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_bmp(d3_lattice *d3_l,int window,u32 x,u32 y,u32 z)
 332 {
 333  int fd,i,j,size=0,foo=0,end=0;
 334  int width=0,height=0;
 335  char bmpfile[MAX_CHARS];
 336  char buf[128];
 337
 338  if(((window==4)||(window==5))&&(d3_l->max_z<FFT_HEIGHT) )
 339  {
 340   puts("error: z < FFT_HEIGHT!");
 341   puts("not writing bmp file ...");
 342   return -1;
 343  }
 344
 345  if(window%3==1)
 346  {
 347   sprintf(bmpfile,"x-z_%d.bmp",y);
 348   foo=3*d3_l->max_x;
 349   if(window==1)
 350   {
 351    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 352    height=d3_l->max_z;
 353   }
 354   else
 355   {
 356    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 357    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 358    height=FFT_HEIGHT;
 359   }
 360   width=d3_l->max_x;
 361  }
 362  if(window%3==2)
 363  {
 364   sprintf(bmpfile,"y-z_%d.bmp",x);
 365   foo=3*d3_l->max_y;
 366   if(window==2)
 367   {
 368    size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_z;
 369    height=d3_l->max_z;
 370   }
 371   else
 372   {
 373    size=(foo+(4-foo%4))*FFT_HEIGHT;
 374    end=d3_l->max_z-FFT_HEIGHT;
 375    height=FFT_HEIGHT;
 376   }
 377   width=d3_l->max_y;
 378  }
 379  if(window==3)
 380  {
 381   sprintf(bmpfile,"x-y_%d.bmp",z);
 382   foo=3*d3_l->max_x;
 383   size=(foo+(4-foo%4))*d3_l->max_y;
 384   width=d3_l->max_x;
 385   height=d3_l->max_y;
 386  }
 387
 388  if((fd=open(bmpfile,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 389  {
 390   puts("cannot open bmp file");
 391   return -1;
 392  }
 393
 394  /* bmpheader */
 395  buf[0]='B'; /* std header start */
 396  buf[1]='M';
 397  buf[2]=(size+0x36)&0xff; /* file size */
 398  buf[3]=(size+0x36)>>8;
 399  memset(buf+4,0,6);
 400  buf[10]=0x36; /* offset to data */
 401  memset(buf+11,0,3);
 402  buf[14]=0x28; /* length of bmp info header */
 403  memset(buf+15,0,3);
 404  buf[18]=width&0xff; /* width and height */
 405  buf[19]=width>>8;
 406  memset(buf+20,0,2);
 407  buf[22]=height&0xff;
 408  buf[23]=height>>8;
 409  memset(buf+24,0,2);
 410  buf[26]=1; /* # planes -> 1 */
 411  buf[27]=0;
 412  buf[28]=24; /* bits per pixel -> 2^24 (true color) */
 413  buf[29]=0;
 414  memset(buf+30,0,4); /* compression -> none */
 415  buf[34]=size&0xff; /* data size */
 416  buf[35]=size>>8;
 417  memset(buf+36,0,2);
 418  buf[38]=0x12; /* res: pixel/meter */
 419  buf[39]=0x0b;
 420  memset(buf+40,0,2);
 421  buf[42]=0x12;
 422  buf[43]=0x0b;
 423  memset(buf+44,0,2);
 424  memset(buf+46,0,8); /* no colors, no important colors */
 425
 426  if(write(fd,buf,54)<54)
 427  {
 428   puts("failed writing bmp header");
 429   return -1;
 430  }
 431  if(window%3==1)
 432  {
 433   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 434   {
 435    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 436    {
 437     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);
 438     else memset(buf,0,3);
 439     if(write(fd,buf,3)<3)
 440     {
