【原创】NES第四波：如何做一个nes静止画面？（程序运行基本流程）

如何做一个nes静止画面？

    在这一讲中，我讲最基本的东西，是以后每一步都需要的，但不会重复讲的了。

    前言
    nes文档是由文件头、程序和图形数据组成的。
    nes程序是由6502机器码（8位）一个个拼接组成。6502汇编则是与6502机器码对应的，下面说的nes程序就是说由6502汇编编写成的程序。换言之，也是在说6502汇编代码。

 

    一、nes程序的基本内容
    nes的程序可以分4部分内容。
    1 初始化和机器预热。
    2 主程序循环。
    3 NMI中断。（独立）
    4 IRQ中断。（独立）
    其中“主程序循环”是接在“初始化和机器预热”后面运行的。而两个中断是独立的。它们与主程序之间用（公用）变量沟通。汇编里面一般都是用公用变量的。如没有特别说明，都是指公用变量。

 

    二、什么是初始化和机器预热，具体什么流程？
    初始化是对cpu做一些初定、对内存做统一清理、也对一些主程序和中断里面用到的变量赋值。
    这些变量即使预设是零值也要写上。因为上电和重新复位也是要运行这部分。
    真机的上电，内部中的所有地址上的值都是随机的。
    真机的复位，内部中的所有地址上的值都保持复位前的值，不变。复位不会对内存有任何影响的，它只不过是改变了cpu中的p寄存器。
    模拟器的上电（即打开某个nes）,内部地址上的值，我就说不上了。一个个模拟器作者各有不同想法，我就不知道。不过，肯定不会闲着去生成随机数，但是他们会申请一块空间，就不知会是什么情况。
    模拟器的复位，我想应该与真机的情况一样。

 

    为什么我要说上一段这些话？
    一些合集利用复位切换游戏，那只要不对某个变量初始化赋值，反而+1，并比较超限制值则复零，这样只要读此变量就能对应的切换游戏。
    一些正常使用的变量，如果上电或复位肯定是希望按预期运行，那么初始化赋值是必须的。

 

    机器预热是什么回事？
    真机的PPU的启动比CPU慢，所以程序要等待第一个vblank的出现，才能肯定PPU开始工作了，我们才能够写入数据，在下次vblank后显示出来。（关于vblank，我专门写一篇来解释。）
    预热开始就要关屏。并一直保持一边刷关屏一边读vblank。
    预热后，进入PPU的初始化。
    PPU的初始化是设置PPU。然后要对灵精做一些处理，隐藏在背景后面，防止花屏。因为上电时灵精的数据也是随机的。接下来写入背景，用不到的页面也要清空。

    显示静止画面就只有上述的最后一部分，刷静止画面是很常用的，我们写成一个子过程就最好了。

 

    小结：
    对所有变量的赋值是很快的，可以放到PPU设置之前，这样与游戏有关的部分结合在一起，对代码可读性有好处。
    某些变量如果想在复位后保持不变，可以修改内存清理代码。一般将这些保持变量定义在内存的最后几个地址（$07FF）。这样改代码也方便。调整和修改程序时影响也不大。因为程序一般不会将内存用尽，那么最后几个地址都不会影响什么的。
    注意，cpu初始化全过程不要用子过程，因为子过程用到栈，而cpu初始化则要清理栈。所以不要作死。在清理栈之后，就可以使用子过程了。
    初始化和机器预热流程如下：
    1 cpu初始化（包括屏蔽十进制指令、清理栈、清理内存）。
    2 机器预热（包括关屏、等待vblank、隐藏灵精、等待vblank结束）。
    3 所有变量赋初始值。
    4 PPU设置和画开始画面。
    5 开屏显示画面。
    上述流程，1和2是通用流程，不管什么游戏都不变的。3和4是与游戏内容相关的。

 

    三、背景都有什么内容，怎样写入（或加载）？
    基本的nes电路是包含2页背景页。我们只要写入其中一页就能够显示了。每个背景页都包含一个命名表和一个属性表。命名表指定图形，属性表指定配色。
    我的这一讲是教“怎么做”，关于原理和细节要看《任...系统文件》。

 

    1 首先，图形是怎么得到的？
    nes的图形文件，我们叫chr。编辑chr就要用到yy-chr或者ch-tlp。
    我用独立的一篇来讲一讲YY-CHR的用法。
    chr图形的单位是Tile，每个Tile是8*8像素。
    我们要注意，chr是不会记录颜色的，它只会记录色盘中的编号。那么色盘是哪些颜色，图形就会显示哪些颜色了。这很灵活，还能换颜色，但是设计的时候要记录（或保存）下设计的颜色。

 

