeException("invalid argument: " + who);
 608             }
 609         }
 610
 611
 612         public void zi(SectorWire sw) {
 613             if (!sw.touches(this)) throw new RuntimeException("invalid argument");
 614             zi(sw.plane);
 615         }
 616
 617         public void zi(int source) {
 618             switch(source) {
 619                 case L4:    mode4(0x02, row, col, 1<<7, 0xDB); break;
 620                 case L3:    mode4(0x02, row, col, 1<<5, 0xDB); break;
 621                 case L2:    mode4(0x02, row, col, 1<<4, 0xDB); break;
 622                 case L1:    mode4(0x02, row, col, 1<<3, 0xDB); break;
 623                 case L0:    mode4(0x02, row, col, 1<<2, 0xDB); break;
 624                 case NONE:  mode4(0x02, row, col,    0, 0xDB); break;
 625                 default: throw new RuntimeException("invalid argument");
 626             }
 627         }
 628
 629         public int zi() {
 630             switch(mode4(0x02, row, col) & 0x9B) {
 631                 case (1<<7): return L4;
 632                 case (1<<5): return L3;
 633                 case (1<<4): return L2;
 634                 case (1<<3): return L1;
 635                 case (1<<2): return L0;
 636                 case (1<<1): return NONE;  /* huh? */
 637                 case (1<<0): return NONE;  /* huh? */
 638                 case 0:      return NONE;
 639                 default: throw new RuntimeException("invalid argument: zi=="+(mode4(0x02, row, col) & 0x9B));
 640             }
 641         }
 642
 643         public Cell dir(int i) {
 644             switch(i) {
 645                 case NORTH: return north();
 646                 case SOUTH: return south();
 647                 case EAST: return east();
 648                 case WEST: return west();
 649                 case NW: return nw();
 650                 case SW: return sw();
 651                 case SE: return se();
 652                 case NE: return ne();
 653             }
 654             return null;
 655         }
 656         public int dir(Cell c) {
 657             if      (c.row==row-1 && c.col==col-1) return SW;
 658             else if (c.row==row+1 && c.col==col-1) return NW;
 659             else if (c.row==row-1 && c.col==col+1) return SE;
 660             else if (c.row==row+1 && c.col==col+1) return NE;
 661             else if (c.row==row-1 && c.col==col)   return SOUTH;
 662             else if (c.row==row+1 && c.col==col)   return NORTH;
 663             else if (c.row==row   && c.col==col-1) return WEST;
 664             else if (c.row==row   && c.col==col+1) return EAST;
 665             return -1;
 666         }
 667
 668         public void generalized_c_element() {
 669
 670             /*
 671             ylut(LUT_SELF & (~LUT_OTHER));
 672             xlut((~LUT_SELF) | LUT_OTHER);
 673             c(ZMUX);
 674             zi(L2);
 675             //h(L2, true);
 676             out(L2, true);
 677             xo(true);
 678             yo(true);
 679             */
 680
 681             //ylut(0xB2);
 682             ylut((LUT_SELF & ~LUT_OTHER) | (LUT_Z & ~LUT_OTHER) | (LUT_Z & LUT_SELF & LUT_OTHER));
 683             xlut(LUT_Z);
 684             c(YLUT);
 685             f(false);
 686             b(false);
 687             t(false, false, true);
 688             yo(false);
 689             xo(false);
 690         }
 691
 692
 693         // Relevance //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 694         public boolean relevant() {
 695             return xo_relevant() || yo_relevant() || out_relevant();
 696         }
 697
 698         public boolean xo_relevant() { return xo_relevant(NE) || xo_relevant(SE) || xo_relevant(NW) || xo_relevant(SW); }
 699         public boolean xo_relevant(int direction) {
 700             switch(direction) {
 701                 case NE: return ne() != null && ne().xi()==SW;
 702                 case NW: return nw() != null && nw().xi()==SE;
 703                 case SE: return se() != null && se().xi()==NW;
 704                 case SW: return sw() != null && sw().xi()==NE;