 441      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 442      return-1;
 443     }
 444    }
 445    if(foo%4)
 446    {
 447     memset(buf,0,4-foo%4);
 448     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 449     {
 450      puts("failed writing 4 byte ending");
 451      return -1;
 452     }
 453    }
 454   }
 455  }
 456  if(window%3==2)
 457  {
 458   for(j=0;j<d3_l->max_z-end;j++)
 459   {
 460    for(i=0;i<d3_l->max_y;i++)
 461    {
 462     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);
 463     else memset(buf,0,3);
 464     if(write(fd,buf,3)<3)
 465     {
 466      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 467      return-1;
 468     }
 469    }
 470    if(foo%4)
 471    {
 472     memset(buf,0,4-foo%4);
 473     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 474     {
 475      puts("failed writing 4 byte ending");
 476      return -1;
 477     }
 478    }
 479   }
 480  }
 481  if(window==3)
 482  {
 483   for(j=0;j<d3_l->max_y;j++)
 484   {
 485    for(i=0;i<d3_l->max_x;i++)
 486    {
 487     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);
 488     else memset(buf,0,3);
 489     if(write(fd,buf,3)<3)
 490     {
 491      puts("failed writing rgb values to bmp file");
 492      return -1;
 493     }
 494    }
 495    if(foo%4)
 496    {
 497     memset(buf,0,4-foo%4);
 498     if(write(fd,buf,4-foo%4)<4-foo%4)
 499     {
 500      puts("failed writing 4 byte ending");
 501      return -1;
 502     }
 503    }
 504   }
 505  }
 506  close(fd);
 507
 508  return 1;
 509 }
 510
 511 int save_to_file(char *sf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 512 {
 513  int sf_fd,c;
 514
 515  if((sf_fd=open(sf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 516  {
 517   puts("cannot open save file");
 518   return -1;
 519  }
 520  if(write(sf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 521  {
 522   puts("failed saving d3 lattice struct");
 523   return -1;
 524  }
 525  if(write(sf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 526  {
 527   puts("failed saving info struct");
 528   return-1;
 529  }
 530  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 531  if(write(sf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 532  {
 533   puts("failed saving status of d3 lattice sites");
 534   return -1;
 535  }
 536  if(write(sf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 537  {
 538   puts("failed saving sites concentration");
 539   return -1;
 540  }
 541  close(sf_fd);
 542
 543  return 1;
 544 }
 545
 546 int load_from_file(char *lf,d3_lattice *d3_l,info *my_inf)
 547 {
 548  int lf_fd,c;
 549
 550  if((lf_fd=open(lf,O_RDONLY))<0)
 551  {
 552   puts("cannot open load file");
 553   return -1;
 554  }
 555  if(read(lf_fd,d3_l,sizeof(d3_lattice))<sizeof(d3_lattice))
 556  {
 557   puts("failed reading d3 lattice struct");
 558   return -1;
 559  }
 560  if(read(lf_fd,my_inf,sizeof(info))<sizeof(info))
 561  {
 562   puts("failed reading info struct");
 563   return-1;
 564  }
 565  c=d3_l->max_x*d3_l->max_y*d3_l->max_z;
