Úvod do multiprocesingu a VGA grafiky

/*
 * Parth Sarthi Sharma (pss242@cornell.edu)
 * Code based on examples from Raspberry Pi Foundation.
 * This code is an implementation of a custom heart function
 * on the Raspberry Pi Pico to draw a pattern.
 * 
 * Čeština Jirka Chráska 2025, jirka@lixis.cz
 * 
 * Aby správně fungoval český font, je potřeba uložit tento soubor v kódování
 * ISO-8859-2 a nikoliv v UTF-8, protože font_spleen16x8a.h je v ISO-8859-2
 */
#include <stdio.h>          // standardní C knihovna
#include <math.h>           // standardní matematická knihovna
#include "pico/stdlib.h"    // standardní C knihovna pro Pico
#include "hardware/pio.h"   // hardware PIO knihovna
#include "hardware/dma.h"   // hardware DMA knihovna
#include "pico/time.h"      // pico time knihovna
#include "hardware/gpio.h"  // hardware GPIO knihovna
#include "pico/multicore.h" // pico multicore knihovna
#include "vga16_graphics.h" // knihovna pro VGA grafiku

#define HEIGHT 480          // výška VGA obrazovky
#define WIDTH 640           // šířka VGA obrazovky
#define PI 3.14159265358    // hodnota PI

// program co pobeží na procesoru 1
void core1_entry() 
{ 
// chyba, krok, souřadnice x, souřadnice y, iterator, and the answer variables    
double error = 0.01, step = 0.01, x, y, a, ans; 
    for(a = 11; a <= 20; a += 0.5){ // Pohybujeme parametrem a v rozsahu [11, 20] s krokem 0.5 
        for(x = -3; x < 3; x += step){ // Pohybujeme souřadnicí x v rozsahu [-3, 3) s krokem 0.01 
            for(y = -3; y < 3; y += step){ // Pohybujeme souřadnicí y v rozsahu [-3, 3) s krokem 0.01 
                // řešíme rovnici
                ans = pow((sin(a * PI / 10.0) + x), 2.0) + pow((cos(a * PI / 10.0) + y), 2.0) - (0.7 *  fabs(x) * y); 
                if((ans < 1 + error) && (ans > 1 - error)){ 
                    // Kde je řesení ans menší než požadovaná chyba, nakreslíme červený kroužek
                    fillCircle((50 * x) + (WIDTH / 2), (HEIGHT / 2) - (50 * y), 1, RED); 
                }
            }
        }
    }
}

// program co poběží na procesoru 0
int main()
{ 
    // chyba, krok, souřadnice x, souřadnice y, iterator, parametr a výsledek    
    double error = 0.01, step = 0.01, x, y, a, ans; 

    stdio_init_all(); // inicializace stdio
    initVGA();        // inicializace VGA obrazovky a grafických funkcí
    // psaní textu po obrazovce: font je 8 bodů široký a 16 bodů vysoký
    setTextSize(1);      // nejmenší velikost písma
    setTextColor(WHITE); // barva písma
    setCursor(0,0);      // nastavení počátečního bodu   
    // rovnice
    writeString("Na obrázku se přibližně řeší rovnice (chyba je 0.01). Pracují obě jádra ARM M0+.");
    setCursor(0,16);
    writeString("(sin(a*PI/10)+x)^2 + (cos(a*PI/10) + y)^2 = 0.7*|x|*y+1 ");
    setTextColor(MAGENTA);
    writeString("a = <1,10> ");
    setTextColor(RED);
    writeString("a = <11,20> ");
    // test většího písma
    setTextColor(BLUE);
    setTextSize(2);
    setCursor(0,32);
    writeString("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ");
    // test češtiny
    setTextSize(1);
    setCursor(0,480-32);
    writeString("Příliš žluťoučký kůň pěl ďábelské ódy. Maličký ježeček.");
    
    // resetujeme  core1 a uvedeme funkci, která bude spuštěna: core1_entry 
    multicore_launch_core1(core1_entry); 
    
    // Budeme měnit parametr rovnice a v rozsahu [1, 10] s krokem 0.5
    for(a = 1; a <= 10; a += 0.5){ 
        // Budeme měnit x v rozsahu [-3, 3] s krokem 0.01
        for(x = -3; x < 3; x += step){ 
            // Budeme měnit y v rozsahu [-3, 3] s krokem 0.01ce
            for(y = -3; y < 3; y += step){ 
                // výpočet rovnice
                ans = pow((sin(a * PI / 10.0) + x), 2.0) + pow((cos(a * PI / 10.0) + y), 2.0) - (0.7 *  fabs(x) * y); 
                // Kde je řešení ans menší než chyba, nakreslíme fialový kroužek
                if((ans < 1 + error) && (ans > 1 - error)){ 
                    fillCircle((50 * x) + (WIDTH / 2), (HEIGHT / 2) - (50 * y), 1, MAGENTA); 
                    
