nlsop.c

   1 /*
   2  * nlsop.c
   3  *
   4  * author: frank zirkelbach (frank.zirkelbach@physik.uni-augsburg.de)
   5  *
   6  * this program tries helping to understand the amorphous depuration
   7  * and recrystallization of SiCx while ion implantation at temperatures
   8  * below 400 degree celsius.
   9  * hopefully the program will simulate the stabilization of the
  10  * selforganizing lamella structure in the observed behaviour.
  11  *
  12  * refs:
  13  *  - J. K. N. Lindner. Habilationsschrift, Universitaet Augsburg.
  14  *  - Maik Haeberlen. Diplomarbeit, Universitaet Augsburg.
  15  *
  16  * Copyright (C) 2004 Frank Zirkelbach
  17  *
  18  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  19  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  20  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  21  * (at your option) any later version.
  22  *
  23  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  24  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  25  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  26  * GNU General Public License for more details.
  27  *
  28  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  29  * along with this program; if not, write to the Free Software
  30  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  31  *
  32  */
  33
  34 #define _GNU_SOURCE
  35 #include <stdio.h>
  36 #include <stdlib.h>
  37 #include <string.h>
  38 #include <sys/types.h>
  39 #include <sys/stat.h>
  40 #include <fcntl.h>
  41 #include <unistd.h>
  42
  43 #include "nlsop.h"
  44
  45 #include "dfbapi.h"
  46 #include "random.h"
  47
  48 #define MAKE_AMORPH(N) *(N)|=AMORPH
  49 #define MAKE_CRYST(N) *(N)&=~AMORPH
  50
  51 /* test globals - get removed or included in my_info struct later */
  52 int amorph_count;
  53 int cryst_count;
  54 unsigned char c_diff;
  55
  56 int usage(void)
  57 {
  58  puts("usage:");
  59  puts("-h \t\t help");
  60  puts("-n \t\t no user interaction");
  61  puts("-Z \t\t cryst -> amorph c diffusion in z direction");
  62  puts("-i \t\t no cryst to cryst diffusion");
  63  printf("-a <value> \t slope of nuclear energy loss (default %f)\n",A_EL);
  64  printf("-b <value> \t nuclear energy loss offset (default %f)\n",B_EL);
  65  printf("-x <value> \t # x cells (default %d)\n",X);
  66  printf("-y <value> \t # y cells (default %d)\n",Y);
  67  printf("-z <value> \t # z cells (default %d)\n",Z);
  68  printf("-s <value> \t steps (default %d)\n",STEPS);
  69  printf("-d <value> \t refresh display (default %d)\n",REFRESH);
  70  printf("-r <value> \t amorphous influence range (default %d)\n",RANGE);
  71  printf("-f <value> \t pressure = <value> * 1/distance^2 (default %f)\n",A_AP);
  72  printf("-p <value> \t pressure offset (default %f)\n",B_AP);
  73  printf("-F <value> \t proportionality constant between c conc and ability to get amorphous (default %f)\n",A_CP);
  74  printf("-A <value> \t slope of linear c distribution (default %f)\n",A_CD);
  75  printf("-B <value> \t linear c distribution offset (default %f)\n",B_CD);
  76  printf("-D <value> \t diffusion rate from cryst to amorph cells (default %f)\n",DR_AC);
  77  printf("-c <value> \t diffusion rate in cryst cells (default %f)\n",DR_CC);
  78  printf("-e <value> \t do diffusion every <value> steps (default %d)\n",DIFF_RATE);
  79  puts("-g <file> <step> continue simulation from file and step (step > 0)!");
  80  printf("-W <value> \t write every <value> steps to save file (default %d)\n",RESAVE);
  81  puts("-C <file> \t convert file to gnuplot format");
  82  puts("-L <file> \t load from file");
  83  puts("-S <file> \t save to file");
  84  puts("-R <file> \t read from random file");
