Tag Archives: asm

В это заметке я опишу процесс чтения джойстика, изменение позиции спрайта, горизонтальный флип, эмулятора Sega Genesis и потенциально самой приставки.

Чтение нажатий, обработка “событий” джойстика сеги происходит по следующей схеме:

1. Запрос комбинации битов нажатых кнопок
2. Считывание битов нажатых кнопок
3. Обработка на уровне игровой логики

Для перемещение спрайта скелета нам необходимо хранить переменные текущей позиции.

RAM

Переменные игровой логики хранятся в RAM, до сих пор люди не придумали ничего лучше. Объявим адреса переменных, изменим код отрисовки:

skeletonYpos = $FF0002 
frameCounter = $FF0004 
skeletonHorizontalFlip = $FF0006

    move.w #$0100,skeletonXpos 
    move.w #$0100,skeletonYpos 
    move.w #$0001,skeletonHorizontalFlip 

FillSpriteTable: 
    move.l #$70000003,vdp_control_port 
    move.w skeletonYpos,vdp_data_port  
    move.w #$0F00,vdp_data_port 
    move.w skeletonHorizontalFlip,vdp_data_port 
    move.w skeletonXpos,vdp_data_port 

Как можно заметить, адрес доступный для работы начинается с 0xFF0000, а заканчивается в 0xFFFFFF, итого нам доступно 64 кбайта памяти. Позиции скелета объявлены по адресам skeletonXpos, skeletonYpos, горизонтальный флип по адресу skeletonHorizontalFlip.

Joypad

По аналогии с VDP, работа с джойпадами происходит через два порта по отдельности – порт контроля и порт данных, для первого этого 0xA10009 и 0xA10003 со-но. При работе с джойпадом есть одна интересная особенность – сначала нужно запросить комбинацию кнопок для поллинга, а затем, подождав обновления по шине, прочитать нужные нажатия. Для кнопок C/B и крестовины это 0x40, пример далее:

  move.b #$40,joypad_one_control_port; C/B/Dpad 
  nop ; bus sync 
  nop ; bus sync 
  move.b joypad_one_data_port,d2 
  rts 

В регистре d2 останется состояние нажатых кнопок, либо не нажатых, в общем что просили через дата порт, то и останется. После этого идем в просмотрщик регистров Motorola 68000 вашего любимого эмулятора, смотрим чему равен регистр d2 в зависимости от нажатий. По-умному это можно узнать в мануале, но мы не верим наслово. Далее обработка нажатых кнопок в регистре d2

    cmp #$FFFFFF7B,d2; handle left 
    beq MoveLeft  
    cmp #$FFFFFF77,d2; handle right  
    beq MoveRight  
    cmp #$FFFFFF7E,d2; handle up  
    beq MoveUp  
    cmp #$FFFFFF7D,d2; handle down  
    beq MoveDown  
    rts

    move.w skeletonXpos,d0 
    sub.w #1,d0 
    move.w d0,skeletonXpos 
    move.w #$0801,skeletonHorizontalFlip 
    jmp FillSpriteTable

  move.w #512,frameCounter 
WaitFrame: 
  move.w frameCounter,d0 
  sub.w #1,d0 
  move.w d0,frameCounter 
  dbra d0,WaitFrame 
GameLoop: 
  jsr ReadJoypad 
  jsr HandleJoypad 
  jmp GameLoop 

В этой заметке я опишу как рисовать спрайты с помощью VDP эмулятора приставки Sega Genesis.
Процесс отрисовки спрайтов очень схож с рендерингом тайлов:

1. Загрузка цветов в CRAM
2. Выгрузка частей спрайтов 8×8 в VRAM
3. Заполнение Sprite Table в VRAM

Для примера возьмем спрайт скелета с мечом 32×32 пикселя

Skeleton Guy [Animated] by Disthorn

CRAM

С помощью ImaGenesis сконвертируем его в цвета CRAM и паттерны VRAM для ассемблера. После этого получим два файла а формате asm, далее переписываем цвета на размер word, а тайлы нужно положить в корректном порядке для отрисовки.
Интересная информация: можно переключить автоинкремент VDP через регистр 0xF на размер word, это позволит убрать инкремент адреса из кода заливки цветов CRAM.

VRAM

В мануале сеги есть корректный порядок тайлов для больших спрайтов, но мы умнее, поэтому возьмем индексы из блога ChibiAkumas, начнем подсчет с индекса 0:

0 4 8 12

1 5 9 13

2 6 10 14

3 7 11 15

Почему все кверх ногами? А что вы хотите, ведь приставка японская! Могло быть вообще справа налево!
Поменяем вручную порядок в asm файле спрайта:

	dc.l	$11111111	; Tile #0 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111	; Tile #4 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111
	dc.l	$11111111	; Tile #8 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111122 
	dc.l	$11111122 
	dc.l	$11111166 
	dc.l	$11111166	; Tile #12 
	dc.l	$11111166 
	dc.l	$11111166 
	и т.д. 

