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 int usage(void)
  52 {
  53  puts("usage:");
  54  puts("-h \t\t help");
  55  puts("-n \t\t no user interaction");
  56  puts("-Z \t\t cryst -> amorph c diffusion in z direction");
  57  puts("-i \t\t no cryst to cryst diffusion");
  58  printf("-a <value> \t slope of nuclear energy loss (default %f)\n",A_EL);
  59  printf("-b <value> \t nuclear energy loss offset (default %f)\n",B_EL);
  60  printf("-x <value> \t # x cells (default %d)\n",X);
  61  printf("-y <value> \t # y cells (default %d)\n",Y);
  62  printf("-z <value> \t # z cells (default %d)\n",Z);
  63  printf("-s <value> \t steps (default %d)\n",STEPS);
  64  printf("-d <value> \t refresh display (default %d)\n",REFRESH);
  65  printf("-r <value> \t amorphous influence range (default %d)\n",RANGE);
  66  printf("-f <value> \t pressure = <value> * 1/distance^2 (default %f)\n",A_AP);
  67  printf("-p <value> \t pressure offset (default %f)\n",B_AP);
  68  printf("-F <value> \t proportionality constant between c conc and ability to get amorphous (default %f)\n",A_CP);
  69  printf("-A <value> \t slope of linear c distribution (default %f)\n",A_CD);
  70  printf("-B <value> \t linear c distribution offset (default %f)\n",B_CD);
  71  printf("-D <value> \t diffusion rate from cryst to amorph cells (default %f)\n",DR_AC);
  72  printf("-c <value> \t diffusion rate in cryst cells (default %f)\n",DR_CC);
  73  printf("-e <value> \t do diffusion every <value> steps (default %d)\n",DIFF_RATE);
  74  puts("-g <file> <step> continue simulation from file and step (step > 0)!");
  75  printf("-W <value> \t write every <value> steps to save file (default %d)\n",RESAVE);
  76  puts("-C <file> \t convert file to gnuplot format");
  77  puts("-L <file> \t load from file");
  78  puts("-S <file> \t save to file");
  79  puts("-R <file> \t read from random file");
  80  puts("-P <file> \t specify implantation profile file");
  81  printf("-H <value> \t collisions per ion in simulation window (default %d)\n",CPI);
  82
  83  return 1;
  84 }
  85
  86 int process_cell(d3_lattice *d3_l,u32 x,u32 y,u32 z,info *my_info)
  87 {
  88  unsigned char *thiz;
  89  int *conc;
  90  int i,j;
  91  int off;
  92  double p;
  93
  94  thiz=d3_l->status+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
  95  conc=d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
  96  p=my_info->b_ap*URAND_MAX;
  97  for(i=-(my_info->range);i<=my_info->range;i++)
  98  {
  99   for(j=-(my_info->range);j<=my_info->range;j++)
 100   {
 101    if(!(i==0 && j==0))
 102    {
 103     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;
 104     if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) p+=my_info->a_ap*(*(d3_l->extra+off))*URAND_MAX/(i*i+j*j);
 105    }
 106   }
 107  }
 108  p+=*conc*my_info->a_cp*URAND_MAX;
 109  if(!(*thiz&AMORPH))
 110  {
 111   if(get_rand(URAND_MAX)<=p) MAKE_AMORPH(thiz);
 112  } else
 113  {
 114   /* assume 1-p probability */
 115   if(get_rand(URAND_MAX)>p) MAKE_CRYST(thiz);
 116  }
 117
 118  return 1;
 119 }
 120
 121 int distrib_c(d3_lattice *d3_l,info *my_info,int step,double c_ratio)
 122 {
 123  u32 x,y,z;
 124  int i,j,k,c;
 125  int offset,off;
 126  int carry;
 127
 128  /* put one c ion somewhere in the lattice */
 129  if(my_info->cc<c_ratio*step)
 130  {
 131   x=get_rand(d3_l->max_x);
 132   y=get_rand(d3_l->max_y);
 133   z=get_rand_lgp(d3_l->max_z,my_info->a_cd,my_info->b_cd);
 134   *(d3_l->extra+x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y)+=1;
 135   (my_info->cc)++;
 136  }
 137
 138  if(step%my_info->diff_rate==0)