  85  puts("-P <file> \t specify implantation profile file");
  86
  87  return 1;
  88 }
  89
  90 int process_cell(d3_lattice *d3_l,u32 x,u32 y,u32 z,info *my_info)
  91 {
  92  unsigned char *thiz;
  93  int *conc;
  94  int i,j;
  95  int off;
  96  double p;
  97
  98  thiz=d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
  99  conc=d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 100  p=my_info->b_ap*URAND_MAX;
 101  for(i=-(my_info->range);i<=my_info->range;i++)
 102  {
 103   for(j=-(my_info->range);j<=my_info->range;j++)
 104   {
 105    if(!(i==0 && j==0))
 106    {
 107     off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 108     if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) p+=my_info->a_ap*(*(d3_l->extra+off))*URAND_MAX/(i*i+j*j);
 109    }
 110   }
 111  }
 112  p+=*conc*my_info->a_cp*URAND_MAX;
 113  if(!(*thiz&AMORPH))
 114  {
 115   if(get_rand(URAND_MAX)<=p)
 116   {
 117    MAKE_AMORPH(thiz);
 118    amorph_count++;
 119   }
 120  } else
 121  {
 122   /* assume 1-p probability */
 123   if(get_rand(URAND_MAX)>p)
 124   {
 125    MAKE_CRYST(thiz);
 126    cryst_count++;
 127   }
 128  }
 129
 130  return 1;
 131 }
 132
 133 int distrib_c(d3_lattice *d3_l,info *my_info,int step,double c_ratio)
 134 {
 135  u32 x,y,z;
 136  int i,j,k,c;
 137  int offset,off;
 138  int carry;
 139
 140  /* put one c ion somewhere in the lattice */
 141  if(my_info->cc<c_ratio*step)
 142  {
 143   x=get_rand(d3_l->max_x);
 144   y=get_rand(d3_l->max_y);
 145   z=get_rand_lgp(d3_l->max_z,my_info->a_cd,my_info->b_cd);
 146   *(d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)+=1;
 147   (my_info->cc)++;
 148  }
 149
 150  if(step%my_info->diff_rate==0)
 151  {
 152
 153  for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 154  {
 155   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 156   {
 157    for(k=0;k<d3_l->max_z;k++)
 158    {
 159     offset=i+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 160     /* case amorph: amorph <- cryst diffusion */
 161     if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH)
 162     {
 163      for(c=-1;c<=1;c++)
 164      {
 165       if(c!=0)
 166       {
 167        off=((i+d3_l->max_x+c)%d3_l->max_x)+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 168        carry=0;
 169        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 170        if(carry!=0)
 171        {
 172         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 173         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 174        }
 175       }
 176      }
 177      for(c=-1;c<=1;c++)
 178      {
 179       if(c!=0)
 180       {
 181        off=i+((j+c+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 182        carry=0;
 183        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 184        if(carry!=0)
 185        {
 186         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 187         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 188        }
 189       }
 190      }
 191      if(my_info->z_diff)
 192      {
 193       for(c=-1;c<=1;c++)
 194       {
 195        if(c!=0)
 196        {
 197         off=i+j*d3_l->max_x+((k+c+d3_l->max_z)%d3_l->max_z)*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 198         carry=0;
 199         if(!*(d3_l->status+off)&AMORPH) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 200         if(carry!=0)
 201         {
 202          *(d3_l->extra+off)-=carry;
 203          *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 204         }
 205        }
 206       }
 207      }
 208     } else
 209     /* case not amorph: cryst <-> cryst diffusion */
 210
 211     /* test ! */
 212     if(c_diff) {
