Как я разработал свою первую игру для Dendy

Использование этой функции выглядит очень просто:

// Указываем начало таблицы имен, которую мы используем через регистры PPU
PPU_ADDRESS = 0x20;
PPU_ADDRESS = 0x00;
// В функцию распаковки передаем адрес начала массива с опсианием фона
UnRLE(START_SCREEN);

Но не забывайте, чтоб заполнить весь экран фоном, вам придется отключить отображение графики. Можно переписать функцию распаковки для построчного заполнения фона из массива, но я не стал с этим заморачиваться, так как весь фон перерисовывать нужно довольно редко. Да и готовые фоны я старался не использовать, а генерировать их программно для экономии ROM.

Вызов ассемблерных функций из Си-кода

Выше я показывал пример вызова ассемблерной функции из си-кода. Давайте опишу это действо подробнее на пример функции считывания нажатий кнопок геймпада:

_Get_Input:
; At the same time that we strobe bit 0, we initialize the ring counter
; so we're hitting two birds with one stone here
	lda _joypad1
	sta _joypad1old
    lda #$01
    ; While the strobe bit is set, buttons will be continuously reloaded.
    ; This means that reading from JOYPAD1 will only return the state of the
    ; first button: button A.
    sta $4016
    sta _joypad1
    lsr a        ; now A is 0
    ; By storing 0 into JOYPAD1, the strobe bit is cleared and the reloading stops.
    ; This allows all 8 buttons (newly reloaded) to be read from JOYPAD1.
    sta $4016
@loop:
    lda $4016
    lsr a	       ; bit 0 -> Carry
    rol _joypad1  ; Carry -> bit 0; bit 7 -> Carry
    bcc @loop
    rts

Но, так как основную часть кода я пишу на Си, мне постоянно приходится вызывать _Get_Input (). Связывание Си- и асм-кода делается очень просто (это актуально только для сс65 компилятора). В начале асм-файла прописываются импортируемые и экспортируемые имена:

.importzp _joypad1, _joypad1old, _joypad2, _joypad2old,  _Frame_Count
.export _Get_Input, _Wait_Vblank, _UnRLE

.importzp показывает сборщику, что мы обращаемся к си-переменным, расположенным в нулевой странице памяти (zero page). Вот так выглядит объявление таких глобальных переменных (локальные переменные нам недоступны, это вызывает много неприятных моментов, но это отдельный разговор):

#pragma bss-name(push, "ZEROPAGE")
volatile unsigned char joypad1;
volatile unsigned char joypad1old;
#pragma bss-name(pop) // End ZEROPAGE

Директивы препроцессора #pragma позволяют нам разграничить нам участки памяти картриджа, но как всегда - это большой отдельный разговор. Т.е. для передачи си-переменной в асм-код мы вписываем ее после .importzp с добавление символа "_" в начале.

А экспорт работает примерно так же:

// Для использования асм-функций в си-коде достаточно объявить эти заголовки
// и их можно будет использовать как обычные си-функции
void __fastcall__ UnRLE(const unsigned char *data);
void __fastcall__ Get_Input(void);

Вызов си-функций в ассемблерном коде

Теперь давайте рассмотрим обратную ситуацию. Здесь тоже ничего сложного.

; Startup code for cc65/ca65
	; Импорт си-функций
	.import _main, _NMI
	; Экпорт переменных
	.export __STARTUP__: absolute = 1
	; Импорт переменных из Нулевой страницы (Zero Page)
	.importzp _Frame_Count

; Linker generated symbols
	.import __STACK_START__, __STACK_SIZE__
    .include "zeropage.inc"
	.import initlib, copydata
; Тут указываются функции обработчики прерываний
.segment "VECTORS"
    .word _NMI	;$fffa vblank nmi
    .word start	;$fffc reset
   	.word irq	;$fffe irq / brk

В сегменте VECTORS я обращаюсь к функции NMI, которая реализована на си. Ее я показывал выше. Точно так же добавляет символ "_" при импорте и всё.

Полезные функции при разработке игр для NES

Можно еще очень много выделить интересных моментов с которыми я столкнулся при разработке, но бесконечную историю разводить мне не хочется. Поэтому давайте рассмотрим реализацию нескольких полезных функций и на этом закончим (а если тема окажется востребованной, можно написать новые материалы про создание игр для денди).