 139  {
 140
 141  for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 142  {
 143   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 144   {
 145    for(k=0;k<d3_l->max_z;k++)
 146    {
 147     offset=i+j*d3_l->max_x+k*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 148     /* case amorph: amorph <- cryst diffusion */
 149     if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH)
 150     {
 151      for(c=-1;c<=1;c++)
 152      {
 153       if(c!=0)
 154       {
 155        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;
 156        carry=0;
 157        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 158        if(carry!=0)
 159        {
 160         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 161         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 162        }
 163       }
 164      }
 165      for(c=-1;c<=1;c++)
 166      {
 167       if(c!=0)
 168       {
 169        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;
 170        carry=0;
 171        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH)) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 172        if(carry!=0)
 173        {
 174         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 175         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 176        }
 177       }
 178      }
 179      if(my_info->z_diff)
 180      {
 181       if(k!=0)
 182       {
 183        off=i+j*d3_l->max_x+(k-1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 184        carry=0;
 185        if(!*(d3_l->status+off)&AMORPH) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 186        if(carry!=0)
 187        {
 188         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 189         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 190        }
 191       }
 192       if(k!=d3_l->max_z-1)
 193       {
 194        off=i+j*d3_l->max_x+(k+1)*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 195        carry=0;
 196        if(!*(d3_l->status+off)&AMORPH) carry=(int)(my_info->dr_ac*(*(d3_l->extra+off)));
 197        if(carry!=0)
 198        {
 199         *(d3_l->extra+off)-=carry;
 200         *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 201        }
 202       }
 203      }
 204     } else
 205     /* case not amorph: cryst <-> cryst diffusion */
 206     if(my_info->c_diff) {
 207     /* if there is c diff, no diff in z-direction */
 208     {
 209      for(c=-1;c<=1;c++)
 210      {
 211       if(c!=0)
 212       {
 213        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;
 214        carry=0;
 215        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH))
 216        {
 217         carry=(int)(my_info->dr_cc*(*(d3_l->extra+off)-*(d3_l->extra+offset))/2);
 218         if(carry!=0)
 219         {
 220          *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 221          *(d3_l->extra+off)-=carry;
 222         }
 223        }
 224       }
 225      }
 226      for(c=-1;c<=1;c++)
 227      {
 228       if(c!=0)
 229       {
 230        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;
 231        carry=0;
 232        if(!(*(d3_l->status+off)&AMORPH))
 233        {
 234         carry=(int)(my_info->dr_cc*(*(d3_l->extra+off)-*(d3_l->extra+offset))/2);
 235         if(carry!=0)
 236         {
 237          *(d3_l->extra+offset)+=carry;
 238          *(d3_l->extra+off)-=carry;
 239         }
 240        }
 241       }
 242      }
 243     }
 244     /* end test */
 245     }
 246     /* */
 247    } /* for z */
 248   } /* for y */
 249  } /* for x */
 250
 251  } /* if step modulo diff_rate == 0 */