 213     /* */
 214     {
 215      for(c=-1;c<=1;c++)
 216      {
 217       if(c!=0)
 218       {
 219        off=i+((j+c+d3_l->max_y)%d3_l->max_y)*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 220        carry=0;
 221        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH))
 222        {
 223         carry=(int)(my_info->dr_cc*(*(d3_l->extra+off)-*(d3_l->extra+offset))/2);
 224         if(carry!=0)
 225         {
 226          *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 227          *(d3_l->extra+off)-=carry;
 228         }
 229        }
 230       }
 231      }
 232      for(c=-1;c<=1;c++)
 233      {
 234       if(c!=0)
 235       {
 236        off=((i+c+d3_l->max_x)%d3_l->max_x)+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 237        carry=0;
 238        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH))
 239        {
 240         carry=(int)(my_info->dr_cc*(*(d3_l->extra+off)-*(d3_l->extra+offset))/2);
 241         if(carry!=0)
 242         {
 243          *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 244          *(d3_l->extra+off)-=carry;
 245         }
 246        }
 247       }
 248      }
 249     }
 250     /* end test */
 251     }
 252     /* */
 253    } /* for z */
 254   } /* for y */
 255  } /* for x */
 256
 257  } /* if step modulo diff_rate == 0 */
 258
 259  return 1;
 260 }
 261
 262 int calc_pressure(d3_lattice *d3_l,int range)
 263 {
 264  int i,j,off;
 265  double count,max=0;
 266  int x,y,z;
 267
 268  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 269  {
 270   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 271   {
 272    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 273    {
 274     count=0;
 275     for(i=-range;i<=range;i++)
 276     {
 277      for(j=-range;j<=range;j++)
 278      {
 279       if(i!=0 && j!=0)
 280       {
 281        off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 282        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 283       }
 284      }
 285     }
 286     if(count>max) max=count;
 287    }
 288   }
 289  }
 290
 291  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 292  {
 293   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 294   {
 295    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 296    {
 297     count=0;
 298     for(i=-range;i<=range;i++)
 299     {
 300      for(j=-range;j<=range;j++)
 301      {
 302       if(i!=0 && j!=0)
 303       {
 304        off=((x+d3_l->max_x+i)%d3_l->max_x)+((y+d3_l->max_y+j)%d3_l->max_x)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 305        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 306       }
 307      }
 308     }
 309     *(unsigned char *)(d3_l->v_ptr+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)=(unsigned char)(count*255/max);
 310    }
 311   }
 312  }
 313
 314  return 1;
 315 }
 316
 317 int calc_max_extra(d3_lattice *d3_l)
 318 {
 319  int x,y,z;
 320  int off,max=0;
 321
 322  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 323  {
 324   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 325   {
 326    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 327    {
 328     off=x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 329     if(*(d3_l->extra+off)>max) max=*(d3_l->extra+off);
 330    }
 331   }
 332  }
 333
 334  return max;
 335 }
 336
 337 int write_bmp(d3_lattice *d3_l,int window,u32 x,u32 y,u32 z)
 338 {
 339  int fd,i,j,size=0,foo=0,end=0;
 340  int width=0,height=0;
 341  char bmpfile[MAX_CHARS];
 342  char buf[128];
 343
 344  if(((window==4)||(window==5))&&(d3_l->max_z<FFT_HEIGHT) )
 345  {
 346   puts("error: z < FFT_HEIGHT!");
 347   puts("not writing bmp file ...");
 348   return -1;
