任天堂产品系统文件

任天堂产品系统文件（[e-mail]译、编2002/10/10）目录·1、系统简介·2、缩写表·3、中央处理器·4、图形处理器·5、声音处理器·6、手柄、控制器和扩展口·7、内存映像硬件·8、I/O端口·9、NES文件格式·10、任天堂磁碟机系统_____________________________________________________________________1、系统简介任天堂主机由6502处理器和一个特制的图形处理器组成。CPU是6502，而不是传言中的65C02（CMOS）。PPU的显存是和CPU的内存是分离的，可以通过对特殊端口的读/写来操作。卡带可能包含的内容有位于处理器地址$8000-$FFFF的ROM，和位于PPU地址$0000-$1FFF的VROM。由于NES只有2K的RAM，因此变量的可用的变量空间只有从$0000到$07FF共8个页面。在开机之后RAM和VRAM中的内容是0，但是注意：复位并不改变其中的内容。在更小的卡带，比如只有16KB的ROM，它占有$C000-$FFFF，而$8000-$BFFF的空间是不用的。那些大于32KB的卡带，它被特殊的电路分页到一定的地址空间。一些卡带在$6000-$7FFF有SRAM，那是电池存储的位置。卡带VROM被用来做图案表（例如Tile表,角色发生器等等)。通常的数量是8KB，包含两个图案表。大于8KB的VROM被特殊的电路分页到一定的地址空间。内部的VRAM在PPU内存里定位于$2000-$3FFF，它用来存储命名表（例如屏幕缓冲）。虽然PPU支持4个命名表，但只能支持两个的存放空间。另外的两个是开始两个的镜像。NES共有154条指令。在本文本里，你将遇到如下形式的符号：“Dn(5位，3位，等等)。位是按从最低位(0位)到最高位(7位)。所有的十六进制都在前面加上一个美圆符号($)（$2002,$4026,等等）是在6502处理器汇编里常用的符号,二进制前面加上一个百分号%。2、缩写表NES任天堂娱乐系统Famicom任天堂家用计算机，即FCFDS任天堂磁碟机系统CPU中央处理器，NES使用一个定制的6502（NMOS）芯片，有些型号为6527PPU图像处理器，用来处理背景，精灵和其他图像特性，通常为6538APU声音处理器，集合在CPU内部，包含4个模拟通道和1个数字通道MMCROM和VROM的扩容控制，用来控制访问超过6502限制的64K地址，同样，也可以扩容VROMVRAM图像RAM，PPU专用，2K字节VROM图像ROM，储存图像数据的地方，可以由MMC切换到VRAM里ROM程序ROM，实际程序储存的地方，扩容部分可以通过MMC切换到PRG－RAM里RAM程序RAM，和ROM同义，不同的是它是RAMSPR－RAM精灵RAM，RAM中的256字节，专用于储存精灵，它不属于VRAM或ROMSRAM电池RAM，卡带上用来保存游戏记录的EPROM－电擦写ROMDMC三角波调制通道，APU用来处理数字声音的，也写作PCM通道EX－RAM扩展VRAM，用在MMC5里，可以扩展VRAM容量3、中央处理器NES定制的6502内部特别加上了声音处理单元。NTSC制式的NES使用1.7897725MHz主频，PAL制式使用1.773447MHz主频。CPU内存映像：开始地址用途结束地址$00002K字节RAM，做4次镜象（即$0000-$07FF可用)$1FFF$2000寄存器$2007$2008寄存器（$2000-$2008的镜像，每8个字节镜像一次）$3FFF$4000寄存器$401F$4020扩展ROM$5FFF$6000卡带的SRAM（需要有电池支持）$7FFF$8000卡带的下层ROM$BFFF$C000卡带的上层ROM$FFFF中断：6502有3个中断IRQ/BRK、NMI和RESET，每个中断都有一个16位的向量，即指针，用来存放该中断发生时中断服务函数的地址。中断发生时CPU都会把状态标志和返回地址压栈，然后调用中断服务程序。IRQ/BRK中断由一下两种情况产生：一是软件通过BRK指令产生，一是硬件通过IRQ引脚产生。RESET在开机的时候触发，这是ROM被装入，6502跳到RESET向量指向的地址没有寄存器被修改，没有内存被清空，这些都只在开机是发生。NMI指不可屏蔽中断，它在VBlank即屏幕刷新时发生，持续时间根据系统（NTSC/PAL）不同而不同。NTSC是每秒60次，而PAL是每秒50次。6502的中断延时是7个时钟周期，也就是说，进入和离开中断都需要7个时钟周期。它产生于PPU的每一帧结束，NMI中断可以由$2000的第7位的1/0控制允许/禁止。大部分中断应该使用RTI指令返回，但是有些游戏不用，例如《最终幻想1》。它用一个很奇怪的方式：手工修改堆栈指针，然后执行RTS指令。这种方法在技术上是可行的，但是应该尽量避免。以上中断在ROM内有以下对应的地址：中断地址中断优先权$FFFANMI中$FFFCRESET高$FFFEIRQ/BRK低特别说明：NES的6502不支持10进制。虽然CLD和SED指令都正常工作，但是ADC和SBC都不使用CPU状态标志的“D”位。由于复位后“D”位的状态是不确定的，所以游戏通常在程序开始时使用一个CLD指令。声音寄存器映射到CPU内部，所有波形发生的工作都在CPU内部完成。注意那两个分开的16KROM段，它们可能是连续的，但是它们根据卡带的大小扮演不同的角色。有的卡带只有一个16KROM，那么它就同时被装入$8000和$COOO。所有游戏都将它们自己装入$8000，使用32KRAM，但是它们都能够通过内存映射把多于一个16KROM装入$8000。VROM也是同样的道理。当BRK中断发生的时候，CPU把状态标志压入堆栈，同时设置“B”标志。而IRQ中断发生时，CPU把状态标志压入堆栈，同时清除“B”标志。这是因为6502使用同一个向量来处理两种中断，用“B”标志来区分它们。