 252
 253  return 1;
 254 }
 255
 256 int calc_pressure(d3_lattice *d3_l,int range)
 257 {
 258  int i,j,off;
 259  double count,max=0;
 260  int x,y,z;
 261
 262  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 263  {
 264   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 265   {
 266    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 267    {
 268     count=0;
 269     for(i=-range;i<=range;i++)
 270     {
 271      for(j=-range;j<=range;j++)
 272      {
 273       if(i!=0 && j!=0)
 274       {
 275        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;
 276        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 277       }
 278      }
 279     }
 280     if(count>max) max=count;
 281    }
 282   }
 283  }
 284
 285  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 286  {
 287   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 288   {
 289    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 290    {
 291     count=0;
 292     for(i=-range;i<=range;i++)
 293     {
 294      for(j=-range;j<=range;j++)
 295      {
 296       if(i!=0 && j!=0)
 297       {
 298        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;
 299        if(*(d3_l->status+off)&AMORPH) count+=((double)*(d3_l->extra+off))/(i*i+j*j);
 300       }
 301      }
 302     }
 303     *(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);
 304    }
 305   }
 306  }
 307
 308  return 1;
 309 }
 310
 311 int calc_max_extra(d3_lattice *d3_l)
 312 {
 313  int x,y,z;
 314  int off,max=0;
 315
 316  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 317  {
 318   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 319   {
 320    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 321    {
 322     off=x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 323     if(*(d3_l->extra+off)>max) max=*(d3_l->extra+off);
 324    }
 325   }
 326  }
 327
 328  return max;
 329 }
 330
 331 int write_ac_distr(d3_lattice *d3_l,int ac_distr)
 332 {
 333  int fd,x,y,z;
 334  int count=0,offset;
 335  char file[16];
 336
 337  if(ac_distr==1) strcpy(file,"a.plot");
 338  if(ac_distr==2) strcpy(file,"c.plot");
 339  if(ac_distr==3) strcpy(file,"b.plot");
 340
 341  if((fd=open(file,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 342  {
 343   puts("cannot open plot file");
 344   return -1;
 345  }
 346
 347  for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 348  {
 349   for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 350   {
 351    for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 352    {
 353     offset=x+y*d3_l->max_x+z*d3_l->max_x*d3_l->max_y;
 354     if(ac_distr==1)
 355      if(*(d3_l->status+offset)&AMORPH) count+=*(d3_l->extra+offset);
 356     if(ac_distr==2)
 357      if(!(*(d3_l->status+offset)&AMORPH)) count+=*(d3_l->extra+offset);
 358     if(ac_distr==3) count+=*(d3_l->extra+offset);
 359    }
 360   }
 361   dprintf(fd,"%d %d\n",z,count);
 362  }
 363  close(fd);
 364
 365  return 1;
 366 }
 367
 368 int write_bmp(d3_lattice *d3_l,int window,u32 x,u32 y,u32 z)
 369 {
 370  int fd,i,j,size=0,foo=0,end=0;
 371  int width=0,height=0;
 372  char bmpfile[MAX_CHARS];
 373  char buf[128];
 374
 375  if(((window==4)||(window==5))&&(d3_l->max_z<FFT_HEIGHT) )
 376  {
 377   puts("error: z < FFT_HEIGHT!");
 378   puts("not writing bmp file ...");
 379   return -1;
 380  }
 381
 382  if(window%3==1)
 383  {
 384   sprintf(bmpfile,"x-z_%d.bmp",y);
 385   foo=3*d3_l->max_x;
 386   if(window==1)
 387   {
 388    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 389    height=d3_l->max_z;
 390   }
 391   else
 392   {