 349  }
 350
 351  if(window%3==1)
 352  {
 353   sprintf(bmpfile,"x-z_%d.bmp",y);
 354   foo=3*d3_l->max_x;
 355   if(window==1)
 356   {
 357    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 358    height=d3_l->max_z;
 359   }
 360   else
 361   {
 362    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 363    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 364    height=FFT_HEIGHT;
 365   }
 366   width=d3_l->max_x;
 367  }
 368  if(window%3==2)
 369  {
 370   sprintf(bmpfile,"y-z_%d.bmp",x);
 371   foo=3*d3_l->max_y;
 372   if(window==2)
 373   {
 374    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 375    height=d3_l->max_z;
 376   }
 377   else
 378   {
 379    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 380    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 381    height=FFT_HEIGHT;
 382   }
 383   width=d3_l->max_y;
 384  }
 385  if(window==3)
 386  {
 387   sprintf(bmpfile,"x-y_%d.bmp",z);
 388   foo=3*d3_l->max_x;
 389   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 390   width=d3_l->max_x;
 391   height=d3_l->max_y;
 392  }
 393
 394  if((fd=open(bmpfile,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 395  {
 396   puts("cannot open bmp file");
 397   return -1;
 398  }
 399
 400  /* bmpheader */
 401  buf[0]='B'; /* std header start */
 402  buf[1]='M';
 403  buf[2]=(size+0x36)&0xff; /* file size */
 404  buf[3]=(size+0x36)>>8;
 405  memset(buf+4,0,6);
 406  buf[10]=0x36; /* offset to data */
 407  memset(buf+11,0,3);
 408  buf[14]=0x28; /* length of bmp info header */
 409  memset(buf+15,0,3);
 410  buf[18]=width&0xff; /* width and height */
 411  buf[19]=width>>8;
 412  memset(buf+20,0,2);
 413  buf[22]=height&0xff;
 414  buf[23]=height>>8;
 415  memset(buf+24,0,2);
 416  buf[26]=1; /* # planes -> 1 */
 417  buf[27]=0;
 418  buf[28]=24; /* bits per pixel -> 2^24 (true color) */
 419  buf[29]=0;
 420  memset(buf+30,0,4); /* compression -> none */
 421  buf[34]=size&0xff; /* data size */
 422  buf[35]=size>>8;
 423  memset(buf+36,0,2);
 424  buf[38]=0x12; /* res: pixel/meter */
 425  buf[39]=0x0b;
 426  memset(buf+40,0,2);
 427  buf[42]=0x12;
 428  buf[43]=0x0b;
 429  memset(buf+44,0,2);
 430  memset(buf+46,0,8); /* no colors, no important colors */
 431
 432  if(write(fd,buf,54)<54)
 433  {
 434   puts("failed writing bmp header");
 435   return -1;
 436  }
 437  if(window%3==1)
 438  {
 439   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 440   {
 441    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 442    {
 443     if(*(d3_l->status+i+y*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) memset(buf,0xff,3);
 444     else memset(buf,0,3);
 445     if(write(fd,buf,3)<3)
 446     {
 447      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 448      return-1;
 449     }
 450    }
 451    if(foo%4)
 452    {
 453     memset(buf,0,4-foo%4);
 454     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 455     {
 456      puts("failed writing 4 byte ending");
 457      return -1;
 458     }
 459    }
 460   }
 461  }
 462  if(window%3==2)
 463  {
 464   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 465   {
 466    for(i=0;i<d3_l->max_y;i++)
 467    {
 468     if(*(d3_l->status+x+i*d3_l->max_x+(d3_l->max_z-j-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) memset(buf,0xff,3);
 469     else memset(buf,0,3);
 470     if(write(fd,buf,3)<3)
 471     {
 472      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 473      return-1;
 474     }
 475    }
 476    if(foo%4)
 477    {
 478     memset(buf,0,4-foo%4);
 479     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 480     {
 481      puts("failed writing 4 byte ending");
 482      return -1;