 566  if((d3_l->status=(unsigned char*)malloc(c*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 567  {
 568   puts("cannot allocate status buffer");
 569   return -1;
 570  }
 571  if((d3_l->extra=(int *)malloc(c*sizeof(int)))==NULL)
 572  {
 573   puts("cannot allocate concentration buffer");
 574   return -1;
 575  }
 576  if(read(lf_fd,d3_l->status,c*sizeof(unsigned char))<c*sizeof(unsigned char))
 577  {
 578   puts("failed reading status of d3 lattice sites");
 579   return -1;
 580  }
 581  if(read(lf_fd,d3_l->extra,c*sizeof(int))<c*sizeof(int))
 582  {
 583   puts("failed reading sites concentration");
 584   return -1;
 585  }
 586  close(lf_fd);
 587
 588  return 1;
 589 }
 590
 591 int convert_file(char *cf,d3_lattice *d3_l)
 592 {
 593  int x,y,z;
 594  int c_fd;
 595
 596  if((c_fd=open(cf,O_WRONLY|O_CREAT))<0)
 597  {
 598   puts("cannot open convert file");
 599   return -1;
 600  }
 601  dprintf(c_fd,"# created by nlsop (gnuplot format)\n");
 602  for(x=0;x<d3_l->max_x;x++)
 603  {
 604   for(y=0;y<d3_l->max_y;y++)
 605   {
 606    for(z=0;z<d3_l->max_z;z++)
 607    {
 608     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);
 609    }
 610   }
 611  }
 612  close(c_fd);
 613
 614  return 1;
 615 }
 616
 617 int get_c_ratio(double *c_ratio,char *pfile,info *my_info,d3_lattice *d3_l)
 618 {
 619  double all,a,b,d;
 620  int i,k;
 621  int p_fd;
 622  unsigned char buf[32];
 623  char *p;
 624  unsigned char c;
 625
 626  if((p_fd=open(pfile,O_RDONLY))<0)
 627  {
 628   puts("cannot open profile file");
 629   return -1;
 630  }
 631  k=1;
 632  d=0;
 633  all=0;
 634  while(k)
 635  {
 636   for(i=0;i<32;i++)
 637   {
 638    k=read(p_fd,&c,1);
 639    buf[i]=c;
 640    if(c=='\n') break;
 641   }
 642   if(k)
 643   {
 644    p=strtok(buf," ");
 645    a=atof(p)/10; /* nm */
 646    p=strtok(NULL," ");
 647    b=atof(p);
 648    if(a>my_info->b_cd*CELL_LENGTH && a<(my_info->b_cd+d3_l->max_z)*CELL_LENGTH) d+=b;
 649    all+=b;
 650   }
 651  }
 652  *c_ratio=d/all;
 653  close(p_fd);
 654
 655  return 1;
 656 }
 657
 658 int main(int argc,char **argv)
 659 {
 660  u32 x,y,z,x_c,y_c,z_c;
 661  int i,j,quit,escape,switchmode,nowait,bmp;
 662  int refresh,resave;
 663  int c_step;
 664  char s_file[MAX_CHARS];
 665  char s_file_tmp[MAX_CHARS];
 666  char l_file[MAX_CHARS];
 667  char c_file[MAX_CHARS];
 668  char p_file[MAX_CHARS];
 669  char convert;
 670  char r_file[MAX_CHARS];
 671 #ifdef USE_DFB_API
 672  char xyz_txt[MAX_TXT];
 673  char status_txt[MAX_TXT];
 674  char conc_txt[MAX_TXT];
 675  char steps_txt[MAX_TXT];
 676  char cc_txt[MAX_TXT];
 677  char a_txt[MAX_TXT];
 678  char s_txt[MAX_TXT];
 679  char ap_txt[MAX_TXT];
 680  char el_txt[MAX_TXT];
 681  char cd_txt[MAX_TXT];
 682  char r_txt[MAX_TXT];
 683  char cp_txt[MAX_TXT];
 684  char zdiff_txt[MAX_TXT];
 685  char diff_txt[MAX_TXT];
 686  char dr_ac_txt[MAX_TXT];
 687  char dr_cc_txt[MAX_TXT];
 688  char dose_txt[MAX_TXT];
 689  char mode_txt[MAX_TXT];
 690  char *arg_v[MAX_ARGV];
 691 #endif
