Пишем на Ассемблере для Sega Genesis #2

В этой заметке я опишу как загружать цвета в палитру Сеги на ассемблере.
Итоговый результат в эмуляторе Exodus будет выглядеть так:

Чтобы процесс происходил проще, найдите в интернете pdf под названием Genesis Software Manual (1989), в нем описывается весь процесс в мельчайших деталях, по сути, эта заметка является комментариями к оригинальному мануалу.

Для того чтобы записывать цвета в VDP чип эмулятора Сеги, нужно сделать следующие вещи:

  • Отключить систему защиты TMSS
  • Записать правильные параметры в регистры VDP
  • Записать нужные цвета в CRAM

Для сборки будем использовать vasmm68k_mot и любимый текстовый редактор, например echo. Сборка осуществляется командой:

vasmm68k_mot -Fbin minimal.asm -o minimal.gen

Порты VDP

VDP чип общается с M68K через два порта в оперативной памяти – порт контроля и порт данных.
По сути:

  1. Через порт контроля можно выставлять значения регистрам VDP.
  2. Также порт контроля является указателем на ту часть VDP (VRAM, CRAM, VSRAM etc.) через которую передаются данные через порт данных

Интересная информация: Сега сохранила совместимость с играми Master System, на что указывает MODE 4 из мануала разработчика, в нем VDP переключается в режим Master System.

Объявим порты контроля и данных:

vdp_control_port = $C00004
vdp_data_port        = $C00000

Отключить систему защиты TMSS

Защита от нелицензионных игр TMSS имеет несколько вариантов разблокировки, например требуется чтобы до обращения к VDP в адресном регистре A1 лежала строка “SEGA”.


MOVE.B A1,D0; Получаем версию хардвары цифрой из A1 в регистр D0 
ANDI.B 0x0F,D0; По маске берем последние биты, чтобы ничего не сломать 
BEQ.B SkipTmss; Если версия равна 0, скорее всего это японка или эмулятор без включенного TMSS, тогда идем в сабрутину SkipTmss 
MOVE.L "SEGA",A1; Или записываем строку SEGA в A1 

Записать правильные параметры в регистры VDP

Зачем вообще выставлять правильные параметры в регистры VDP? Идея в том, что VDP может многое, поэтому перед отрисовкой нужно проинициализировать его с нужными фичами, иначе он просто не поймет, что от него хотят.

Каждый регистр отвечает за определенную настройку/режим работы. В Сеговском мануале указаны все биты/флажки для каждого из 24 регистров, описание самих регистров.

Возьмем готовые параметры с комментариями из блога bigevilcorporation:

VDPRegisters: 

VDPReg0:   dc.b $14 ;  0: H interrupt on, palettes on 
VDPReg1:   dc.b $74 ;  1: V interrupt on, display on, DMA on, Genesis mode on 
VDPReg2:   dc.b $30 ;  2: Pattern table for Scroll Plane A at VRAM $C000 
                    ;     (bits 3-5 = bits 13-15) 
VDPReg3:   dc.b $00 ;  3: Pattern table for Window Plane at VRAM $0000 
                    ;     (disabled) (bits 1-5 = bits 11-15) 
VDPReg4:   dc.b $07 ;  4: Pattern table for Scroll Plane B at VRAM $E000 
                    ;     (bits 0-2 = bits 11-15) 
VDPReg5:   dc.b $78 ;  5: Sprite table at VRAM $F000 (bits 0-6 = bits 9-15) 
VDPReg6:   dc.b $00 ;  6: Unused 
VDPReg7:   dc.b $00 ;  7: Background colour - bits 0-3 = colour, 
                    ;     bits 4-5 = palette 
VDPReg8:   dc.b $00 ;  8: Unused 
VDPReg9:   dc.b $00 ;  9: Unused 
VDPRegA:   dc.b $FF ; 10: Frequency of Horiz. interrupt in Rasters 
                    ;     (number of lines travelled by the beam) 
VDPRegB:   dc.b $00 ; 11: External interrupts off, V scroll fullscreen, 
                    ;     H scroll fullscreen 
VDPRegC:   dc.b $81 ; 12: Shadows and highlights off, interlace off, 
                    ;     H40 mode (320 x 224 screen res) 
VDPRegD:   dc.b $3F ; 13: Horiz. scroll table at VRAM $FC00 (bits 0-5) 
VDPRegE:   dc.b $00 ; 14: Unused 
VDPRegF:   dc.b $02 ; 15: Autoincrement 2 bytes 
VDPReg10:  dc.b $01 ; 16: Vert. scroll 32, Horiz. scroll 64 
VDPReg11:  dc.b $00 ; 17: Window Plane X pos 0 left 
                    ;     (pos in bits 0-4, left/right in bit 7) 
VDPReg12:  dc.b $00 ; 18: Window Plane Y pos 0 up 
                    ;     (pos in bits 0-4, up/down in bit 7) 
VDPReg13:  dc.b $FF ; 19: DMA length lo byte 
VDPReg14:  dc.b $FF ; 20: DMA length hi byte 
VDPReg15:  dc.b $00 ; 21: DMA source address lo byte 
VDPReg16:  dc.b $00 ; 22: DMA source address mid byte 
VDPReg17:  dc.b $80 ; 23: DMA source address hi byte, 
                    ;     memory-to-VRAM mode (bits 6-7)  