 483     }
 484    }
 485   }
 486  }
 487  if(window==3)
 488  {
 489   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 490   {
 491    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 492    {
 493     if(*(d3_l->status+i+(d3_l->max_y-j-1)*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&RED) memset(buf,0xff,3);
 494     else memset(buf,0,3);
 495     if(write(fd,buf,3)<3)
 496     {
 497      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 498      return -1;
 499     }
 500    }
 501    if(foo%4)
 502    {
 503     memset(buf,0,4-foo%4);
 504     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 505     {
 506      puts("failed writing 4 byte ending");
 507      return -1;
 508     }
 509    }
 510   }
 511  }
 512  close(fd);
 513
 514  return 1;
 515 }
 516
 517 int save_to_file(char *sf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 518 {
 519  int sf_fd,c;
 520
 521  if((sf_fd=open(sf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 522  {
 523   puts("cannot open save file");
 524   return -1;
 525  }
 526  if(write(sf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 527  {
 528   puts("failed saving d3 lattice struct");
 529   return -1;
 530  }
 531  if(write(sf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 532  {
 533   puts("failed saving info struct");
 534   return-1;
 535  }
 536  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 537  if(write(sf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 538  {
 539   puts("failed saving status of d3 lattice sites");
 540   return -1;
 541  }
 542  if(write(sf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 543  {
 544   puts("failed saving sites concentration");
 545   return -1;
 546  }
 547  close(sf_fd);
 548
 549  return 1;
 550 }
 551
 552 int load_from_file(char *lf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 553 {
 554  int lf_fd,c;
 555
 556  if((lf_fd=open(lf,O_RDONLY))<0)
 557  {
 558   puts("cannot open load file");
 559   return -1;
 560  }
 561  if(read(lf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 562  {
 563   puts("failed reading d3 lattice struct");
 564   return -1;
 565  }
 566  if(read(lf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 567  {
 568   puts("failed reading info struct");
 569   return-1;
 570  }
 571  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 572  if((d3_l->status=(unsigned char*)malloc(c*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 573  {
 574   puts("cannot allocate status buffer");
 575   return -1;
 576  }
 577  if((d3_l->extra=(int *)malloc(c*sizeof(int)))==NULL)
 578  {
 579   puts("cannot allocate concentration buffer");
 580   return -1;
 581  }
 582  if(read(lf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 583  {
 584   puts("failed reading status of d3 lattice sites");
 585   return -1;
 586  }
 587  if(read(lf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 588  {
 589   puts("failed reading sites concentration");
 590   return -1;
 591  }
 592  close(lf_fd);
 593
 594  return 1;
 595 }
 596
 597 int convert_file(char *cf,d3_lattice *d3_l)
 598 {
 599  int x,y,z;
 600  int c_fd;
 601
 602  if((c_fd=open(cf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 603  {
 604   puts("cannot open convert file");
 605   return -1;
 606  }
 607  dprintf(c_fd,"# created by nlsop (gnuplot format)\n");
 608  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 609  {
 610   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 611   {
 612    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 613    {
 614     if(*(d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)&AMORPH) dprintf(c_fd,"%d %d %d\n",x,y,z);
 615    }
 616   }