你可以用以下程序来区别两种中断：C134:PLA;拷贝CPU状态标志到AC135:PHA;把状态标志还回给堆栈C136:AND#$10;检查“B”标志C138:BNEis_BRK_opcode;如果设置了，就是软件中断(BRK)在NMI里指向BRK会导致已经被压栈的“B”标志被设置。6502的$6C指令（间接绝对跳转）有一个BUG，当低位字节是$FF时CPU将不能正确计算有效地址。例如：C100:4FC1FF:00C200:23..D000:6CFFC1-JMP($C1FF)本来它是应该跳到$2300的，但是在计算高位字节的时候，在页面边界处地址是不能再增加的，所以实际将跳转到$4F00。需要注意的是，页面越界不会在变址间接寻址模式发生。由于0页面的限制，由于0页面的限制，所有变址间接寻址的读写都应该在计算有效地址之后和#$FF进行逻辑与操作。例如：C000:LDX#3;从$0002+$0003读变址地址，C002:LDA($FF,X);不是$0102+$0103._________________________________________________________________________________4、图形处理器PPU时序：NTSC制式PAL制式基频（Baseclock）21477270.0Hz21281364.0HzCPU主频（Cpuclock）1789772.5Hz1773447.0Hz总扫描线数（Totalscanlines）262312扫描线总周期（Scanlinetotalcycles）1364(15.75KHz)1362(15.625KHz)水平扫描周期（H-Drawcycles）10241024水平空白周期（H-Blankcycles）340338结束周期（Endcycles）42帧周期（Framecycles）1364*2621362*312帧IRQ周期（FrameIRQcycles）2983035469帧率（Framerate）60(59.94Hz)50Hz帧时间（Frameperiod）1000.0/60.0(ms)1000.0/50.0(ms)镜像是指通过硬件映射特殊的内存地址或范围的一个过程。PPU内存映像：开始地址用途结束地址$0000图案表0（256x2x8，可能是VROM）$0FFF$1000图案表1（256x2x8，可能是VROM）$1FFF$2000命名表0（32x30块）（镜像，见命名表镜像）$23BF$23C0属性表0（镜像，见命名表镜像）$23FF$2400命名表1（32x30块）（镜像，见命名表镜像）$27BF$27C0属性表1（镜像，见命名表镜像）$27FF$2800命名表2（32x30块）（镜像，见命名表镜像）$2BBF$2BC0属性表2（镜像，见命名表镜像）$2BFF$2C00命名表3（32x30块）（镜像，见命名表镜像）$2FBF$2FC0属性表3（镜像，见命名表镜像）$2FFF$3000$2000-$2EFF的镜像$3EFF$3F00背景调色板#1$3F0F$3F10精灵调色板#1$3F1F$3F20镜像，（见调色板镜像）$3FFF$4000$0000-$3FFF的镜像$7FFF命名表：NES的图像通过Tile矩阵来显示，这个网格就叫命名表。一个命名表和字符模式下的屏幕缓冲比较相象，它包含字符的代码，也就是30列的32Byte长度。每个Tile有8x8个象素，每个命名表有32x30个Tile，也就是256x240象素。PPU支持4个命名表，他们在$2000,$2400,$2800,$2C00。在NTSC制式下，上面和下面的8象素通常不显示出来，只有256x224象素；在PAL制式下，屏幕有256x240象素。需要说的是，虽然PPU支持4个命名表，任天堂主机只支持2个命名表。另外两个被做了镜像。命名表保存了Tile的编号，而Tile存在图案表里。计算命名表里Tile号对应的实际地址的公式是：（Tile号×16）＋由$2000端口指定的图案表地址命名表镜像：NES只有2048字节（$800）的VRAM给命名表使用，但是如前表所示，NES有能力寻址到4个命名表。缺省情况下，NES卡带都带有水平和垂直镜像，允许你改变命名表指向PPU的VRAM位置。这种方式同时影响两个命名表，你不能单独改变其中的一个。每个卡带都控制着PPU地址线的A10和A11。它可能将他们设置成以下4种可能的方式的1种。下面这个图表有助于理解NES里的各种镜像，指向PPUVRAM中命名表的12位地址相当于“$2xxxx”：名字命名表#0命名表#1命名表#2命名表#3说明地址线A11地址线A10水平$000$000$400$40010垂直$000$800$000$800014屏幕镜像$000$400$800$C00卡带里有2KVRAM，4个命名表物理上独立的11单屏幕$X00$X00$X00$X00所有的命名表指相同的VRAM区域,X=0、4、8、C00VROM镜像Mapper68#游戏映射VROM到PPUVRAM的命名表，这使得命名表是基于VROM的，你不能写它但却可以通过mapper自己来控制是否使用这种特性图案表：图案表储存了实际8x8象素的Tile，同时也储存了用来指向NES调色板全部16种颜色的4位元矩阵的低两位。PPU支持两个图案表在$0000和$1000。他们有以下格式：VRAM地址图案表内容颜色效果$0000............$0007%00010000=$10%00000000=$00%01000100=$44%00000000=$00%11111110=$FE%00000000=$00%10000010=$82%00000000=$00组0...1......2.2....3...3..2.....2.1111111.2.....2.3.....3.$0008............$000F%00000000=$00%00101000