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[kugel-rb.git] / apps / dsp_arm.S
blob5b43c3bb5bc58c786ca1459b227adf35f6a35572
1 /***************************************************************************
2  *             __________               __   ___.
3  *   Open      \______   \ ____   ____ |  | _\_ |__   _______  ___
4  *   Source     |       _//  _ \_/ ___\|  |/ /| __ \ /  _ \  \/  /
5  *   Jukebox    |    |   (  <_> )  \___|    < | \_\ (  <_> > <  <
6  *   Firmware   |____|_  /\____/ \___  >__|_ \|___  /\____/__/\_ \
7  *                     \/            \/     \/    \/            \/
8  * $Id$
9  *
10  * Copyright (C) 2006-2007 Thom Johansen
11  *
12  * This program is free software; you can redistribute it and/or
13  * modify it under the terms of the GNU General Public License
14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
15  * of the License, or (at your option) any later version.
16  *
17  * This software is distributed on an "AS IS" basis, WITHOUT WARRANTY OF ANY
18  * KIND, either express or implied.
19  *
20  ****************************************************************************/
22 /****************************************************************************
23  *  void channels_process_sound_chan_mono(int count, int32_t *buf[])
24  *
25  *  NOTE: The following code processes two samples at once. When count is odd,
26  *        there is an additional obsolete sample processed, which will not be
27  *        used by the calling functions.
28  */
29     .section .icode, "ax", %progbits
30     .align  2
31     .global channels_process_sound_chan_mono
32     .type   channels_process_sound_chan_mono, %function
33 channels_process_sound_chan_mono:
34     @ input: r0 = count, r1 = buf
35     stmfd   sp!, {r4-r6, lr}
36     ldmia   r1, {r2-r3}                @ r4 = buf[0], r5 = buf[1]
38 .monoloop:
39     ldmia   r2, {r4-r5}
40     ldmia   r3, {r6,lr}
41     mov     r4, r4, asr #1             @ r4 = r4/2
42     add     r4, r4, r6, asr #1         @ r4 = r4 + r6/2 = (buf[0]+buf[1])/2
43     mov     r5, r5, asr #1             @ r5 = r5/2
44     add     r5, r5, lr, asr #1         @ r5 = r5 + lr/2 = (buf[0]+buf[1])/2
45     stmia   r2!, {r4-r5}
46     stmia   r3!, {r4-r5}
47     subs    r0, r0, #2
48     bgt     .monoloop
49     
50     ldmfd   sp!, {r4-r6, pc}
51 .monoend:
52     .size   channels_process_sound_chan_mono,.monoend-channels_process_sound_chan_mono 
54 /****************************************************************************
55  *  void channels_process_sound_chan_karaoke(int count, int32_t *buf[])
56  *  NOTE: The following code processes two samples at once. When count is odd,
57  *        there is an additional obsolete sample processed, which will not be
58  *        used by the calling functions.
59  */
60     .section .icode, "ax", %progbits
61     .align  2
62     .global channels_process_sound_chan_karaoke
63     .type   channels_process_sound_chan_karaoke, %function
64 channels_process_sound_chan_karaoke:
65     @ input: r0 = count, r1 = buf
66     stmfd   sp!, {r4-r6, lr}
67     ldmia   r1, {r2-r3}                @ r4 = buf[0], r5 = buf[1]
69 .karaokeloop:
70     ldmia   r2, {r4-r5}
71     ldmia   r3, {r6,lr} 
72     mov     r6, r6, asr #1             @ r6 = r6/2
73     rsb     r4, r6, r4, asr #1         @ r4 = -r6 + r4/2 = (buf[0]-buf[1])/2
74     rsb     r6, r4, #0                 @ r6 = -r4
75     mov     lr, lr, asr #1             @ lr = lr/2
76     rsb     r5, lr, r5, asr #1         @ r5 = -lr + r5/2 = (buf[0]-buf[1])/2
77     rsb     lr, r5, #0                 @ lr = -r5  
78     stmia   r2!, {r4-r5}
79     stmia   r3!, {r6,lr}
80     subs    r0, r0, #2
81     bgt     .karaokeloop
83     ldmfd   sp!, {r4-r6, pc}
84 .karaokeend:
85     .size   channels_process_sound_chan_karaoke,.karaokeend-channels_process_sound_chan_karaoke
86     
87 /****************************************************************************
88  *  void sample_output_mono(int count, struct dsp_data *data,
89                                int32_t *src[], int16_t *dst)
90  *  NOTE: The following code processes two samples at once. When count is odd,
91  *        there is an additional obsolete sample processed, which will not be
92  *        used by the calling functions.