 617  }
 618  close(c_fd);
 619
 620  return 1;
 621 }
 622
 623 int get_c_ratio(double *c_ratio,char *pfile,info *my_info,d3_lattice *d3_l)
 624 {
 625  double all,a,b,d;
 626  int i,k;
 627  int p_fd;
 628  unsigned char buf[32];
 629  char *p;
 630  unsigned char c;
 631
 632  if((p_fd=open(pfile,O_RDONLY))<0)
 633  {
 634   puts("cannot open profile file");
 635   return -1;
 636  }
 637  k=1;
 638  d=0;
 639  all=0;
 640  while(k)
 641  {
 642   for(i=0;i<32;i++)
 643   {
 644    k=read(p_fd,&c,1);
 645    buf[i]=c;
 646    if(c=='\n') break;
 647   }
 648   if(k)
 649   {
 650    p=strtok(buf," ");
 651    a=atof(p)/10; /* nm */
 652    p=strtok(NULL," ");
 653    b=atof(p);
 654    if(a>my_info->b_cd*CELL_LENGTH && a<(my_info->b_cd+d3_l->max_z)*CELL_LENGTH) d+=b;
 655    all+=b;
 656   }
 657  }
 658  *c_ratio=d/all;
 659  close(p_fd);
 660
 661  return 1;
 662 }
 663
 664 int main(int argc,char **argv)
 665 {
 666  u32 x,y,z,x_c,y_c,z_c;
 667  int i,quit,escape,switchmode,nowait,bmp;
 668  int refresh,resave;
 669  int c_step;
 670  char s_file[MAX_CHARS];
 671  char s_file_tmp[MAX_CHARS];
 672  char l_file[MAX_CHARS];
 673  char c_file[MAX_CHARS];
 674  char p_file[MAX_CHARS];
 675  char convert;
 676  char r_file[MAX_CHARS];
 677 #ifdef USE_DFB_API
 678  char xyz_txt[MAX_TXT];
 679  char status_txt[MAX_TXT];
 680  char conc_txt[MAX_TXT];
 681  char steps_txt[MAX_TXT];
 682  char cc_txt[MAX_TXT];
 683  char a_txt[MAX_TXT];
 684  char s_txt[MAX_TXT];
 685  char ap_txt[MAX_TXT];
 686  char el_txt[MAX_TXT];
 687  char cd_txt[MAX_TXT];
 688  char r_txt[MAX_TXT];
 689  char cp_txt[MAX_TXT];
 690  char zdiff_txt[MAX_TXT];
 691  char diff_txt[MAX_TXT];
 692  char dr_ac_txt[MAX_TXT];
 693  char dr_cc_txt[MAX_TXT];
 694  char dose_txt[MAX_TXT];
 695  char mode_txt[MAX_TXT];
 696  char *arg_v[MAX_ARGV];
 697 #endif
 698  d3_lattice d3_l;
 699  info my_info;
 700  unsigned char mode;
 701  double c_ratio;
 702 #ifdef USE_DFB_API
 703  int max_extra;
 704 #endif
 705
 706  d3_l.max_x=X;
 707  d3_l.max_y=Y;
 708  d3_l.max_z=Z;
 709  my_info.steps=STEPS;
 710  my_info.range=RANGE;
 711  refresh=REFRESH;
 712  resave=RESAVE;
 713  my_info.z_diff=0;
 714  c_diff=1;
 715  my_info.a_el=A_EL;
 716  my_info.b_el=B_EL;
 717  my_info.a_cd=A_CD;
 718  my_info.b_cd=B_CD;
 719  my_info.a_ap=A_AP;
 720  my_info.b_ap=B_AP;
 721  my_info.a_cp=A_CP;
 722  my_info.cc=CC;
 723  my_info.dr_ac=DR_AC;
 724  my_info.dr_cc=DR_CC;
 725  my_info.diff_rate=DIFF_RATE;
 726  nowait=0;
 727  quit=0;
 728  escape=0;
 729  switchmode=0;
 730  c_step=0;
 731  strcpy(s_file,"");
 732  strcpy(l_file,"");
 733  strcpy(c_file,"");
 734  strcpy(p_file,IMP_PROFILE);
 735  convert=0;
 736  strcpy(r_file,"");
 737  mode=0;
 738
 739  amorph_count=0;
 740  cryst_count=0;
 741
 742  for(i=1;i<argc;i++)
 743  {
 744   if(argv[i][0]=='-')
 745   {
 746    switch(argv[i][1])
 747    {
 748     case 'h':
 749      usage();
 750      return -1;
 751     case 'n':
 752      nowait=1;
 753      break;
 754     case 'a':
 755      my_info.a_el=atof(argv[++i]);
 756      break;
 757     case 'b':
 758      my_info.b_el=atof(argv[++i]);
 759      break;
 760     case 'x':
 761      d3_l.max_x=atoi(argv[++i]);
 762      break;
 763     case 'y':
 764      d3_l.max_y=atoi(argv[++i]);
 765      break;
 766     case 'z':
 767      d3_l.max_z=atoi(argv[++i]);
 768      break;
 769     case 'Z':
 770      my_info.z_diff=1;
 771      break;
 772     case 'i':
 773      c_diff=0;
 774      my_info.dr_cc=0;
 775      break;
 776     case 's':
 777      my_info.steps=atoi(argv[++i]);
 778      break;
 779     case 'd':
 780      refresh=atoi(argv[++i]);
 781      break;
 782     case 'r':
 783      my_info.range=atoi(argv[++i]);