Одной из самой главных задач при разработке для старых консолей является написание максимально оптимизированного кода. Поэтому желательно использовать ассемблер, а при использовании языка Си стараться избегать лишних обращений к памяти. Вот так выглядит одна из самых используемых функций в моей игре (Функция вывода текста на фон):

/*Функция выводит строку до символа конца строки
PPU_ADDRESS - записываем сначала старший байт адрса, а затем младший
*p_text      - указатель на начало массива выводимой строки;
Пример использования:
    PPU_ADDRESS = 0x20; // Указываем адрес первого симовла в таблицу имен
    PPU_ADDRESS = 0x00;
    p_text       = TEXT2; // Берем адрес начала массива
    set_text ();
*/
void set_text(void) {
    while (*p_text) {
            PPU_DATA =  *p_text;
            ++p_text;
    }
}

Эта функция не использует дополнительных переменных и ограничивается минимумом арифметических операций. Это достигается за счет того, что при записи в PPU_DATA автоматически инкрементируется текущий адрес обращения к видео-памяти.

Вывод многострочного текста:

/*Выводит многострочный текст в виде прямоугольного текста
Все строки массива строк должны иметь одинаковую длину, 
можно выравнивать длину пробелами
hight_byte - задает старший байт адреса вывода первого символа текста
low_byte; - младший байт адреса вывода первого символа
number_of_lines  - задает количество выводимых строк
Пример использования:
    hight_byte = 0x22;
	low_byte = 0xD2;
	p_text = LOCATION_TEXT; // Массив строк
	number_of_lines = 5;
	draw_multiline_text ();
*/
void draw_multiline_text (void) {
    for (i = 0; i < number_of_lines; ++i) {
        PPU_ADDRESS = hight_byte;
        PPU_ADDRESS = low_byte;
        // Выводим текущую строку до символа конца строки
        while (*p_text) {
            PPU_DATA =  *p_text;
            ++p_text;
        }
        // Пропускаем пустой символ
        ++p_text;
        // Отслеживаем переполнение младшего байта адреса PPU
        if (low_byte >= 0xE0)
            hight_byte += 0x01;
        // Переводим адрес вывода на новую строку
        low_byte += 0x20;
    }
}

Принцип примерно тот же, но здесь учитывается, что для перевода текста на следующую строку автоматического инкремента недостаточно. Т.е. каждая строка фона состоит из 32 тайлов и каждый тайл имеет адрес, состоящий из двух байт. Например, нулевой тайл нулевой строки имеет адрес 0x2000, а последний тайл нулевой строки имеет адрес 0х201F. Нулевой тайл первой строки имеет адрес 0x2020 и т.д. Поэтому необходимо отслеживать переполнение младшего байта адреса для вывода текста.

С рисованием фона мы не немного разобрались, давайте напоследок рассмотрим как же выводить метаспрайты на экран. Это тоже очень просто.

// Массивы для отрисовки мехов
// Задает сдвиг спрайтов метатайла меха по оси Y
const unsigned char MetaSprite_Y[] = {0, 0, 
									  8, 8, 
									  16, 16}; 
// Хранит адреса спрайтов для отрисовки метаспрайта меха
const unsigned char MetaSprite_Mech[] = {
	0x00, 0x01, 0x10, 0x11, 0x20, 0x21, // UP direction
	0x02, 0x03, 0x12, 0x13, 0x22, 0x23, // DOWN direction
	0x04, 0x05, 0x14, 0x15, 0x24, 0x25, // RIGHT direction
	0x06, 0x07, 0x16, 0x17, 0x26, 0x27, // left direction
	// Состояние 2
	0x08, 0x09, 0x18, 0x19, 0x28, 0x29, // UP direction
	0x0A, 0x0B, 0x1A, 0x1B, 0x2A, 0x2B, // DOWN direction
	0x0C, 0x0D, 0x1C, 0x1D, 0x2C, 0x2D, // RIGHT direction
	0x0E, 0x0F, 0x1E, 0x1F, 0x2E, 0x2F  // left direction
};
// Младшие два битва определяют номер палитры
// 0b****_**00 - палитра 0
// 0b****_**01 - палитра 1
// 0b****_**10 - палитра 2
// 0b****_**11 - палитра 3
const unsigned char mech_attributes [][MECH_METASPRITE_SIZE] = {
	{0, 0, 0, 0, 0, 0},
	{0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01, 0x01}
};