93  */
94     .section .icode, "ax", %progbits
95     .align  2
96     .global sample_output_mono
97     .type   sample_output_mono, %function
98 sample_output_mono:
99     @ input: r0 = count, r1 = data, r2 = src, r3 = dst
100     stmfd   sp!, {r4-r9, lr}
102     ldr     r4, [r2]                   @ r4 = src[0]
103     ldr     r5, [r1]                   @ lr = data->output_scale
104     sub     r1, r5, #1                 @ r1 = r5-1
105     mov     r2, #1
106     mov     r2, r2, asl r1             @ r2 = 1<<r1 = 1 << (scale-1)
107     mvn     r1, #0x8000                @ r1 needed for clipping
108     mov     r8, #0xff00
109     orr     r8, r8, #0xff              @ r8 needed for masking
111 .somloop:
112     ldmia   r4!, {r6-r7}
113     add     r6, r6, r2
114     mov     r6, r6, asr r5             @ r6 = (r6 + 1<<(scale-1)) >> scale
115     mov     lr, r6, asr #15
116     teq     lr, lr, asr #31
117     eorne   r6, r1, lr, asr #31        @ Clip (-32768...+32767)
118     add     r7, r7, r2
119     mov     r7, r7, asr r5             @ r7 = (r7 + 1<<(scale-1)) >> scale
120     mov     lr, r7, asr #15
121     teq     lr, lr, asr #31
122     eorne   r7, r1, lr, asr #31        @ Clip (-32768...+32767)
123     
124     and     r6, r6, r8
125     orr     r6, r6, r6, asl #16        @ pack first 2 halfwords into 1 word
126     and     r7, r7, r8
127     orr     r7, r7, r7, asl #16        @ pack last 2 halfwords into 1 word
128     stmia   r3!, {r6-r7}
129     
130     subs    r0, r0, #2
131     bgt     .somloop     
132        
133     ldmfd   sp!, {r4-r9, pc}
134 .somend:
135     .size   sample_output_mono,.somend-sample_output_mono
136     
137 /****************************************************************************
138  * void sample_output_stereo(int count, struct dsp_data *data,
139                                  int32_t *src[], int16_t *dst)
140  *  NOTE: The following code processes two samples at once. When count is odd,
141  *        there is an additional obsolete sample processed, which will not be
142  *        used by the calling functions.
143  */
144     .section .icode, "ax", %progbits
145     .align  2
146     .global sample_output_stereo
147     .type   sample_output_stereo, %function
148 sample_output_stereo:
149     @ input: r0 = count, r1 = data, r2 = src, r3 = dst
150     stmfd   sp!, {r4-r11, lr}
152     ldmia   r2, {r4-r5}                @ r4 = src[0], r5 = src[1]
153     ldr     r6, [r1]                   @ r6 = data->output_scale
154     sub     r1, r6, #1                 @ r1 = r6-1
155     mov     r2, #1
156     mov     r2, r2, asl r1             @ r2 = 1<<r1 = 1 << (scale-1)
157     mvn     r1, #0x8000                @ r1 needed for clipping
158     mov     r11, #0xff00
159     orr     r11, r11, #0xff            @ r11 needed for masking
161 .sosloop:
162     ldmia   r4!, {r7-r8}
163     add     r7, r7, r2
164     mov     r7, r7, asr r6             @ r7 = (r7 + 1<<(scale-1)) >> scale
165     mov     lr, r7, asr #15
166     teq     lr, lr, asr #31
167     eorne   r7, r1, lr, asr #31        @ Clip (-32768...+32767)
168     add     r8, r8, r2
169     mov     r8, r8, asr r6             @ r8 = (r8 + 1<<(scale-1)) >> scale
170     mov     lr, r8, asr #15
171     teq     lr, lr, asr #31
172     eorne   r8, r1, lr, asr #31        @ Clip (-32768...+32767)
173     
174     ldmia   r5!, {r9-r10}
175     add     r9, r9, r2