 705                 default: return false;
 706             }
 707         }
 708         public boolean yo_relevant() { return yo_relevant(NORTH) || yo_relevant(SOUTH) || yo_relevant(EAST) || yo_relevant(WEST); }
 709         public boolean yo_relevant(int direction) {
 710             switch(direction) {
 711                 case NORTH: return north() != null && north().yi()==SOUTH  /*&& north().yi_relevant()*/;
 712                 case EAST: return east() != null  && east().yi()==WEST     /*&& east().yi_relevant()*/;
 713                 case SOUTH: return south() != null && south().yi()==NORTH  /*&& south().yi_relevant()*/;
 714                 case WEST: return west() != null  && west().yi()==EAST     /*&& west().yi_relevant()*/;
 715                 default: return false;
 716             }
 717         }
 718         public boolean xi_relevant() { return xi_to_xlut_relevant() || xi_to_ylut_relevant(); }
 719         public boolean yi_relevant() { return yi_to_xlut_relevant() || yi_to_ylut_relevant(); }
 720         public boolean xi_to_ylut_relevant() { return (((ylut() & 0xcc) >> 2) != (ylut() & 0x33)); }
 721         public boolean yi_to_xlut_relevant() { return (((xlut() & 0xcc) >> 2) != (xlut() & 0x33)); }
 722         public boolean zi_to_xlut_relevant() { return (((xlut() & LUT_Z) >> 4) != (xlut() & LUT_Z)); }
 723         public boolean zi_to_ylut_relevant() { return (((ylut() & LUT_Z) >> 4) != (ylut() & LUT_Z)); }
 724         public boolean xi_to_xlut_relevant() { return (((xlut() & LUT_SELF) >> 1) != (xlut() & (LUT_SELF >> 1))); }
 725         public boolean yi_to_ylut_relevant() { return (((ylut() & LUT_SELF) >> 1) != (ylut() & (LUT_SELF >> 1))); }
 726         public boolean xlut_relevant() {
 727             if ((c()==XLUT || c()==ZMUX) && c_relevant()) return true;
 728             if (xo()) return false;
 729             return xo_relevant();
 730         }
 731         public boolean ylut_relevant() {
 732             if ((c()==YLUT || c()==ZMUX) && c_relevant()) return true;
 733             if (yo()) return false;
 734             return yo_relevant();
 735         }
 736         public boolean c_relevant() {
 737             switch(ti()) {
 738                 case 0x34: return true;
 739                 case 0x14: return true;
 740                 case 0x10: return true;
 741                 case 0x30: return true;
 742             }
 743             for(int i=0; i<5; i++)
 744                 if (out(i))
 745                     return true;
 746             if (xo() || yo()) return true;
 747             return false;
 748         }
 749
 750         public boolean register_relevant() {
 751             if (!c_relevant()) return false;
 752             if (f() && out_relevant()) return true;
 753             if (f() && fb_relevant()) return true;
 754             if (b() && xo()) return true;
 755             if (b() && yo()) return true;
 756             return false;
 757         }
 758         public boolean out_relevant() {
 759             boolean out = false;
 760             boolean connect = false;
 761             for(int i=0; i<4; i++) {
 762
 763                 // FIXME FIXME FIXME
 764                 if (i==3) continue;
 765
 766                 if (out(L0+i)) out = true;
 767                 if (hx(L0+i)) connect = true;
 768                 if (vx(L0+i)) connect = true;
 769             }
 770             return out && connect;
 771         }
 772
 773         public boolean fb_relevant() {
 774             /*
 775             if (!(zi_to_xlut_relevant()) ||
 776                 !(zi_to_ylut_relevant())) return false;
 777             switch(ti()) {
 778                 case 0x34: return true;
 779                 case 0x14: return true;
 780                 case 0x10: return true;
 781                 case 0x30: return true;
 782             }
 783             return false;
 784             */
 785             return true;
 786         }
 787
 788
 789     }
 790
 791     public IOB iob_bot(int col, boolean primary)   { return new IOB(col, 0, primary, true); }