 692  d3_lattice d3_l;
 693  info my_info;
 694  unsigned char mode;
 695  double c_ratio;
 696 #ifdef USE_DFB_API
 697  int max_extra;
 698 #endif
 699
 700  d3_l.max_x=X;
 701  d3_l.max_y=Y;
 702  d3_l.max_z=Z;
 703  my_info.steps=STEPS;
 704  my_info.range=RANGE;
 705  refresh=REFRESH;
 706  resave=RESAVE;
 707  my_info.z_diff=0;
 708  my_info.c_diff=1;
 709  my_info.a_el=A_EL;
 710  my_info.b_el=B_EL;
 711  my_info.a_cd=A_CD;
 712  my_info.b_cd=B_CD;
 713  my_info.a_ap=A_AP;
 714  my_info.b_ap=B_AP;
 715  my_info.a_cp=A_CP;
 716  my_info.cc=CC;
 717  my_info.dr_ac=DR_AC;
 718  my_info.dr_cc=DR_CC;
 719  my_info.diff_rate=DIFF_RATE;
 720  my_info.cpi=CPI;
 721  nowait=0;
 722  quit=0;
 723  escape=0;
 724  switchmode=0;
 725  c_step=0;
 726  strcpy(s_file,"");
 727  strcpy(l_file,"");
 728  strcpy(c_file,"");
 729  strcpy(p_file,IMP_PROFILE);
 730  convert=0;
 731  strcpy(r_file,"");
 732  mode=0;
 733
 734  for(i=1;i<argc;i++)
 735  {
 736   if(argv[i][0]=='-')
 737   {
 738    switch(argv[i][1])
 739    {
 740     case 'h':
 741      usage();
 742      return -1;
 743     case 'n':
 744      nowait=1;
 745      break;
 746     case 'a':
 747      my_info.a_el=atof(argv[++i]);
 748      break;
 749     case 'b':
 750      my_info.b_el=atof(argv[++i]);
 751      break;
 752     case 'x':
 753      d3_l.max_x=atoi(argv[++i]);
 754      break;
 755     case 'y':
 756      d3_l.max_y=atoi(argv[++i]);
 757      break;
 758     case 'z':
 759      d3_l.max_z=atoi(argv[++i]);
 760      break;
 761     case 'Z':
 762      my_info.z_diff=1;
 763      break;
 764     case 'i':
 765      my_info.c_diff=0;
 766      my_info.dr_cc=0;
 767      break;
 768     case 's':
 769      my_info.steps=atoi(argv[++i]);
 770      break;
 771     case 'd':
 772      refresh=atoi(argv[++i]);
 773      break;
 774     case 'r':
 775      my_info.range=atoi(argv[++i]);
 776      break;
 777     case 'f':
 778      my_info.a_ap=atof(argv[++i]);
 779      break;
 780     case 'p':
 781      my_info.b_ap=atof(argv[++i]);
 782      break;
 783     case 'F':
 784      my_info.a_cp=atof(argv[++i]);
 785      break;
 786     case 'A':
 787      my_info.a_cd=atof(argv[++i]);
 788      break;
 789     case 'B':
 790      my_info.b_cd=atof(argv[++i]);
 791      break;
 792     case 'W':
 793      resave=atoi(argv[++i]);
 794      break;
 795     case 'C':
 796      strcpy(l_file,argv[++i]);
 797      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') strcpy(c_file,argv[++i]);
 798      convert=1;
 799      break;
 800     case 'D':
 801      my_info.dr_ac=atof(argv[++i]);
 802      break;
 803     case 'c':
 804      my_info.dr_cc=atof(argv[++i]);
 805      break;
 806     case 'e':
 807      my_info.diff_rate=atoi(argv[++i]);
 808      break;
 809     case 'L':
 810      strcpy(l_file,argv[++i]);
 811      break;
 812     case 'S':
 813      strcpy(s_file,argv[++i]);
 814      break;
 815     case 'R':
 816      strcpy(r_file,argv[++i]);
 817      break;
 818     case 'P':
 819      strcpy(p_file,argv[++i]);
 820      break;