 784      break;
 785     case 'f':
 786      my_info.a_ap=atof(argv[++i]);
 787      break;
 788     case 'p':
 789      my_info.b_ap=atof(argv[++i]);
 790      break;
 791     case 'F':
 792      my_info.a_cp=atof(argv[++i]);
 793      break;
 794     case 'A':
 795      my_info.a_cd=atof(argv[++i]);
 796      break;
 797     case 'B':
 798      my_info.b_cd=atof(argv[++i]);
 799      break;
 800     case 'W':
 801      resave=atoi(argv[++i]);
 802      break;
 803     case 'C':
 804      strcpy(l_file,argv[++i]);
 805      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') strcpy(c_file,argv[++i]);
 806      convert=1;
 807      break;
 808     case 'D':
 809      my_info.dr_ac=atof(argv[++i]);
 810      break;
 811     case 'c':
 812      my_info.dr_cc=atof(argv[++i]);
 813      break;
 814     case 'e':
 815      my_info.diff_rate=atoi(argv[++i]);
 816      break;
 817     case 'L':
 818      strcpy(l_file,argv[++i]);
 819      break;
 820     case 'S':
 821      strcpy(s_file,argv[++i]);
 822      break;
 823     case 'R':
 824      strcpy(r_file,argv[++i]);
 825      break;
 826     case 'P':
 827      strcpy(p_file,argv[++i]);
 828      break;
 829     case 'g':
 830      strcpy(l_file,argv[++i]);
 831      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') c_step=atoi(argv[++i]);
 832      break;
 833     default:
 834      usage();
 835      return -1;
 836    }
 837   } else usage();
 838  }
 839
 840  x=d3_l.max_x/2-1;
 841  y=d3_l.max_y/2-1;
 842  z=d3_l.max_z/2-1;
 843
 844 #ifdef NODFB
 845  if(!strcmp(s_file,""))
 846  {
 847   puts("NODFB defined, run with -S option");
 848   return -1;
 849  }
 850 #endif
 851
 852  if(!strcmp(r_file,"")) rand_init(NULL);
 853  else rand_init(r_file);
 854
 855  if(!strcmp(l_file,""))
 856  {
 857   i=d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z;
 858 #ifdef USE_DFB_API
 859   d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 860 #endif
 861   if((d3_l.status=(unsigned char *)malloc(i*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 862   {
 863    puts("failed allocating status buffer");
 864    return -1;
 865   }
 866   memset(d3_l.status,0,i*sizeof(unsigned char));
 867   if((d3_l.extra=(int *)malloc(i*sizeof(int)))==NULL)
 868   {
 869    puts("failed allocating concentration buffer");
 870    return -1;
 871   }
 872   memset(d3_l.extra,0,i*sizeof(int));
 873  } else
 874  {
 875   load_from_file(l_file,&d3_l,&my_info);
 876   if(convert)
 877   {
 878    if(!strcmp(c_file,"")) sprintf(c_file,"%s_gnuplot",l_file);
 879    printf("converting file %s to %s\n",l_file,c_file);
 880    convert_file(c_file,&d3_l);
 881    puts("done");
 882    return 1;
 883   }
 884 #ifdef USE_DFB_API
 885   else d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 886 #endif
 887  }
 888
 889 #ifdef USE_DFB_API
 890  d3_event_init(&d3_l);
 891 #endif
 892
 893 #ifdef USE_DFB_API
 894  strcpy(a_txt,"args:");
 895  sprintf(s_txt,"steps: %d",my_info.steps);
 896  sprintf(dose_txt,"dose: %.2fe+17 C/cm²",my_info.steps*1.0/(d3_l.max_x*d3_l.max_y*CELL_LENGTH*CELL_LENGTH*1000));
 897  sprintf(r_txt,"pressure range: %d",my_info.range);
 898  sprintf(ap_txt,"a_ap: %.3f  b_ap: %.3f",my_info.a_ap,my_info.b_ap);
 899  sprintf(el_txt,"a_el: %.3f  b_el: %.3f",my_info.a_el,my_info.b_el);
 900  sprintf(cd_txt,"a_cd: %.3f  b_cd: %.3f",my_info.a_cd,my_info.b_cd);
 901  sprintf(cp_txt,"a_cp: %.4f",my_info.a_cp);
 902  sprintf(dr_ac_txt,"a/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_ac);
 903  if(my_info.dr_cc!=0) sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_cc);
 904  else sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: none");