 792     public IOB iob_top(int col, boolean primary)   { return new IOB(col, 1, primary, true); }
 793     public IOB iob_left(int row, boolean primary)  { return new IOB(0, row, primary, false); }
 794     public IOB iob_right(int row, boolean primary) { return new IOB(1, row, primary, false); }
 795     /*
 796     public IOB fromPin(int pin) {
 797         if (pin >=  4 && pin <= 11) return io(pin-3);
 798         if (pin >= 15 && pin <= 18) return io(pin-2);
 799         if (pin >= 19 && pin <= 24) return io(pin);
 800         if (pin >= 27 && pin <= 30) return io(pin-2);
 801         if (pin >= 33 && pin <= 36) return io(pin);
 802         if (pin >= 38 && pin <= 47) return io(pin+1);
 803
 804
 805         if (pin >= 33 && pin <= 36) return io(pin+36);
 806         if (pin >= 38 && pin <= 41) return io(pin+43);
 807         if (pin >= 42 && pin <= 43) return io(pin+47);
 808         if (pin >= 44 && pin <= 47) return io(pin+49);
 809         if (pin >= 57 && pin <= 62) return io(pin+40);
 810         if (pin >= 63 && pin <= 66) return io(pin+46);
 811         if (pin >= 68 && pin <= 71) return io(pin+53);
 812         if (pin >= 72 && pin <= 73) return io(pin+53);
 813         if (pin >= 74 && pin <= 75) return io(pin+63);
 814         if (pin >= 76 && pin <= 77) return io(143+(pin-76));
 815         if (pin >= 80 && pin <= 81) return io(145+(pin-80));
 816         if (pin >= 82 && pin <= 85) return io(151+(pin-82));
 817         if (pin >= 86 && pin <= 89) return io(165+(pin-86));
 818         if (pin >= 91 && pin <= 94) return io(177+(pin-91));
 819         if (pin >= 95 && pin <= 96) return io(183+(pin-95));
 820         if (pin >= 97 && pin <= 100) return io(189+(pin-97));
 821         if (pin >= 161 && pin <= 164) return io(289+(pin-161));
 822         if (pin >= 165 && pin <= 166) return io(297+(pin-165));
 823         if (pin >= 167 && pin <= 168) return io(303+(pin-167));
 824         if (pin >= 169 && pin <= 170) return io(309+(pin-169));
 825         if (pin >= 172 && pin <= 173) return io(313+(pin-172));
 826         if (pin >= 174 && pin <= 175) return io(325+(pin-174));
 827         if (pin >= 176 && pin <= 179) return io(327+(pin-176));
 828         if (pin >= 180 && pin <= 181) return io(335+(pin-180));
 829         if (pin >= 184 && pin <= 185) return io(337+(pin-184));
 830         if (pin >= 186 && pin <= 191) return io(343+(pin-186));
 831         if (pin >= 192 && pin <= 193) return io(359+(pin-192));
 832         if (pin >= 195 && pin <= 196) return io(363+(pin-195));
 833         if (pin >= 197 && pin <= 200) return io(369+(pin-197));
 834         if (pin >= 201 && pin <= 204) return io(381+(pin-201));
 835     }
 836     public io(int ionum) {
 837         if (ionum <= 94) {
 838             int cell = (94 - pin) / 2;
 839             boolean primary = cell * 2 == (94-pin);
 840         }
 841     }
 842     */
 843     public final class IOB {
 844         public final int col;
 845         public final int row;
 846         public final boolean primary;
 847         public final boolean northsouth;
 848         public IOB(int col, int row, boolean primary, boolean northsouth) {
 849             this.col = col;
 850             this.row = row;
 851             this.northsouth = northsouth;
 852             this.primary = primary;
 853         }
 854         /*
 855         public String dump() {
 856             System.out.println("[ "+
 857                                (schmitt()?"schmitt ":"")+
 858                                (slew()==3?"fast ":slew()==2?"med ":slew()==1?"slow ":"slew-unknown ")+
 859                                (cr()?"cr ":"")+
 860                                (reg()?"reg ":"")+
 861
 862         }
 863         */
 864         public void enableOutput(int direction) {
 865             useoem(true);
 866             output(direction);
 867             pullnone();
 868             useoem(true);
 869             oem(ALWAYS_ON);
 870             oe(true);
 871             // note: east-side IOBs should have slew=med, others slew=fast
 872             slew((!northsouth && col==1) ? MEDIUM : FAST);