 821     case 'g':
 822      strcpy(l_file,argv[++i]);
 823      if(i<argc-1) if(argv[i+1][0]!='-') c_step=atoi(argv[++i]);
 824      break;
 825     case 'H':
 826      my_info.cpi=atoi(argv[++i]);
 827      break;
 828     default:
 829      usage();
 830      return -1;
 831    }
 832   } else usage();
 833  }
 834
 835  x=d3_l.max_x/2-1;
 836  y=d3_l.max_y/2-1;
 837  z=d3_l.max_z/2-1;
 838
 839 #ifdef NODFB
 840  if(!strcmp(s_file,""))
 841  {
 842   puts("NODFB defined, run with -S option");
 843   return -1;
 844  }
 845 #endif
 846
 847  if(!strcmp(r_file,"")) rand_init(NULL);
 848  else rand_init(r_file);
 849
 850  if(!strcmp(l_file,""))
 851  {
 852   i=d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z;
 853 #ifdef USE_DFB_API
 854   d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 855 #endif
 856   if((d3_l.status=(unsigned char *)malloc(i*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 857   {
 858    puts("failed allocating status buffer");
 859    return -1;
 860   }
 861   memset(d3_l.status,0,i*sizeof(unsigned char));
 862   if((d3_l.extra=(int *)malloc(i*sizeof(int)))==NULL)
 863   {
 864    puts("failed allocating concentration buffer");
 865    return -1;
 866   }
 867   memset(d3_l.extra,0,i*sizeof(int));
 868  } else
 869  {
 870   load_from_file(l_file,&d3_l,&my_info);
 871   if(convert)
 872   {
 873    if(!strcmp(c_file,"")) sprintf(c_file,"%s_gnuplot",l_file);
 874    printf("converting file %s to %s\n",l_file,c_file);
 875    convert_file(c_file,&d3_l);
 876    puts("done");
 877    return 1;
 878   }
 879 #ifdef USE_DFB_API
 880   else d3_lattice_init(&argc,argv,&d3_l);
 881 #endif
 882  }
 883
 884 #ifdef USE_DFB_API
 885  d3_event_init(&d3_l);
 886 #endif
 887
 888 #ifdef USE_DFB_API
 889  strcpy(a_txt,"args:");
 890  sprintf(s_txt,"steps: %d",my_info.steps);
 891  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));
 892  sprintf(r_txt,"pressure range: %d",my_info.range);
 893  sprintf(ap_txt,"a_ap: %.3f  b_ap: %.3f",my_info.a_ap,my_info.b_ap);
 894  sprintf(el_txt,"a_el: %.3f  b_el: %.3f",my_info.a_el,my_info.b_el);
 895  sprintf(cd_txt,"a_cd: %.3f  b_cd: %.3f",my_info.a_cd,my_info.b_cd);
 896  sprintf(cp_txt,"a_cp: %.4f",my_info.a_cp);
 897  sprintf(dr_ac_txt,"a/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_ac);
 898  if(my_info.c_diff!=0) sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: %.4f",my_info.dr_cc);
 899  else sprintf(dr_cc_txt,"c/c diffusion rate: none");
 900  sprintf(zdiff_txt,"diffusion in z direction: %c",my_info.z_diff?'y':'n');
 901  sprintf(diff_txt,"diffusion every %d steps",my_info.diff_rate);
 902  strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
 903  arg_v[1]=xyz_txt;
 904  arg_v[2]=NULL;
 905  arg_v[3]=status_txt;
 906  arg_v[4]=conc_txt;
 907  arg_v[5]=NULL;
 908  arg_v[6]=mode_txt;
 909  arg_v[7]=NULL;
 910  arg_v[8]=steps_txt;
 911  arg_v[9]=cc_txt;
 912  arg_v[10]=NULL;
 913  arg_v[11]=diff_txt;
 914  arg_v[12]=zdiff_txt;
 915  arg_v[13]=NULL;
 916  arg_v[14]=a_txt;
 917  arg_v[15]=s_txt;
