6503がようやく動いた報告

イメージ
  回路図まで載っけて作りましたと宣言した前回。 いざ色々動かそうとしたものの、 プログラムがまともに動かないので試行錯誤してたら何年たってたんですかねこれ 。月日が経つのは怖いですね。 今回ようやく6503と6532が無事に動きました。 何につまづいたのかというと、多分アセンブラの文法です。 6502系のアセンブラって結構豊富で、 いろんなところから出てるんですがそれぞれアドレスの表記とか微 妙に違うんですね。 で、 今回久しぶりにca65というアセンブラを使用してみたのがつま づいた原因でした。 一度設定すれば大体の6502系には対応できるのが魅力ですが、 本当よくわからないmakeファイルの設定とかで地獄を見ました 。 以下何やってたのか簡単にまとめていきます。 新しい道具も作ったよ！ ■:まず動かない いや、電気は通ってるしクロックは走ってるんですよ。 なのに6532の挙動がおかしくてIRQはでっぱなしだしcpu は止まるし訳がわかりません。 そこで今一度6532のデータシートを読むと、 「 NMIとIRQはオープンコレクタなので 必ずプルアップすること 」 ってあるんですね。何その罠。 というわけでプルアップ抵抗を追加しました。 これでcpuがすぐに止まる事故は解決… と思いきやまだ止まります。というか出力がよくわからない。 そこで大昔に作りかけてやめた出力確認用LEDパネルを作成する ことにしました。 ■:めちゃくちゃ便利なLEDパネル 5年くらい前にこんなの作ったら便利やろってLEDだけ並べて、 回路に不備があることに気がついてなげたもの。 今ならなんとかできそうってことで抵抗とトランジスタ をばーっと取り付けて、 カードエッジからも表のポートからも入力できるようにしました。 これまでは毎回ブレッドボードでled回路組んでたんでクソめん どくさいし抜けるしで散々だったのですが、 これで見やすい簡単出力もicに負担がなく万々歳になりました。 やったぜ。 まあ回路図書かずにえいやっと作ったので裏はすごいことになって ます。ちゃんと整えて、 入力スイッチもつけて体裁整えたら普通に便利道具になりそう。 クロックパルスも出せるようにしたいですね。 ledドライブのために2sc1815を贅沢に使用してます。 意外と高いですがいつ買ったのか結構あったので奮発...
コメントを投稿

MZ80を起動せよ！画面バッファを利用した高速書き換えプログラム

古いPCやゲーム機のプログラミングをしていると、その描画速度の遅さに四苦八苦することが度々あります。今回のMZ80もそうで、BASICで素直に描画するととんでもなく遅く、お話になりません。

そこで、アセンブラで描画処理の部分を描いてしまえばあとはどうにでもなるのでは？というかエミュレーターでテストできるならアセンブラでガリガリ書けば速度なんとかなるのでは？
（MZ80のすごいところは、描画中にメモリアクセスのウェイトをかけていないことです。映像は乱れますが、強引かつ高速に描画を繰り返すことが可能です。）

そう考えた結果、潤沢？なメモリを搭載しているMZ80のシステムを利用し、フレームバッファを用意して、スプライト画面・背景画面を合成、描画メモリへ転送するシステムを設計してみました。

メモリ転送とアドレス管理の考察

■｜そもそもMZ80はどうやってテキストを描画しているのか

上記の漫画にも記載したように、MZ80にはz80のメモリエリア上に画面に表示するテキストバッファが割り当てられている設計となっております。
そのメモリエリアはD000h~D3E7hまでの1000byteとなっております。
というのも、表示できる文字数が横に40文字、縦に25行となっているためですね。

そのため、疑似ドットグラフィックはこの2倍の（１文字に２ドット分配置されているため）縦50ドットx横80ドットの解像度として絵を表示することができるのです。
そして今のPCのようにラスターフォントで表示しているのではなく、VRAMには画面に表示するフォントのコードを書き込んでおります。そのため、任意のフォントグラフィックに書き換えて表示するといったような機能は搭載されておりません。
　VRAMに書き込まれた文字コードがそのままグラフィックを記録しているROMにアドレスとして読み込まれ、フォントデータが出力される仕組みになっております。
　そのため、搭載されているフォントグラフィックROMを差し替えれば、任意の文字グラフィックスに差し替えることが可能です。