 393    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 394    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 395    height=FFT_HEIGHT;
 396   }
 397   width=d3_l->max_x;
 398  }
 399  if(window%3==2)
 400  {
 401   sprintf(bmpfile,"y-z_%d.bmp",x);
 402   foo=3*d3_l->max_y;
 403   if(window==2)
 404   {
 405    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 406    height=d3_l->max_z;
 407   }
 408   else
 409   {
 410    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 411    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 412    height=FFT_HEIGHT;
 413   }
 414   width=d3_l->max_y;
 415  }
 416  if(window==3)
 417  {
 418   sprintf(bmpfile,"x-y_%d.bmp",z);
 419   foo=3*d3_l->max_x;
 420   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 421   width=d3_l->max_x;
 422   height=d3_l->max_y;
 423  }
 424
 425  if((fd=open(bmpfile,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 426  {
 427   puts("cannot open bmp file");
 428   return -1;
 429  }
 430
 431  /* bmpheader */
 432  buf[0]='B'; /* std header start */
 433  buf[1]='M';
 434  buf[2]=(size+0x36)&0xff; /* file size */
 435  buf[3]=(size+0x36)>>8;
 436  memset(buf+4,0,6);
 437  buf[10]=0x36; /* offset to data */
 438  memset(buf+11,0,3);
 439  buf[14]=0x28; /* length of bmp info header */
 440  memset(buf+15,0,3);
 441  buf[18]=width&0xff; /* width and height */
 442  buf[19]=width>>8;
 443  memset(buf+20,0,2);
 444  buf[22]=height&0xff;
 445  buf[23]=height>>8;
 446  memset(buf+24,0,2);
 447  buf[26]=1; /* # planes -> 1 */
 448  buf[27]=0;
 449  buf[28]=24; /* bits per pixel -> 2^24 (true color) */
 450  buf[29]=0;
 451  memset(buf+30,0,4); /* compression -> none */
 452  buf[34]=size&0xff; /* data size */
 453  buf[35]=size>>8;
 454  memset(buf+36,0,2);
 455  buf[38]=0x12; /* res: pixel/meter */
 456  buf[39]=0x0b;
 457  memset(buf+40,0,2);
 458  buf[42]=0x12;
 459  buf[43]=0x0b;
 460  memset(buf+44,0,2);
 461  memset(buf+46,0,8); /* no colors, no important colors */
 462
 463  if(write(fd,buf,54)<54)
 464  {
 465   puts("failed writing bmp header");
 466   return -1;
 467  }
 468  if(window%3==1)
 469  {
 470   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 471   {
 472    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 473    {
 474     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);
 475     else memset(buf,0,3);
 476     if(write(fd,buf,3)<3)
 477     {
 478      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 479      return-1;
 480     }
 481    }
 482    if(foo%4)
 483    {
 484     memset(buf,0,4-foo%4);
 485     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 486     {
 487      puts("failed writing 4 byte ending");
 488      return -1;
 489     }
 490    }
 491   }
 492  }
 493  if(window%3==2)
 494  {
 495   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 496   {
 497    for(i=0;i<d3_l->max_y;i++)
 498    {
 499     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);
 500     else memset(buf,0,3);
 501     if(write(fd,buf,3)<3)
 502     {
 503      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 504      return-1;
 505     }
 506    }
 507    if(foo%4)
 508    {
 509     memset(buf,0,4-foo%4);
 510     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 511     {
 512      puts("failed writing 4 byte ending");
 513      return -1;
 514     }
 515    }
 516   }
 517  }
 518  if(window==3)
 519  {
 520   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 521   {
 522    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 523    {
 524     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);