 873         }
 874         public void enableInput() {
 875             schmitt(true);
 876             pullnone();
 877         }
 878
 879         public void    useoem(boolean use)  { mode4(z(3), row, col, 6, use); }
 880         public boolean useoem()             { return (mode4(z(3), row, col) & (1<<6))!=0; }
 881         public void    schmitt(boolean use) { mode4(z(0), row, col, 7, use); }
 882         public boolean schmitt()            { return (mode4(z(0), row, col) & (1<<7))!=0; }
 883
 884         public void    slew(int slew) {
 885             switch(slew) {
 886                 case FAST:   mode4(z(0), row, col, 3<<5, 0x60); return;
 887                 case MEDIUM: mode4(z(0), row, col, 2<<5, 0x60); return;
 888                 case SLOW:   mode4(z(0), row, col, 1<<5, 0x60); return;
 889                 default: throw new Error();
 890             }
 891         }
 892
 893         public void    oem(int source) {
 894             switch(source) {
 895                 case ALWAYS_ON:  mode4(z(3), row, col, 1<<5, 0x3f); return;
 896                 case ALWAYS_OFF: mode4(z(3), row, col,    0, 0x3f); return;
 897                 default: throw new Error();
 898             }
 899         }
 900
 901         private int z(int code) { return (northsouth ? 0x70 : 0x60) | (primary ? 0x00 : 0x04) | (code & 0x7); }
 902         public void pullup()   { mode4(z(0), row, col, 0x00<<1, 0x06); }
 903         public void pulldown() { mode4(z(0), row, col, 0x03<<1, 0x06); }
 904         public void pullnone() { mode4(z(0), row, col, 0x01<<1, 0x06); }
 905         public void oe(boolean oe) {
 906             int old =  mode4(z(1), row, col) & (~(1<<5));
 907             old     |= oe ? 0 : (1<<5);
 908             mode4(z(1), row, col, old & 0xff);
 909         }
 910
 911         public void output(int which) {
 912             switch(which) {
 913                 case NONE:
 914                     mode4(z(1), row, col, 0, 0x1f); return;
 915                 case WEST: case EAST: case NORTH: case SOUTH:
 916                     mode4(z(1), row, col, 1<<0, 0x1f); return;
 917                 case NW: case SW: case NE: case SE:
 918                     mode4(z(1), row, col, 1<<1, 0x1f); return;
 919                 default: throw new Error();
 920             }
 921         }
 922
 923     }
 924
 925     public void readMode4(Reader r) throws IOException {
 926         int count = 0;
 927         BufferedReader br = new BufferedReader(r);
 928         for(String str = br.readLine(); str != null; str = br.readLine()) {
 929             long foo = Long.parseLong(str, 16);
 930             mode4((int)(foo >> 24), (int)(foo >> 16), (int)(foo >>  8), (int)(foo >>  0));
 931             count++;
 932         }
 933         flush();
 934         r.close();
 935     }
 936
 937     public void writeMode4(Writer w) throws IOException {
 938         // FIXME: there are resources "above" the top of the device
 939         for(int x=0; x<getWidth(); x++)
 940             for(int y=0; y<getWidth(); y++)
 941                 for(int z=0; z<255; z++) {
 942                     if ((z > 0x09 && z < 0x10) ||
 943                         (z > 0x11 && z < 0x20) ||
 944                         (z > 0x29 && z < 0x30) ||
 945                         (z > 0x39 && z < 0x40) ||
 946                         (z > 0x41 && z < 0x60) ||
 947                         (z > 0x67 && z < 0x70) ||
 948                         (z > 0x77 && z < 0xD0) ||
 949                         (z > 0xD3))
 950                         continue;
 951                     w.write(hex2(z));
 952                     w.write(hex2(y));
 953                     w.write(hex2(x));
 954                     w.write(hex2(mode4(z, y, x) & 0xff));
 955                     w.write('\n');
 956                 }
 957         w.flush();
 958     }
 959
 960     private static String hex2(int i) {
 961         String ret = Integer.toString(i, 16);
 962         while(ret.length() < 2) ret = "0"+ret;
 963         return ret.toUpperCase();
 964     }
 965
 966 }