Прогрузим спрайт как обычные тайлы/паттерны:

  lea Sprite,a0 
  move.l #$40200000,vdp_control_port; write to VRAM command 
  move.w #128,d0 ; (16*8 rows of sprite) counter 
SpriteVRAMLoop: 
  move.l (a0)+,vdp_data_port; 
  dbra d0,SpriteVRAMLoop 

Для отрисовки спрайта осталось заполнить таблицу спрайтов (Sprite Table)

Sprite Table

Таблица спрайтов заполняется в VRAM, адрес ее нахождения проставляется в VDP регистре 0x05, адрес опять хитрый, посмотреть можно в мануале, пример для адреса F000:

Ок, теперь запишем наш спрайт в таблицу. Для этого нужно заполнить “структуру” данных состоящую из четырех word. Бинарное описание структуры вы можете найти в мануале. Лично я сделал проще, таблицу спрайтов можно редактировать вручную в эмуляторе Exodus.
Параметры структуры очевидны из названия, например XPos, YPos – координаты, Tiles – номер стартового тайла для отрисовки, HSize, VSize – размеры спрайта путем сложения частей 8×8, HFlip, VFlip – аппаратные повороты спрайта по горизонтали и вертикали.

Очень важно помнить что спрайты могут находиться вне экрана, это корректное поведение, т.к. выгружать из памяти спрайты вне экрана – достаточно ресурсоемкое занятие.
После заполнения данных в эмуляторе, их нужно скопировать из VRAM по адресу 0xF000, Exodus также поддерживает эту возможность.
По аналогии с отрисовкой тайлов, сначала обращаемся в порт контроля VDP для начала записи по адресу 0xF000, затем в порт данных записываем структуру.
Напомню что описание адресации VRAM можно почитать в мануале, либо в блоге Nameless Algorithm.

Вкратце адресация VDP работает так:
[..DC BA98 7654 3210 …. …. …. ..FE]
Где hex это позиция бита в желаемом адресе. Первые два бита это тип запрашиваемой команды, например 01 – запись в VRAM. Тогда для адреса 0XF000 получается:
0111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 (70000003)

В итоге получаем код:

  move.l #$70000003,vdp_control_port 
  move.w #$0100,vdp_data_port 
  move.w #$0F00,vdp_data_port 
  move.w #$0001,vdp_data_port 
  move.w #$0100,vdp_data_port 

После этого спрайт скелета отобразится в координатах 256, 256. Круто да?

Ссылки

https://gitlab.com/demensdeum/segagenesissamples/-/tree/main/7Sprite/vasm
https://opengameart.org/content/skeleton-guy-animated

Источники

https://namelessalgorithm.com/genesis/blog/vdp/
https://www.chibiakumas.com/68000/platform3.php#LessonP27
https://plutiedev.com/sprites

В этой заметке я опишу как выводить изображение из тайлов на эмуляторе Sega Genesis с помощью ассемблера.
Картинка сплэша Demens Deum в эмуляторе Exodus будет выглядеть так:

Процесс вывода PNG картинки с помощью тайлов делается по пунктам:

1. Уменьшение изображения до размеров экрана Сеги
2. Конвертация PNG в ассемблерный дата-код, с разделением на цвета и тайлы
3. Загрузка палитры цветов в CRAM
4. Загрузка тайлов/паттернов в VRAM
5. Загрузка индексов тайлов по адресам Plane A/B в VRAM
6. Уменьшить изображение до размеров экрана Сеги можно с помощью любимого графического редактора, например Blender.

Конвертация PNG

Для конвертации изображений можно использовать тул ImaGenesis, для работы под wine требуются библиотеки Visual Basic 6, их можно установить с помощью winetricks (winetricks vb6run), либу RICHTX32.OCX можно скачать в интернете и положить в папку приложения для корректной работы.

В ImaGenesis нужно выбрать 4 битную цветность, экспортировать цвета и тайлы в два файла формата ассемблера. Далее в файле с цветами нужно каждый цвет положить в слово (2 байта), для этого используется опкод dc.w.

Для примера CRAM сплэш скрина:

  dc.w $0000 
  dc.w $0000 
  dc.w $0222 
  dc.w $000A 
  dc.w $0226 
  dc.w $000C 
  dc.w $0220 
  dc.w $08AA 
  dc.w $0446 
  dc.w $0EEE 
  dc.w $0244 
  dc.w $0668 
  dc.w $0688 
  dc.w $08AC 
  dc.w $0200 
  dc.w $0000 

Файл тайлов оставить как есть, он и так содержит корректный формат для загрузки. Пример части файла тайлов:

	dc.l	$11111111	; Tile #0 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111	; Tile #1 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 
	dc.l	$11111111 

Как можно увидеть из примера выше, тайлы представляют из себя сетку 8×8, состоящую из индексов цветовой палитры CRAM.