■｜書き換え速度の問題と、VRAM転送問題

　ゲームを作るうえでカギになるのはこの描画速度です。例えば、PRINT文で書き換えた場合は必ず１Fで１回しか処理されないため、描画速度がどうしても遅くなります。
ましてや、スクロール画面などの画面全体を書き換える処理が入った場合はこのような再描画は難しくなります。
　そこで、全画面の再描画をするために
「裏画面用のメモリで描画」
「描画をしたメモリをVRAMエリアに転送」
という手順で描画をし、全画面を高速に書き換える方法を使います。
そんな方法ですが、あらかじめ確保したメモリエリアからVRAMへメモリを転送してしまう、という非常に単純なお話です。
転送の際にZ80のブロック転送命令
LDIR
を使用することで、思考プロセスをシンプルにしています。本来ならより高速な転送プログラムを使用すればループ自体の速度を抑えることができるようになるでしょう( ..)φメモメモ

■｜実際に動くプログラムデータへ変換する

さて、先ほど作成したアセンブラのままではプログラムとしては動かないので、ＭＺＴファイルという拡張子のデータに変換する必要があります。
アセンブラのコンバート・ＭＺＴ化にはこちらのツール
を使用させていただきました。本当にありがとうございます。
こちらのEXEファイルをコマンドプロンプトで使用し、MZ80向けにMZTファイルとして出力すればエミュレータにて実行することができます。


あとは画面裏バッファでの書き込み座標を計算し、メモリアドレスを正しく指定することができればXY位置を指定してグラフィックを書き込むことができる、というわけです。

問題は複雑なグラフィックの書き込み処理などですね。結局、保持できるのはキャラクターフラフィックスのパターンだけなので、用意したパターンデータを書き込むプログラムシステムは自分で考える必要があります。そこらへん、スプライト番号さえ指定してしまえば表示できるようになっているファミコンやMSXはやはり非常に優秀なシステムなんですよね～

そして出来上がったのがこちら。
妙にもっさりしているのは背景用にバッファを用意していないためですね。




そしてこちらがバッファなどを追加したバージョン。スクロールの時にのみ書き換え処理を挟んでいるので、とても軽くなっております。メモリはバク食いしますが、48KBもあるから多少は贅沢していいでしょう。少なくともIchigoJamよりはメモリが潤沢です。

ということでMZ-80のセミグラフィックでもかなりグラフィカルなアクションゲームが作れそうだということが分かったところで今回はここまで。スタックポインタとかグラフィックデータとかマップデータの管理とかいろいろ一気に増えたので、プログラミングの難易度が一気に跳ね上がってしまいどうしたものか…
またいい感じに進捗が進んだら更新させていただきます。

次の記事:

前の記事:

コメント

コメントを投稿

このブログの人気の投稿

ファミコンの完全自作ROM＆カセットを作ろう！！その１~立ちはだかるコンパイラの壁~

イメージ
ファミコンのソフトを自作する。まさにファミコン少年なら一度は考えたことのある 暴挙 夢の企画なのですが、古今東西にて公開されている方法といえばそれはもう 「既存のカセットのロム改造」 なわけです。 違うんです。確かにROM焼いて書き込めばできるでしょう。しかしその前に覚えなきゃいけないことがあまりにもガラパゴスすぎます。Mapper1とかいうファミコンのカセットの規格（しかもナムコは例外&プラスチック封印されてたらできない）。おまけに容量が大ききくて改造がしやすいものとなると結構貴重なカセットをぶっ壊すスタイルになります。正直コレクター癖のある私としては「 外道 」に他なりません。やりましたけど。ドラクエ２のカセット犠牲にしました。失敗しましたよチクショーメ！！！ なので今回はそんなカセットの端子から基板までALL手作りをしてしまおうというのが規格内容なのです。これならもうカセットを壊す必要はありません。貴重で高いカセットが守られるし場合によっては新しい規格のカセットを作ることもできます。 ⬛︎とりあえずプログラムROMオンリー基板を作ってみる ファミコンのカセットは独特な仕様になっておりまして画像用のROMは別の回路でつながっており、基本的にCPUのROMとは共用しておりません。なので、極端な話普通のパソコンと同じ回路設計であるのならばCPU側のROMだけを組み立ててつないでも問題ないわけです。そしてその回路の一つの部分とか拡張ポートに向かって何らかの信号を送るプログラムを組めば、わざわざキャラクターROMの作成をしなくてもいいわけです。 そこで今回はとりあえずカセットの端子とROMをつなぐ回路を作成しました。 千石電商の地下で入手。前から気になってたけどついに使うときが・・・ 今回使用したこの端子は2.52ピッチのもので、本来のファミコンのカセットよりもピン数が多いです。なので 鉄定規登場。 カッターでごり押しします。ないものは作る。 両側から切り続けて10分後・・・ 無事に切れました。もうなんか紙フェノールの基板とは比べ物にならないくらい堅かったです。なにこれ。 L字型のものを用意すると基板が後でつけやすいです。 それでもってそこに同じピンピッチの二列ピンヘッダーをつなぎます。...
続きを読む