 525     else memset(buf,0,3);
 526     if(write(fd,buf,3)<3)
 527     {
 528      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 529      return -1;
 530     }
 531    }
 532    if(foo%4)
 533    {
 534     memset(buf,0,4-foo%4);
 535     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 536     {
 537      puts("failed writing 4 byte ending");
 538      return -1;
 539     }
 540    }
 541   }
 542  }
 543  close(fd);
 544
 545  return 1;
 546 }
 547
 548 int save_to_file(char *sf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 549 {
 550  int sf_fd,c;
 551
 552  if((sf_fd=open(sf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 553  {
 554   puts("cannot open save file");
 555   return -1;
 556  }
 557  if(write(sf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 558  {
 559   puts("failed saving d3 lattice struct");
 560   return -1;
 561  }
 562  if(write(sf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 563  {
 564   puts("failed saving info struct");
 565   return-1;
 566  }
 567  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 568  if(write(sf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 569  {
 570   puts("failed saving status of d3 lattice sites");
 571   return -1;
 572  }
 573  if(write(sf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 574  {
 575   puts("failed saving sites concentration");
 576   return -1;
 577  }
 578  close(sf_fd);
 579
 580  return 1;
 581 }
 582
 583 int load_from_file(char *lf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 584 {
 585  int lf_fd,c;
 586
 587  if((lf_fd=open(lf,O_RDONLY))<0)
 588  {
 589   puts("cannot open load file");
 590   return -1;
 591  }
 592  if(read(lf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 593  {
 594   puts("failed reading d3 lattice struct");
 595   return -1;
 596  }
 597  if(read(lf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 598  {
 599   puts("failed reading info struct");
 600   return-1;
 601  }
 602  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 603  if((d3_l->status=(unsigned char*)malloc(c*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 604  {
 605   puts("cannot allocate status buffer");
 606   return -1;
 607  }
 608  if((d3_l->extra=(int *)malloc(c*sizeof(int)))==NULL)
 609  {
 610   puts("cannot allocate concentration buffer");
 611   return -1;
 612  }
 613  if(read(lf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 614  {
 615   puts("failed reading status of d3 lattice sites");
 616   return -1;
 617  }
 618  if(read(lf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 619  {
 620   puts("failed reading sites concentration");
 621   return -1;
 622  }
 623  close(lf_fd);
 624
 625  return 1;
 626 }
 627
 628 int convert_file(char *cf,d3_lattice *d3_l)
 629 {
 630  int x,y,z;
 631  int c_fd;
 632
 633  if((c_fd=open(cf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 634  {
 635   puts("cannot open convert file");
 636   return -1;
 637  }
 638  dprintf(c_fd,"# created by nlsop (gnuplot format)\n");
 639  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 640  {
 641   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 642   {
 643    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 644    {
 645     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);
 646    }
 647   }
 648  }
 649  close(c_fd);
 650
 651  return 1;
 652 }
 653
 654 int get_c_ratio(double *c_ratio,char *pfile,info *my_info,d3_lattice *d3_l)
 655 {
 656  double all,a,b,d;
 657  int i,k;
 658  int p_fd;
 659  unsigned char buf[32];
 660  char *p;
 661  unsigned char c;
 662
 663  if((p_fd=open(pfile,O_RDONLY))<0)