    2 然后，文字怎么显示的？
    文字（包括数字、英文、中文或者什么国家的外文，还有标点符号）也是要做成chr文件，我们称之为字模。再用yy-chr，将字模与图形粘贴成一个4K的chr文件。
    (注意，灵精用图形的方法做成另一个4K的chr文件。)
    这里说的图形和字模，指的是用在背景上的。灵精一般不用于显示文件，因为灵精一行不能超过8个，所以特别需要才用。
    本讲只针对背景上的图形和字模。
    我还是独立用一篇来讲一讲“菜菜字模工具”的用法。
    字模是图形的一个子类，那么结构和颜色记录方面也跟图形是一样的。
    我利用配色的技巧和属性表的配合，可以实现16*16汉字的压缩和显示。这些都在那一篇里说明。也会在接下来画面一篇里面说明的。

 

    3 接下来，画面怎么画？
    图片转成nes画面？这基本是不可能的。只有对nes了如指掌的人、同时对编程也是高手的人才做得到，我自认也办不到。
    先要按手头上的图形对画面做拼凑设计。我们要知道画面的尺寸。我们以格子为单位。每个格子可以放一个chr（8*8）图形。那么画面的尺寸是32*30个格子，是横放的。但是有效显示的30*28个格子。换言之，顶行和底行，最左列和最右列是不显示的。这个很重要。有同学尝试显示一个图形，就定在第一行，那么运行nes的结果就是空白。用方格本设计一个草图，就依着它来画吧。
    设计好草图，就用我的“背景编辑工具”，得到一个命名表，一个属性表和一个调色板。

 

    4 最后画面怎么加载呢？
    命名表、属性表和调色板都是PPU的数据，是需要保存在VRAM中的（具体地，命名表、属性表保存到两个背景页之一，即VRAM中；调色板要保存到PPU里面去）。
    显示那个背景页，要看PPU中的$2005上的设置。下面说的内容，通通可以在《任...系统文件》上读到，我就简明地说一次。
    注意，下文加注“PPU地址”说明是PPU地址线的地址段，没注的说明是CPU地址线的地址段，以示区别。
    加载画面的步骤：
    准备：在前一步，设置PPU（$2000的D3D4位）的时候，要指定背景和灵精各用哪一页图案表。不防设为背景用图案表0号页，灵精用图案表1号页。到了用批处理脚本打包NES文档的时候，背景用的chr就放在前，灵精用的chr就放在后。这样才能保证图案对位。
    （1）关于文件头设置
    在文件头设定水平镜像/垂直镜像，这是关于背景页的第二页在哪里。
    当设为水平时，左右两个背景页是同步的。第二页在第一页的下面。
    当设为垂直时，上下两个背景页是同步的。第二页在第一页的右面。
    PPU是假定自己有4页背景，但nes只给了它2页，余下的2页只能错误地成为镜像。
    现在我们只显示一页背景，不用知道太多，只管在文件头便设定一个镜像，反正是用不着的，可以通过模拟器观察镜像情况。
    （2）关于PPU设置
    现在我们加向第一页加载，那么目标就是PPU地址$2000所在的背景页。向$2000的D0D1写入00。表明以PPU地址$2000为第一背景页。
    加载是按字节顺次写入的，所以向$2000的D2写入0。
    （3）关于写入数据
    既然背景页地址在PPU地址$2000，则向$2006写入$20，再向$2006写入$00，就定向到PPU地址$2000了。再向$2007连续写入命名表，然后继续向$2007写入属性表。最后$2006写入$3F，再向$2006写入$00，就定向到PPU地址$3F00了，这是背景调色板的地址。再向$2007连续写入一个调色板。
    （4）设置显示窗口
    我们就在第一背景页上加载和显示，那么显示窗口要定在(0,0)。即当加载完之后向$2005写入0，两次。以后再介绍怎么移动显示窗口。

    加载这就完成了，最后就是开屏显示。如果是动态刷新背景，就不能像上述那样连续加载，要在中断（或vblank）里面分次分批完成。以后的教程再讲。

 

    另外要加载第二页要怎样呢，这里重点是搞定“不同镜像下，第二页的地址在哪，显示位置在哪，怎样移动显示窗口。关于这些，我自己都要做N个试验才能说清楚，书里面真是写得迷糊。
    另外4页联屏是什么情况。我也没有时间确定，但是这都不难。

 

    本范例用不到主程序循环和两个中断。所以简化处理它们。

    相关代码我会慢慢补充。也可以暂时看看我之前发的范例代码。可以看出一二的。所有说了要独立写的篇章，将在后面慢慢补充。有部分看完面的内容也有的，只是重新会更好。