176     mov     r9, r9, asr r6             @ r9 = (r9 + 1<<(scale-1)) >> scale
177     mov     lr, r9, asr #15
178     teq     lr, lr, asr #31
179     eorne   r9, r1, lr, asr #31        @ Clip (-32768...+32767)
180     add     r10, r10, r2
181     mov     r10, r10, asr r6           @ r10 = (r10 + 1<<(scale-1)) >> scale
182     mov     lr, r10, asr #15
183     teq     lr, lr, asr #31
184     eorne   r10, r1, lr, asr #31       @ Clip (-32768...+32767)
185     
186     and     r7, r7, r11
187     orr     r9, r7, r9, asl #16        @ pack first 2 halfwords into 1 word
188     and     r8, r8, r11
189     orr     r10, r8, r10, asl #16      @ pack last 2 halfwords into 1 word
190     stmia   r3!, {r9-r10}
192     subs    r0, r0, #2
193     bgt     .sosloop
195     ldmfd   sp!, {r4-r11, pc}
196 .sosend:
197     .size   sample_output_stereo,.sosend-sample_output_stereo
199 /****************************************************************************
200  * void apply_crossfeed(int count, int32_t* src[])
201  */
202     .section .text
203     .global apply_crossfeed 
204 apply_crossfeed:
205     @ unfortunately, we ended up in a bit of a register squeeze here, and need
206     @ to keep the count on the stack :/
207     stmdb   sp!, { r4-r11, lr }        @ stack modified regs
208     ldmia   r1, { r2-r3 }              @ r2 = src[0], r3 = src[1]
209     
210     ldr     r1, =crossfeed_data
211     ldmia   r1!, { r4-r11 }            @ load direct gain and filter data
212     add     r12, r1, #13*4*2           @ calculate end of delay
213     stmdb   sp!, { r0, r12 }           @ stack count and end of delay adr
214     ldr     r0, [r1, #13*4*2]          @ fetch current delay line address
216     /* Register usage in loop:
217      * r0 = &delay[index][0], r1 = accumulator high, r2 = src[0], r3 = src[1],
218      * r4 = direct gain, r5-r7 = b0, b1, a1 (filter coefs),
219      * r8-r11 = filter history, r12 = temp, r14 = accumulator low
220      */
221 .cfloop:
222     smull   r14, r1, r6, r8            @ acc = b1*dr[n - 1]
223     smlal   r14, r1, r7, r9            @ acc += a1*y_l[n - 1]
224     ldr     r8, [r0, #4]               @ r8 = dr[n]
225     smlal   r14, r1, r5, r8            @ acc += b0*dr[n]
226     mov     r9, r1, lsl #1             @ fix format for filter history
227     ldr     r12, [r2]                  @ load left input
228     smlal   r14, r1, r4, r12           @ acc += gain*x_l[n] 
229     mov     r1, r1, lsl #1             @ fix format
230     str     r1, [r2], #4               @ save result
232     smull   r14, r1, r6, r10           @ acc = b1*dl[n - 1]
233     smlal   r14, r1, r7, r11           @ acc += a1*y_r[n - 1]
234     ldr     r10, [r0]                  @ r10 = dl[n]
235     str     r12, [r0], #4              @ save left input to delay line
236     smlal   r14, r1, r5, r10           @ acc += b0*dl[n]
237     mov     r11, r1, lsl #1            @ fix format for filter history
238     ldr     r12, [r3]                  @ load right input
239     smlal   r14, r1, r4, r12           @ acc += gain*x_r[n]
240     str     r12, [r0], #4              @ save right input to delay line
241     mov     r1, r1, lsl #1             @ fix format
242     str     r1, [r3], #4               @ save result
244     ldr     r12, [sp, #4]              @ fetch delay line end addr from stack
245     cmp     r0, r12                    @ need to wrap to start of delay?