 664  {
 665   puts("cannot open profile file");
 666   return -1;
 667  }
 668  k=1;
 669  d=0;
 670  all=0;
 671  while(k)
 672  {
 673   for(i=0;i<32;i++)
 674   {
 675    k=read(p_fd,&c,1);
 676    buf[i]=c;
 677    if(c=='\n') break;
 678   }
 679   if(k)
 680   {
 681    p=strtok(buf," ");
 682    a=atof(p)/10; /* nm */
 683    p=strtok(NULL," ");
 684    b=atof(p);
 685    if(a>my_info->b_cd*CELL_LENGTH && a<(my_info->b_cd+d3_l->max_z)*CELL_LENGTH) d+=b;
 686    all+=b;
 687   }
 688  }
 689  *c_ratio=d/all;
 690  close(p_fd);
 691
 692  return 1;
 693 }
 694
 695 int main(int argc,char **argv)
 696 {
 697  u32 x,y,z,x_c,y_c,z_c;
 698  int i,j,quit,escape,switchmode,nowait,bmp,ac_distr;
 699  int refresh,resave;
 700  int c_step;
 701  char s_file[MAX_CHARS];
 702  char s_file_tmp[MAX_CHARS];
 703  char l_file[MAX_CHARS];
 704  char c_file[MAX_CHARS];
 705  char p_file[MAX_CHARS];
 706  char convert;
 707  char r_file[MAX_CHARS];
 708 #ifdef USE_DFB_API
 709  char xyz_txt[MAX_TXT];
 710  char status_txt[MAX_TXT];
 711  char conc_txt[MAX_TXT];
 712  char steps_txt[MAX_TXT];
 713  char cc_txt[MAX_TXT];
 714  char a_txt[MAX_TXT];
 715  char s_txt[MAX_TXT];
 716  char ap_txt[MAX_TXT];
 717  char el_txt[MAX_TXT];
 718  char cd_txt[MAX_TXT];
 719  char r_txt[MAX_TXT];
 720  char cp_txt[MAX_TXT];
 721  char zdiff_txt[MAX_TXT];
 722  char diff_txt[MAX_TXT];
 723  char dr_ac_txt[MAX_TXT];
 724  char dr_cc_txt[MAX_TXT];
 725  char dose_txt[MAX_TXT];
 726  char mode_txt[MAX_TXT];
 727  char *arg_v[MAX_ARGV];
 728 #endif
 729  d3_lattice d3_l;
 730  info my_info;
 731  unsigned char mode;
 732  double c_ratio;
 733 #ifdef USE_DFB_API
 734  int max_extra;
 735 #endif
 736
 737  d3_l.max_x=X;
 738  d3_l.max_y=Y;
 739  d3_l.max_z=Z;
 740  my_info.steps=STEPS;
 741  my_info.range=RANGE;
 742  refresh=REFRESH;
 743  resave=RESAVE;
 744  my_info.z_diff=0;
 745  my_info.c_diff=1;
 746  my_info.a_el=A_EL;
 747  my_info.b_el=B_EL;
 748  my_info.a_cd=A_CD;
 749  my_info.b_cd=B_CD;
 750  my_info.a_ap=A_AP;
 751  my_info.b_ap=B_AP;
 752  my_info.a_cp=A_CP;
 753  my_info.cc=CC;
 754  my_info.dr_ac=DR_AC;
 755  my_info.dr_cc=DR_CC;
 756  my_info.diff_rate=DIFF_RATE;
 757  my_info.cpi=CPI;
 758  nowait=0;
 759  quit=0;
 760  escape=0;
 761  switchmode=0;
 762  c_step=0;
 763  strcpy(s_file,"");
 764  strcpy(l_file,"");
 765  strcpy(c_file,"");
 766  strcpy(p_file,IMP_PROFILE);
 767  convert=0;
 768  strcpy(r_file,"");
 769  mode=0;
 770
 771  for(i=1;i<argc;i++)
 772  {
 773   if(argv[i][0]=='-')
 774   {
 775    switch(argv[i][1])
 776    {
 777     case 'h':
 778      usage();
 779      return -1;
 780     case 'n':
 781      nowait=1;
 782      break;
 783     case 'a':
 784      my_info.a_el=atof(argv[++i]);
 785      break;
 786     case 'b':
 787      my_info.b_el=atof(argv[++i]);
 788      break;
 789     case 'x':
 790      d3_l.max_x=atoi(argv[++i]);
 791      break;
 792     case 'y':
 793      d3_l.max_y=atoi(argv[++i]);
 794      break;
 795     case 'z':
 796      d3_l.max_z=atoi(argv[++i]);
 797      break;
 798     case 'Z':
 799      my_info.z_diff=1;
 800      break;
 801     case 'i':
 802      my_info.c_diff=0;
 803      my_info.dr_cc=0;
 804      break;
 805     case 's':
 806      my_info.steps=atoi(argv[++i]);
 807      break;
 808     case 'd':
 809      refresh=atoi(argv[++i]);
 810      break;
 811     case 'r':
 812      my_info.range=atoi(argv[++i]);
 813      break;
 814     case 'f':
 815      my_info.a_ap=atof(argv[++i]);
 816      break;
 817     case 'p':
 818      my_info.b_ap=atof(argv[++i]);
 819      break;
 820     case 'F':