                }
            }
        }
    }
}

cmake_minimum_required(VERSION 3.13)

include($ENV{PICO_SDK_PATH}/external/pico_sdk_import.cmake)

project(vga_srdce-project)

pico_sdk_init()

add_executable(vga_srdce)

pico_enable_stdio_usb(vga_srdce 1)
pico_enable_stdio_uart(vga_srdce 1)

pico_generate_pio_header(vga_srdce ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/hsync.pio)
pico_generate_pio_header(vga_srdce ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/vsync.pio)
pico_generate_pio_header(vga_srdce ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR}/rgb.pio)

target_sources(vga_srdce PRIVATE vga_srdce.c vga_srdce.c vga16_graphics.c glcdfont.c)

target_link_libraries(vga_srdce PRIVATE pico_stdlib hardware_pio hardware_dma hardware_adc hardware_irq pico_time pico_multicore)

pico_add_extra_outputs(vga_srdce)

/**
 * Hunter Adams (vha3@cornell.edu)
 * modifed for 16 colors by BRL4
 * 
 *
 * HARDWARE CONNECTIONS
 *  - GPIO 16 ---> VGA Hsync
 *  - GPIO 17 ---> VGA Vsync
 *  - GPIO 18 ---> 660 ohm resistor ---> VGA Green 
 *  - GPIO 19 ---> 470 ohm resistor ---> VGA Green
 *  - GPIO 20 ---> 330 ohm resistor ---> VGA Blue
 *  - GPIO 21 ---> 330 ohm resistor ---> VGA Red
 *  - RP2040 GND ---> VGA GND
 *
 * RESOURCES USED
 *  - PIO state machines 0, 1, and 2 on PIO instance 0
 *  - DMA channels 0, 1, 2, and 3
 *  - 153.6 kBytes of RAM (for pixel color data)
 *
 * NOTE
 *  - This is a translation of the display primitives
 *    for the PIC32 written by Bruce Land and students
 *
 */

/* Úprava pro psaní počeštěným fontem Spleen 16x8 (ISO-8859-2)
 * Jirka Chráska, <jirka@lixis.cz>
 */

// Give the I/O pins that we're using some names that make sense - usable in main()
enum vga_pins {HSYNC=16, VSYNC, LO_GRN, HI_GRN, BLUE_PIN, RED_PIN} ;

// We can only produce 8 (3-bit) colors, so let's give them readable names - usable in main()
//enum colors {BLACK, RED, GREEN, YELLOW, BLUE, MAGENTA, CYAN, WHITE} ;
enum colors {BLACK, DARK_GREEN, MED_GREEN, GREEN,
            DARK_BLUE, BLUE, LIGHT_BLUE, CYAN,
            RED, DARK_ORANGE, ORANGE, YELLOW, 
            MAGENTA, PINK, LIGHT_PINK, WHITE} ;

// VGA primitives - usable in main
void initVGA(void) ;
void drawPixel(short x, short y, char color) ;
void drawVLine(short x, short y, short h, char color) ;
void drawHLine(short x, short y, short w, char color) ;
void drawLine(short x0, short y0, short x1, short y1, char color) ;
void drawRect(short x, short y, short w, short h, char color);
void drawCircle(short x0, short y0, short r, char color) ;
void drawCircleHelper( short x0, short y0, short r, unsigned char cornername, char color) ;
void fillCircle(short x0, short y0, short r, char color) ;
void fillCircleHelper(short x0, short y0, short r, unsigned char cornername, short delta, char color) ;
void drawRoundRect(short x, short y, short w, short h, short r, char color) ;
void fillRoundRect(short x, short y, short w, short h, short r, char color) ;
void fillRect(short x, short y, short w, short h, char color) ;
void drawChar(short x, short y, unsigned char c, char color, char bg, unsigned char size) ;
void setCursor(short x, short y);
void setTextColor(char c);
void setTextColor2(char c, char bg);
void setTextSize(unsigned char s);
void setTextWrap(char w);
void tft_write(unsigned char c) ;
void writeString(char* str) ;