Ок, теперь пойдем в порт контроля и запишем все флажки в регистры VDP:

PrepareToFillVDPRegisters: 
    move.l  #VDPRegisters,a0 ; Пишем адрес таблицы параметров в A1 
    move.l  #$18,d0          ; Счетчик цикла - 24 = 18 (HEX) в D0 
    move.l  #$00008000,d1    ; Готовим команду на запись в регистр VDP по индексу 0, по мануалу - 1000 0000 0000 0000 (BIN) = 8000 (HEX) 

FillInitialStateForVDPRegistersLoop: 
    move.b  (a0)+,d1         ; Записываем в D1 итоговое значение регистра VDP из таблицы параметров, на отправку в порт контроля VDP  
    move.w  d1,vdp_control_port     ; Отправляем итоговую команду + значение из D1 в порт контроля VDP 
    add.w   #$0100,d1        ; Поднимаем индекс регистра VDP на 1 (бинарное сложение +1 к индексу по мануалу Сеги) 
    dbra    d0,FillInitialStateForVDPRegistersLoop ; Уменьшаем счетчик регистров, продолжаем цикл если необходимо

Самое сложное это прочитать мануал и понять в каком формате подаются данные на порт контроля, опытные разработчики разберутся сразу, а вот неопытные… Немного подумают и поймут, что синтаксис для записи регистров такой:

0B100(5 бит – индекс регистра)(8 бит/байт – значение)

0B1000001001000101 – записать в регистр VDP 2 (00010), значение флажков 01000101.

Записать нужные цвета в CRAM

Далее идем писать два цвета в память цветов CRAM (Color RAM). Для этого пишем в порт контроля команду на доступ к цвету по индексу 0 в CRAM и отправляем по дата порту цвет. Все!

Пример:

VDPControlPortEnableCRAMWriteAccessGreenColorAtIndex0: 
    move.l  #$C0000000,vdp_control_port ; Доступ к цвету по индексу 0 в CRAM через порт контроля  
    move.w  #228,d0; Цвет в D0 
    move.w  d0,vdp_data_port; Отправляем цвет в порт данных 

После сборки и запуска в эмуляторе в Exodus, у вас должен быть залит экран цветом 228.

Давайте зальем еще вторым цветом, по последнему байту 127.

VDPControlPortEnableCRAMWriteAccessGreenColorAtIndex127: 
  move.l  #$C07f0000,vdp_control_port ; Доступ к цвету по байту 127 в CRAM через порт контроля 
  move.w  #69,d0; Цвет в D0 
  move.w  d0,vdp_data_port; Отправляем цвет в порт данных 

Ссылки

https://gitlab.com/demensdeum/segagenesissamples
https://www.exodusemulator.com/
http://sun.hasenbraten.de/vasm/
https://tomeko.net/online_tools/bin_to_32bit_hex.php?lang=en

Источники

https://namelessalgorithm.com/genesis/blog/genesis/
https://plutiedev.com/vdp-commands
https://huguesjohnson.com/programming/genesis/palettes/
https://www.chibiakumas.com/68000/helloworld.php#LessonH5
https://blog.bigevilcorporation.co.uk/2012/03/09/sega-megadrive-3-awaking-the-beast/