Цвета в CRAM

Загрузка в CRAM производится с помощью выставления команды загрузки цвета по конкретному адресу CRAM в порт контроля (vdp control). Формат команды описан в Sega Genesis Software Manual (1989), добавлю лишь что достаточно прибавлять к адресу 0x20000 для перехода к следующему цвету.

Далее нужно загрузить цвет в порт данных (vdp data); Проще всего понять загрузку на примере ниже:

    lea Colors,a0 ; pointer to Colors label 
    move.l #15,d7; colors counter 
VDPCRAMFillLoopStep: 
    move.l  d0,vdp_control_port ;  
    move.w  (a0)+,d1; 
    move.w  d1,(vdp_data_port); 
    add.l #$20000,d0 ; increment CRAM address 
    dbra d7,VDPCRAMFillLoopStep 

Тайлы в VRAM

Далее следует загрузка тайлов/паттернов в видеопамять VRAM. Для этого выберем адрес в VRAM, например 0x00000000. По аналогии с CRAM, обращаемся в порт контроля VDP с командой на запись в VRAM и стартовым адресом.

После этого можно заливать лонгворды в VRAM, по сравнению с CRAM не нужно указывать адрес для каждого лонгворда, так как есть режим автоинкремента VRAM. Включить его можно с помощью флага регистра VDP 0x0F (dc.b $02)

  lea Tiles,a0 
  move.l #$40200000,vdp_control_port; write to VRAM command 
  move.w #6136,d0 ; (767 tiles * 8 rows) counter 
TilesVRAMLoop: 
  move.l (a0)+,vdp_data_port; 
  dbra d0,TilesVRAMLoop 

Индексы тайлов в Plane A/B

Теперь предстоит заполнение экрана тайлами по их индексу. Для этого заполняется VRAM по адресу Plane A/B который проставляется в регистрах VDP (0x02, 0x04). Подробнее об хитрой адресации есть в мануале Сеги, в моем примере проставлен адрес VRAM 0xC000, выгрузим индексы туда.

Ваша картинка в любом случае заполнит за-экранное пространство VRAM, поэтому отрисовав экранное пространство, ваш рендер должен остановить отрисовку и продолжить заново когда курсор перейдет на новую строку. Вариантов как реализовать это множество, я использовал простейший вариант подсчета на двух регистрах счетчика ширины изображения, счетчика позиции курсора.

Пример кода:

  move.w #0,d0     ; column index 
  move.w #1,d1     ; tile index 
  move.l #$40000003,(vdp_control_port) ; initial drawing location 
  move.l #2500,d7     ; how many tiles to draw (entire screen ~2500) 

imageWidth = 31 
screenWidth = 64 

FillBackgroundStep: 
  cmp.w	#imageWidth,d0 
  ble.w	FillBackgroundStepFill 
FillBackgroundStep2: 
  cmp.w	#imageWidth,d0 
  bgt.w	FillBackgroundStepSkip 
FillBackgroundStep3: 
  add #1,d0 
  cmp.w	#screenWidth,d0 
  bge.w	FillBackgroundStepNewRow 
FillBackgroundStep4: 
  dbra d7,FillBackgroundStep    ; loop to next tile 

Stuck: 
  nop 
  jmp Stuck 

FillBackgroundStepNewRow: 
  move.w #0,d0 
  jmp FillBackgroundStep4 
FillBackgroundStepFill: 
  move.w d1,(vdp_data_port)    ; copy the pattern to VPD 
  add #1,d1 
  jmp FillBackgroundStep2 
FillBackgroundStepSkip: 
  move.w #0,(vdp_data_port)    ; copy the pattern to VPD 
  jmp FillBackgroundStep3 

После этого остается только собрать ром с помощью vasm, запустив симулятор, увидеть картинку.

Отладка

Не все получится сразу, поэтому хочу посоветовать следующие инструменты эмулятора Exodus:

1. Дебаггер процессора m68k
2. Изменение количества тактов процессора m68k (для slow-mo режима в дебаггере)
3. Вьюверы CRAM, VRAM, Plane A/B
4. Внимательно читать документацию к m68k, используемым опкодам (не все так очевидно, как кажется на первый взгляд)
5. Смотреть примеры кода/дизассемблинга игр на github
6. Реализовать сабрутины эксепшенов процессора, обрабатывать их

Указатели на сабрутины эксепшенов процессора проставляются в заголовке рома, также на GitHub есть проект с интерактивным рантайм дебаггером для Сеги, под названием genesis-debugger.

Используйте все доступные инструменты, приятного олдскул-кодинга и да прибудет с вами Blast Processing!

Ссылки

https://gitlab.com/demensdeum/segagenesissamples/-/tree/main/6Image/vasm
http://devster.monkeeh.com/sega/imagenesis/
https://github.com/flamewing/genesis-debugger

Источники

https://www.chibiakumas.com/68000/helloworld.php#LessonH5
https://huguesjohnson.com/programming/genesis/tiles-sprites/