 918  arg_v[16]=dose_txt;
 919  arg_v[17]=NULL;
 920  arg_v[18]=r_txt;
 921  arg_v[19]=ap_txt;
 922  arg_v[20]=el_txt;
 923  arg_v[21]=cd_txt;
 924  arg_v[22]=cp_txt;
 925  arg_v[23]=NULL;
 926  arg_v[24]=dr_ac_txt;
 927  arg_v[25]=dr_cc_txt;
 928 #endif
 929
 930  if((!strcmp(l_file,""))||(c_step))
 931  {
 932   if(get_c_ratio(&c_ratio,p_file,&my_info,&d3_l)!=1)
 933   {
 934    puts("failed calculating ratio");
 935    return -1;
 936   }
 937   i=(c_step?c_step:0);
 938   while((i<my_info.steps) && (quit==0) && (escape==0))
 939   {
 940    for(j=0;j<my_info.cpi;j++)
 941    {
 942     x_c=get_rand(d3_l.max_x);
 943     y_c=get_rand(d3_l.max_y);
 944     z_c=get_rand_lgp(d3_l.max_z,my_info.a_el,my_info.b_el);
 945     process_cell(&d3_l,x_c,y_c,z_c,&my_info);
 946    }
 947    distrib_c(&d3_l,&my_info,i,c_ratio);
 948 #ifdef USE_DFB_API
 949    if(i%refresh==0)
 950    {
 951     sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
 952     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');
 953     sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
 954     sprintf(steps_txt,"step: %d",i);
 955     sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
 956     d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,0);
 957    }
 958 #endif
 959    if(i%resave==0 && strcmp(s_file,"") && resave!=0 && i!=0)
 960    {
 961     sprintf(s_file_tmp,"%s_%d_of_%d",s_file,i,my_info.steps);
 962     save_to_file(s_file_tmp,&d3_l,&my_info);
 963 #ifdef NODFB
 964     printf("saved %s\n",s_file_tmp);
 965 #endif
 966    }
 967    i++;
 968   }
 969  }
 970
 971  if(strcmp(s_file,""))
 972  {
 973    printf("saved %s\n",s_file);
 974    save_to_file(s_file,&d3_l,&my_info);
 975  }
 976
 977 #ifdef USE_DFB_API
 978  /* allocating buffer for pressure values */
 979  if((d3_l.v_ptr=malloc(d3_l.max_x*d3_l.max_y*d3_l.max_z*sizeof(unsigned char)))==NULL)
 980  {
 981   puts("cannot allocate buffer for pressure values");
 982   return -1;
 983  }
 984  /* calc values */
 985  calc_pressure(&d3_l,my_info.range);
 986  max_extra=calc_max_extra(&d3_l);
 987
 988  while((quit==0) && (escape==0) && (nowait==0))
 989  {
 990   /* bahh! */
 991   if(switchmode==0) mode=0;
 992   if(switchmode==1) mode=1;
 993   if(switchmode==2) mode=2;
 994   /* end of bahh! */
 995   sprintf(xyz_txt,"x: %d  y: %d  z: %d",x+1,y+1,z+1);
 996   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');
 997   sprintf(conc_txt,"conc: %d",*(d3_l.extra+x+y*d3_l.max_x+z*d3_l.max_x*d3_l.max_y));
 998   sprintf(steps_txt,"step: end");
 999   sprintf(cc_txt,"total c: %d",my_info.cc);
1000   if(switchmode==0) strcpy(mode_txt,"view: a/c mode");
1001   if(switchmode==1) strcpy(mode_txt,"view: c conc mode");
1002   if(switchmode==2) strcpy(mode_txt,"view: a pressure mode");
1003   d3_lattice_draw(&d3_l,x,y,z,25,arg_v,mode,max_extra);
1004   bmp=0;
1005   scan_event(&d3_l,&x,&y,&z,&quit,&escape,&switchmode,&bmp);
1006   if(bmp) write_bmp(&d3_l,bmp,x,y,z);
1007
1008  }
1009
1010  d3_lattice_release(&d3_l);
1011 #endif
1012
1013  return 1;
1014 }