246     subeq   r0, r0, #13*4*2            @ wrap back delay line ptr to start
248     ldr     r1, [sp]                   @ fetch count from stack
249     subs    r1, r1, #1                 @ are we finished?
250     strne   r1, [sp]                   @ nope, save count back to stack
251     bne     .cfloop
252     
253     @ save data back to struct
254     ldr     r12, =crossfeed_data + 4*4
255     stmia   r12, { r8-r11 }            @ save filter history
256     str     r0, [r12, #30*4]           @ save delay line index
257     add     sp, sp, #8                 @ remove temp variables from stack
258     ldmia   sp!, { r4-r11, pc }
259 .cfend:
260     .size   apply_crossfeed,.cfend-apply_crossfeed
262 /****************************************************************************
263  * int dsp_downsample(int count, struct dsp_data *data,
264  *                    in32_t *src[], int32_t *dst[])
265  */
266     .section    .text
267     .global     dsp_downsample
268 dsp_downsample:
269     stmdb   sp!, { r4-r11, lr }     @ stack modified regs
270     ldmib   r1, { r5-r6 }           @ r5 = num_channels,r6 = resample_data.delta
271     sub     r5, r5, #1              @ pre-decrement num_channels for use
272     add     r4, r1, #12             @ r4 = &resample_data.phase
273     mov     r12, #0xff
274     orr     r12, r12, #0xff00       @ r12 = 0xffff
275 .dschannel_loop:
276     ldr     r1, [r4]                @ r1 = resample_data.phase
277     ldr     r7, [r2, r5, lsl #2]    @ r7 = s = src[ch - 1]
278     ldr     r8, [r3, r5, lsl #2]    @ r8 = d = dst[ch - 1]
279     add     r9, r4, #4              @ r9 = &last_sample[0]
280     ldr     r10, [r9, r5, lsl #2]   @ r10 = last_sample[ch - 1]
281     sub     r11, r0, #1             
282     ldr     r14, [r7, r11, lsl #2]  @ load last sample in s[] ...
283     str     r14, [r9, r5, lsl #2]   @ and write as next frame's last_sample
284     movs    r9, r1, lsr #16         @ r9 = pos = phase >> 16
285     ldreq   r11, [r7]               @ if pos = 0, load src[0] and jump into loop
286     beq     .dsuse_last_start
287     cmp     r9, r0                  @ if pos >= count, we're already done
288     bge     .dsloop_skip
290     @ Register usage in loop:
291     @ r0 = count, r1 = phase, r4 = &resample_data.phase, r5 = cur_channel,
292     @ r6 = delta, r7 = s, r8 = d, r9 = pos, r10 = s[pos - 1], r11 = s[pos]
293 .dsloop:
294     add     r9, r7, r9, lsl #2      @ r9 = &s[pos]
295     ldmda   r9, { r10, r11 }        @ r10 = s[pos - 1], r11 = s[pos]
296 .dsuse_last_start:
297     sub     r11, r11, r10           @ r11 = diff = s[pos] - s[pos - 1]
298     @ keep frac in lower bits to take advantage of multiplier early termination
299     and     r9, r1, r12             @ frac = phase & 0xffff
300     smull   r9, r14, r11, r9
301     add     r10, r10, r14, lsl #16
302     add     r10, r10, r9, lsr #16   @ r10 = out = s[pos - 1] + frac*diff
303     str     r10, [r8], #4           @ *d++ = out
304     add     r1, r1, r6              @ phase += delta
305     mov     r9, r1, lsr #16         @ pos = phase >> 16
306     cmp     r9, r0                  @ pos < count?