// Задает сдвиг спрайтов метатайла по оси X
const unsigned char MetaSprite_X [] = {0, 8, 
									   0, 8,
									   0, 8}; //relative x coordinates
// Отрисовывает выбранного меха по координатам (X, Y)
// Координаты задаются в пикселях от 0 до 255
void draw_mech_to_x_y (void) {
    oam_counter = mech_shift_oam [index_selected_mech];
    // Считываем расцветку меха
    temp = p_selected_mech->color_;

    for (i = 0; i < MECH_METASPRITE_SIZE; ++i ) {
        // Первый байт задает положение спрайта по оси Y
        // + 4 - это для более красивого положения метаспрайта меха относительно клетки
        SPRITES[oam_counter] = MetaSprite_Y [i] + Y; 
        ++oam_counter;
        // Второй байт задает номер выбраного спрайта из .CHR
		SPRITES[oam_counter] = MetaSprite_Mech [i + p_selected_mech->direction_]; 
		++oam_counter;
        // Третий байт задает атрибуты спрайта (поворот, палитра)
		SPRITES[oam_counter] = mech_attributes [temp][i]; 
		++oam_counter;
        // Четвертый байт задает положение спрайта по оси X
		SPRITES[oam_counter] = MetaSprite_X [i] + X; // relative x + master x
		++oam_counter;
	}
}

Показанный выше код просто-напросто позволяет двигать группой тайлов как одним целым (метаспрайтом). Всегда одновременно можно выводит 64 спрайта 8х8 пикселей каждый, при этом в одной строке может отображаться не больше 8 спрайтов. Следующие спрайты будут невидимыми. Причем спрайты с младшими индексами обладают большим приоритетом, т.е. если в первую очередь отображаются спрайты, которые имеют минимальный адрес.

Каждый спрайт описывается четырьмя байтам. Два байта отвечают за координаты положения левого верхнего угла спрайта, один байт отвечает за атрибуты и последний байт хранит номер выводимого тайла из тайлсета (как определять номер тайла я показывал выше).

Заключение

Можно было еще рассказать о особенностях рисования пиксель арта для денди и способах выковыривания спрайтов из ROM-в других игр и консолей (SNES, SEGA и т.д.), но я решил ограничиться только технической составляющей, так как статья выходит все-таки на хабе :).

Очень многие моменты в своем повествовании я недостаточно развернул или вообще не упомянул, так как тема статьи слишком необъятная, чтоб объять ее в одном посте.

Прошу прощения, если итоговый текст выглядит как поток сознания (а это и есть поток сознания). Ибо по хорошему нужно было бы писать целый цикл статей по разработке игр для денди от А до Я, а я в первую очередь хотел погрузить читателя в необычный мир разработки ретро игр и, возможно, заинтересовать сабжем (готовых циклов статей по разработке действительно достаточно в сети, но именно какие-то тонкие моменты, о которых я попытался рассказать, часто не озвучиваются). Поэтому данная статья это лишь подборка небольших кейсов, иллюстрирующих глубину разработки софта для старого железа.

Еще можно было осветить основанные механики игры, описать подробно ее архитектуру (если её так можно назвать), ЛОР игры и т.д., но по моему мнению, это не контент хабра. Поэтому в теле статьи я даже название игры не приводил. Лишь в конце добавлю небольшой видео-анонс игры, где я рассказываю о игре и показываю геймплей (вдруг кому-то все-таки будет интересно посмотреть на результат моих скромных трудов в динамике).

Очень жду ваших комментариев, готов ответить на все вопросы по разработке и по самой игре. Вся эта статья затевалась в том числе ради получения обратной связи, потому что без неё никуда.

PS: Кроме всего прочего есть мысль выложить на гитхаб проект-заготовку (проект быстрого старта) для создания игр для денди. Такой проект у меня уже почти готов. Стоит ли его разместить на гитхабе? А проект самой игры я выкладывать пока не готов, слишком оно сырое еще.

PS2: Еще есть небольшие наработки по созданию игру с видом от первого лица в том же сеттинге и лоре для Dendy. Задача еще более интересная по моему мнению. Тоже жду ваших комментариев по этому поводу.

Всем спасибо за внимание.

Видео версия статьи

Список основных ресурсов, которые я использовал при разработке:

• Цикл статей по разработке игры для денди на си - https://habr.com/ru/articles/348022/

• Википедия по разработке для NES (там все оч подробно описано и с примерами кода) - https://www.nesdev.org/wiki/NES_reference_guide

• Живой форум по разработке ретро-игр (и не только) - emu-land.net

• Сайт компилятор СС65 - https://www.cc65.org/

• Эмулятор который я использую для отладки игры - fceux.com

• YY-CHR

• NEXXT

• Еще несколько хороших статей про устройство консоли (на русском) - http://dendy.migera.ru/nes/g00.html

• Страница проекта. Там можно скачать ROM-файл для эмулятора

• Прямая ссылка на скачивание игры - The iron Steam 0.08

Источник