ファミリーベーシックでゲームプログラミング

イメージ
すげえ！ファミコンがコンピューターになっちゃった！ 先日とあるきっかけでこちらの「ファミリーベーシック」なるものを入手。 これはあのファミリーコンピュータ―にキーボードをつないで、コンピューターとして使ってしまおうというモノなのです。 しかし、ゲーム機の拡張として作られたものなので機能の制限はかなりありまして、まず 自分で好きなキャラクターを一から作ることはできない 使えるメモリーは 2kb （特殊なコマンドで4kbまで拡張可能）まで。 言語はBasicオンリー。65536以上の桁はオーバーフロー？ 記録媒体はカセットテープかファミコンカセット内のSRAM。電池式で３カ月まで。 保存できるデータはカセット内だと １つのみ 。 といった感じです。キャラクターが作れないというところはすでにファミコンのカセット内に用意されたマリオやレディ、ペンギンといった画像素材を用いて使います。組み合わせ次第でいろいろなキャラクターが作れるので結構面白いです。 このように中で使えるキャラクタパターンが巻末付録として収録。なくしたらおしまいだぞ！ しかし問題はこのメモリの容量の少なさ。どれくらい少ないかというと、使う画像の宣言をしてマリオのジャンプとアニメーションの分岐をベーシックでつらつら書き、REM文で少しメモを残そうものならもうそれでメモリはパンパン。もちろんこの中にBGMやSE、バックグラウンドの画像パターンも納めなくてはいけないわけでございますからできることなんて大体予想が付くというものです。南無。 ご立派なBASICコマンドはたくさんあるけれども、これをすべて一つのプログラムの中に使い切ることはできないくらい容量は限られている・・・といっても過言ではないと思う。 ■｜何はともあれプログラミング。使ってみると意外と面白い。 以上のことからも、この非常に制限された中でいかに面白いゲームを作るかが試されるものであることはご理解いただけたと思います。しかしかつてこのセットでもうそれはそれは多くの子供大人問わず制作に挑んだわけでございまして。ならばとひとつ私も挑戦してみました。 ファミリーベーシックに付属するプログラミングの教科書。 正直ワクワクする表紙。経年劣化でボロボロだが。 最初のほうはカラーで説明が...
続きを読む

ファミコンの完全自作ROM&カセット作ろう！〜cc65で起動ROMをつくる〜

先日、ファミコンに直差しできるROMカセットを作るというお話をしました。しかし、いくらハードウェアができたとしてもプログラムがないと動かないただの鉄の塊です。 ■cc65は、僕らに新規の6502コンピューターを作らせてくれない 　そこでプログラムを作って書き込もうとしましたが、問題はcc65でROMに書き込める普通のプログラムデータを作成することが非常に困難であるという点でした。 　つまりどういうことかというと、cc65というコンパイラソフトは「新規の」6502ハードウェア開発向けには作られておらず、コモドール64やファミコンのエミュレーター向けの開発を考えられているのです。それがわかる仕様として、アセンブラで書いたプログラムをcc65で書き出す際に、どのハードウェア向けに書き出すかという旨を指定する必要があるのです。 　もし指定しなければ自動的にコモドール64向けに書き出されます。そして、プログラムの内容がそれに沿っていなければエラーとして判断され、かきだされることもありません。 ■使いやすさの視点の違いから生まれた仕様 　もうひとつ、cc65が抱える問題として ORG命令 が本来の動きとして働かないという点です。 　 ORG命令 とは、そのプログラムがメモリのどの位置から開始されるのかをしていする重要な命令です。これによってジャンプ命令やラベルがまともに使用できるし、6502においてはリセット割り込み（ゲームを開始する際に読み込まれるメモリ）の情報を書き込むメモリの位置を指定しなくてはいけないので、非常に重要な命令なのですがなんとcc65ではほぼ封印されています。ジャンプ先としては読み込まれきちんとコンパイルされますが プログラムをコンパイルした際に指定した場所にプログラムが書き込まれていないのです。非常にバカバカしくなります。 ではcc65にはORG命令の代わりに何が使われているのかというとSEGMENT命令が利用されています。プログラムをSEGMENTで切り分け、その段階ではまだどこからそのプログラムを配置するのかを指定しません。指定はコンフィグファイルという別のファイルにて指定します。つまり、 アセンブラファイルだけではプログラムを作成することができない のです。また、コンパイルした際にこのコン...
続きを読む