307     blt     .dsloop                 @ yup, do more samples
308 .dsloop_skip:
309     subs    r5, r5, #1
310     bpl     .dschannel_loop         @ if (--ch) >= 0, do another channel
311     sub     r1, r1, r0, lsl #16     @ wrap phase back to start
312     str     r1, [r4]                @ store back
313     ldr     r1, [r3]                @ r1 = &dst[0]
314     sub     r8, r8, r1              @ dst - &dst[0]
315     mov     r0, r8, lsr #2          @ convert bytes->samples
316     ldmia   sp!, { r4-r11, pc }     @ ... and we're out
317 .dsend:
318     .size   dsp_downsample,.dsend-dsp_downsample
320 /****************************************************************************
321  * int dsp_upsample(int count, struct dsp_data *dsp,
322  *                  in32_t *src[], int32_t *dst[])
323  */
324     .section    .text
325     .global     dsp_upsample
326 dsp_upsample:
327     stmdb   sp!, { r4-r11, lr }     @ stack modified regs
328     ldmib   r1, { r5-r6 }           @ r5 = num_channels,r6 = resample_data.delta
329     sub     r5, r5, #1              @ pre-decrement num_channels for use
330     add     r4, r1, #12             @ r4 = &resample_data.phase
331     stmdb   sp!, { r0, r4 }         @ stack count and &resample_data.phase
332 .uschannel_loop:
333     ldr     r12, [r4]               @ r12 = resample_data.phase
334     mov     r1, r12, ror #16        @ swap halfword positions, we'll use carry
335                                     @ to detect pos increments
336     ldr     r7, [r2, r5, lsl #2]    @ r7 = s = src[ch - 1]
337     ldr     r8, [r3, r5, lsl #2]    @ r8 = d = dst[ch - 1]
338     add     r9, r4, #4              @ r9 = &last_sample[0]
339     ldr     r10, [r9, r5, lsl #2]   @ r10 = last_sample[ch - 1]
340     sub     r11, r0, #1             
341     ldr     r14, [r7, r11, lsl #2]  @ load last sample in s[] ...
342     str     r14, [r9, r5, lsl #2]   @ and write as next frame's last_sample
343     add     r9, r7, r0, lsl #2      @ r9 = src_end = &src[count]
344     movs    r14, r12, lsr #16       @ pos = resample_data.phase >> 16
345     beq     .usstart_0              @ pos = 0
346     cmp     r14, r0                 @ if pos >= count, we're already done
347     bge     .usloop_skip
348     add     r7, r7, r14, lsl #2     @ r7 = &s[pos]
349     ldr     r10, [r7, #-4]          @ r11 = s[pos - 1]
350     b       .usstart_0
352     @ Register usage in loop:
353     @ r0 = count, r1 = phase, r4 = &resample_data.phase, r5 = cur_channel,
354     @ r6 = delta, r7 = s, r8 = d, r9 = src_end, r10 = s[pos - 1], r11 = s[pos]
355 .usloop_1:
356     mov     r10, r11                @ r10 = previous sample
357 .usstart_0:
358     ldr     r11, [r7], #4           @ r11 = next sample
359     sub     r0, r11, r10            @ r0 = s[pos] - s[pos - 1]
360 .usloop_0:
361     mov     r4, r1, lsr #16         @ r4 = frac = phase >> 16
362     smull   r12, r14, r4, r0
363     add     r14, r10, r14, lsl #16
364     add     r14, r14, r12, lsr #16  @ r14 = out = s[pos - 1] + frac*diff
365     str     r14, [r8], #4           @ *d++ = out
366     adds    r1, r1, r6, lsl #16     @ phase += delta << 16
367     bcc     .usloop_0               @ if carry is set, pos is incremented
368     cmp     r7, r9                  @ if s < src_end, do another sample
369     blo     .usloop_1
370 .usloop_skip:
371     subs    r5, r5, #1
372     ldmia   sp, { r0, r4 }          @ reload count and &resample_data.phase
373     bpl     .uschannel_loop         @ if (--ch) >= 0, do another channel
374     mov     r1, r1, ror #16         @ wrap phase back to start of next frame
375     str     r1, [r4]                @ store back
376     ldr     r1, [r3]                @ r1 = &dst[0]
377     sub     r8, r8, r1              @ dst - &dst[0]
378     mov     r0, r8, lsr #2          @ convert bytes->samples
379     add     sp, sp, #8              @ adjust stack for temp variables
380     ldmia   sp!, { r4-r11, pc }     @ ... and we're out
381 .usend:
382     .size       dsp_upsample,.usend-dsp_upsample