 905  sprintf(zdiff_txt,"diffusion in z direction: %c",my_info.z_diff?'y':'n');
 906  sprintf(diff_txt,"diffusion every %d steps",my_info.diff_rate);
 907  strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
 908  arg_v[1]=xyz_txt;
 909  arg_v[2]=NULL;
 910  arg_v[3]=status_txt;
 911  arg_v[4]=conc_txt;
 912  arg_v[5]=NULL;
 913  arg_v[6]=mode_txt;
 914  arg_v[7]=NULL;
 915  arg_v[8]=steps_txt;
 916  arg_v[9]=cc_txt;
 917  arg_v[10]=NULL;
 918  arg_v[11]=diff_txt;
 919  arg_v[12]=zdiff_txt;
 920  arg_v[13]=NULL;
 921  arg_v[14]=a_txt;
 922  arg_v[15]=s_txt;
 923  arg_v[16]=dose_txt;
 924  arg_v[17]=NULL;
 925  arg_v[18]=r_txt;
 926  arg_v[19]=ap_txt;
 927  arg_v[20]=el_txt;
 928  arg_v[21]=cd_txt;
 929  arg_v[22]=cp_txt;
 930  arg_v[23]=NULL;
 931  arg_v[24]=dr_ac_txt;
 932  arg_v[25]=dr_cc_txt;
 933 #endif
 934
 935  if((!strcmp(l_file,""))||(c_step))
 936  {
 937   if(get_c_ratio(&c_ratio,p_file,&my_info,&d3_l)!=1)
 938   {
 939    puts("failed calculating ratio");
 940    return -1;
 941   }
 942   i=(c_step?c_step:0);
 943   while((i<my_info.steps) && (quit==0) && (escape==0))
 944   {
 945    x_c=get_rand(d3_l.max_x);
 946    y_c=get_rand(d3_l.max_y);
 947    z_c=get_rand_lgp(d3_l.max_z,my_info.a_el,my_info.b_el);
 948    distrib_c(&d3_l,&my_info,i,c_ratio);
 949    process_cell(&d3_l,x_c,y_c,z_c,&my_info);
 950 #ifdef USE_DFB_API
 951    if(i%refresh==0)
 952    {
 953     sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
 954     sprintf(status_txt,"status: %c",(*(d3_l.status+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y)&AMORPH)?'a':'c');
 955     sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
 956     sprintf(steps_txt,"step: %d  a_count: %d",i,amorph_count);
 957     sprintf(cc_txt,"total c: %d  c_count: %d",my_info.cc,cryst_count);
 958     d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,0);
 959    }
 960 #endif
 961    if(i%resave==0 && strcmp(s_file,"") && resave!=0 && i!=0)
 962    {
 963     sprintf(s_file_tmp,"%s_%d_of_%d",s_file,i,my_info.steps);
 964     save_to_file(s_file_tmp,&d3_l,&my_info);
 965 #ifdef NODFB
 966     printf("saved %s\n",s_file_tmp);
 967 #endif
 968    }
 969    i++;
 970   }
 971  }
 972
 973  if(strcmp(s_file,""))
 974  {
 975    printf("saved %s\n",s_file);
 976    save_to_file(s_file,&d3_l,&my_info);
 977  }
 978
 979 #ifdef USE_DFB_API
 980  /* allocating buffer for pressure values */
 981  if((d3_l.v_ptr=malloc(d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 982  {
 983   puts("cannot allocate buffer for pressure values");
 984   return -1;
 985  }
 986  /* calc values */
 987  calc_pressure(&d3_l,my_info.range);
 988  max_extra=calc_max_extra(&d3_l);
 989
 990  while((quit==0) && (escape==0) && (nowait==0))
 991  {
 992   /* bahh! */
 993   if(switchmode==0) mode=0;
 994   if(switchmode==1) mode=1;
 995   if(switchmode==2) mode=2;
 996   /* end of bahh! */
 997   sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
 998   sprintf(status_txt,"status: %c",(*(d3_l.status+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y)&AMORPH)?'a':'c');
 999   sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
1000   sprintf(steps_txt,"step: end");
1001   sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
1002   if(switchmode==0) strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
1003   if(switchmode==1) strcpy(mode_txt,"view: c conc mode");
1004   if(switchmode==2) strcpy(mode_txt,"view: a pressure mode");
1005   d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,max_extra);
1006   bmp=0;
1007   scan_event(&d3_l,&x,&y,&z,&quit,&escape,&switchmode,&bmp);
1008   if(bmp) write_bmp(&d3_l,bmp,x,y,z);
1009
1010  }
1011
1012  d3_lattice_release(&d3_l);
1013 #endif
1014
1015  return 1;
1016 }