 821      my_info.a_cp=atof(argv[++i]);
 822      break;
 823     case 'A':
 824      my_info.a_cd=atof(argv[++i]);
 825      break;
 826     case 'B':
 827      my_info.b_cd=atof(argv[++i]);
 828      break;
 829     case 'W':
 830      resave=atoi(argv[++i]);
 831      break;
 832     case 'C':
 833      strcpy(l_file,argv[++i]);
 834      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') strcpy(c_file,argv[++i]);
 835      convert=1;
 836      break;
 837     case 'D':
 838      my_info.dr_ac=atof(argv[++i]);
 839      break;
 840     case 'c':
 841      my_info.dr_cc=atof(argv[++i]);
 842      break;
 843     case 'e':
 844      my_info.diff_rate=atoi(argv[++i]);
 845      break;
 846     case 'L':
 847      strcpy(l_file,argv[++i]);
 848      break;
 849     case 'S':
 850      strcpy(s_file,argv[++i]);
 851      break;
 852     case 'R':
 853      strcpy(r_file,argv[++i]);
 854      break;
 855     case 'P':
 856      strcpy(p_file,argv[++i]);
 857      break;
 858     case 'g':
 859      strcpy(l_file,argv[++i]);
 860      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') c_step=atoi(argv[++i]);
 861      break;
 862     case 'H':
 863      my_info.cpi=atoi(argv[++i]);
 864      break;
 865     default:
 866      usage();
 867      return -1;
 868    }
 869   } else usage();
 870  }
 871
 872  x=d3_l.max_x/2-1;
 873  y=d3_l.max_y/2-1;
 874  z=d3_l.max_z/2-1;
 875
 876 #ifdef NODFB
 877  if(!strcmp(s_file,""))
 878  {
 879   puts("NODFB defined, run with -S option");
 880   return -1;
 881  }
 882 #endif
 883
 884  if(!strcmp(r_file,"")) rand_init(NULL);
 885  else rand_init(r_file);
 886
 887  if(!strcmp(l_file,""))
 888  {
 889   i=d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z;
 890 #ifdef USE_DFB_API
 891   d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 892 #endif
 893   if((d3_l.status=(unsigned char *)malloc(i*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 894   {
 895    puts("failed allocating status buffer");
 896    return -1;
 897   }
 898   memset(d3_l.status,0,i*sizeof(unsigned char));
 899   if((d3_l.extra=(int *)malloc(i*sizeof(int)))==NULL)
 900   {
 901    puts("failed allocating concentration buffer");
 902    return -1;
 903   }
 904   memset(d3_l.extra,0,i*sizeof(int));
 905  } else
 906  {
 907   load_from_file(l_file,&d3_l,&my_info);
 908   if(convert)
 909   {
 910    if(!strcmp(c_file,"")) sprintf(c_file,"%s_gnuplot",l_file);
 911    printf("converting file %s to %s\n",l_file,c_file);
 912    convert_file(c_file,&d3_l);
 913    puts("done");
 914    return 1;
 915   }
 916 #ifdef USE_DFB_API
 917   else d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 918 #endif
 919  }
 920
 921 #ifdef USE_DFB_API
 922  d3_event_init(&d3_l);
 923 #endif
 924
 925 #ifdef USE_DFB_API
 926  strcpy(a_txt,"args:");
 927  sprintf(s_txt,"steps: %d",my_info.steps);
 928  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));
 929  sprintf(r_txt,"pressure range: %d",my_info.range);
 930  sprintf(ap_txt,"a_ap: %.3f  b_ap: %.3f",my_info.a_ap,my_info.b_ap);
 931  sprintf(el_txt,"a_el: %.3f  b_el: %.3f",my_info.a_el,my_info.b_el);
 932  sprintf(cd_txt,"a_cd: %.3f  b_cd: %.3f",my_info.a_cd,my_info.b_cd);
 933  sprintf(cp_txt,"a_cp: %.4f",my_info.a_cp);
 934  sprintf(dr_ac_txt,"a/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_ac);
 935  if(my_info.c_diff!=0) sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_cc);
 936  else sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: none");
 937  sprintf(zdiff_txt,"diffusion in z direction: %c",my_info.z_diff?'y':'n');
 938  sprintf(diff_txt,"diffusion every %d steps",my_info.diff_rate);
 939  strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
 940  arg_v[1]=xyz_txt;
 941  arg_v[2]=NULL;
 942  arg_v[3]=status_txt;
 943  arg_v[4]=conc_txt;
 944  arg_v[5]=NULL;
 945  arg_v[6]=mode_txt;
 946  arg_v[7]=NULL;
 947  arg_v[8]=steps_txt;
 948  arg_v[9]=cc_txt;
 949  arg_v[10]=NULL;
 950  arg_v[11]=diff_txt;
 951  arg_v[12]=zdiff_txt;
 952  arg_v[13]=NULL;
 953  arg_v[14]=a_txt;
 954  arg_v[15]=s_txt;
 955  arg_v[16]=dose_txt;
 956  arg_v[17]=NULL;
 957  arg_v[18]=r_txt;
 958  arg_v[19]=ap_txt;
 959  arg_v[20]=el_txt;
 960  arg_v[21]=cd_txt;
 961  arg_v[22]=cp_txt;
 962  arg_v[23]=NULL;
 963  arg_v[24]=dr_ac_txt;
 964  arg_v[25]=dr_cc_txt;
 965 #endif
 966
 967  if((!strcmp(l_file,""))||(c_step))
 968  {
 969   if(get_c_ratio(&c_ratio,p_file,&my_info,&d3_l)!=1)
 970   {
 971    puts("failed calculating ratio");
 972    return -1;
 973   }
 974   i=(c_step?c_step:0);
 975   while((i<my_info.steps) && (quit==0) && (escape==0))
 976   {
 977    for(j=0;j<my_info.cpi;j++)
 978    {
 979     x_c=get_rand(d3_l.max_x);
 980     y_c=get_rand(d3_l.max_y);
 981     z_c=get_rand_lgp(d3_l.max_z,my_info.a_el,my_info.b_el);
 982     process_cell(&d3_l,x_c,y_c,z_c,&my_info);
 983    }
 984    distrib_c(&d3_l,&my_info,i,c_ratio);
 985 #ifdef USE_DFB_API
 986    if(i%refresh==0)
 987    {
 988     sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
 989     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');
 990     sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
 991     sprintf(steps_txt,"step: %d",i);
 992     sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
 993     d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,0);
 994    }
 995 #endif
 996    if(i%resave==0 && strcmp(s_file,"") && resave!=0 && i!=0)
 997    {
 998     sprintf(s_file_tmp,"%s_%d_of_%d",s_file,i,my_info.steps);
 999     save_to_file(s_file_tmp,&d3_l,&my_info);
1000 #ifdef NODFB
1001     printf("saved %s\n",s_file_tmp);
1002 #endif
1003    }
1004    i++;
1005   }
1006  }
1007
1008  if(strcmp(s_file,""))
1009  {
1010    printf("saved %s\n",s_file);
1011    save_to_file(s_file,&d3_l,&my_info);
1012  }
1013
1014 #ifdef USE_DFB_API
1015  /* allocating buffer for pressure values */
1016  if((d3_l.v_ptr=malloc(d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z*sizeof(unsigned char)))==NULL)
1017  {
1018   puts("cannot allocate buffer for pressure values");
1019   return -1;
1020  }
1021  /* calc values */
1022  calc_pressure(&d3_l,my_info.range);
1023  max_extra=calc_max_extra(&d3_l);
1024
1025  while((quit==0) && (escape==0) && (nowait==0))
1026  {
1027   /* bahh! */
1028   if(switchmode==0) mode=0;
1029   if(switchmode==1) mode=1;
1030   if(switchmode==2) mode=2;
1031   /* end of bahh! */
1032   sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
1033   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');
1034   sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
1035   sprintf(steps_txt,"step: end");
1036   sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
1037   if(switchmode==0) strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
1038   if(switchmode==1) strcpy(mode_txt,"view: c conc mode");
1039   if(switchmode==2) strcpy(mode_txt,"view: a pressure mode");
1040   d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,max_extra);
1041   bmp=0;
1042   ac_distr=0;
1043   scan_event(&d3_l,&x,&y,&z,&quit,&escape,&switchmode,&bmp,&ac_distr);
1044   if(bmp) write_bmp(&d3_l,bmp,x,y,z);
1045   if(ac_distr) write_ac_distr(&d3_l,ac_distr);
1046  }
1047
1048  d3_lattice_release(&d3_l);
1049 #endif
1050
1051  return 1;
1052 }