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homecomputer:chip8 [2013/10/28 18:55] – volkerphomecomputer:chip8 [2014/04/30 14:44] – [Grafik und Sound] volkerp
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 | Peripherie | Kassettenrekorder |  | Peripherie | Kassettenrekorder | 
 | Software | Programmiersprache CHIP-8 |  | Software | Programmiersprache CHIP-8 | 
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 ===== Links ===== ===== Links =====
  
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 ===== CHIP-8 ===== ===== CHIP-8 =====
  
-CHIP-8 ist eine Maschinencode-Sprache für einen (theoretischen) 8-Bit-Prozessor. Es gibt nur 31(35) Maschinencode-Befehle; allerdings sind einige darunter, die das Programmieren von Telespielen besonders erleichern, so z.B. eine Sprit-Ausgabe mit Kollionserkennung oder bedingte Sprünge bei nicht-/gedrückter Taste.+CHIP-8 ist eine Maschinencode-Sprache für einen (theoretischen) 8-Bit-Prozessor. Es gibt nur 31(35) Maschinencode-Befehle; allerdings sind einige darunter, die das Programmieren von Telespielen besonders erleichtern, so z.B. eine Sprite-Ausgabe mit Kollisionserkennung oder bedingte Sprünge bei nicht-/gedrückter Taste.
  
-Auf dem COSMAC VIP muss ein CHIP-8-Interpreter eingegeben werden. Dieser interpretiert dann den CHIP-8-Programmcode und führt so die Programme aus. Der CHIP-8-Interpreter ist extrem platzsparend programmiert, er belegt nicht einmal 0.5 KByte! Diese Kompaktheit spiegelt sich beispielsweise auch in den Hex-Werten der Maschinencode-Imstruktionen wieder: Die Befehle der F-Gruppe haben einen zweistellige Nummer, diese entspricht der Startadresse der zugehörigen Befehlsinterpreation. Damit sparte man sich die Bytes für eine zusätzliche Sprungtabelle. Auch der Zeichensatz ist clever komprimiert (s. Bild und VIPER 1-01).+Auf dem COSMAC VIP muss ein CHIP-8-Interpreter eingegeben werden. Dieser interpretiert dann den CHIP-8-Programmcode und führt so die Programme aus. Der CHIP-8-Interpreter ist extrem platzsparend programmiert, er belegt nicht einmal 0.5 KByte! Diese Kompaktheit spiegelt sich beispielsweise auch in den Hex-Werten der Maschinencode-Instruktionen wieder: Die Befehle der F-Gruppe haben einen zweistellige Nummer, diese entspricht der Startadresse der zugehörigen Befehlsinterpretation. Damit sparte man sich die Bytes für eine zusätzliche Sprungtabelle. Auch der Zeichensatz ist clever komprimiert (s. Bild und VIPER 1-01).
  
-Einen guten Einstieg in die Programmierung mit CHIP-8 liefert das Handbuch zum COSMAC VIP (RCA COSMAC VIP CDP18S711 Instrucion Manual; 130 S.). Hier sind auch 20 Spiele abgedruckt, die mit CHIP-8 laufen (PONG, TIC-TAC-TOE, SNAKE, ...)+Einen guten Einstieg in die Programmierung mit CHIP-8 liefert das Handbuch zum COSMAC VIP (RCA COSMAC VIP CDP18S711 Instruction Manual; 130 S.). Hier sind auch 20 Spiele abgedruckt, die mit CHIP-8 laufen (PONG, TIC-TAC-TOE, SNAKE, ...)
  
 Im VIPER-Magazin 1-01 June 1978 werden zusätzliche Hinweise zur Programmierung mit CHIP-8 gegeben. Im VIPER-Magazin 1-01 June 1978 werden zusätzliche Hinweise zur Programmierung mit CHIP-8 gegeben.
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 http://mattmik.com/chip8.html beschreibt ausführlich den CHIP-8-Maschinencode. http://mattmik.com/chip8.html beschreibt ausführlich den CHIP-8-Maschinencode.
 +
 +| virtueller Prozessor | 16 Register V0..VF\\ Index-/Adressregister I\\  (Stackregister SP)\\ (Program Counter PC) \\ Delay Timer DT\\ Sound Timer ST |
 +| Grafik | 64x32 Pixel, Torus |
 +| Tastatur | 4x4-Tastenfeld |
 +| Sound | Beepton |
 +
 +
 +Der originale **CHIP8-Interpreter** ist eine coole Software, umfassnt nur 500 Byte, davon 1/3 für Sprite-Befehl!
 +Es sind viele speicherplatzsparende Programmkniffe enthalten, ein Blick in den Quellcode lohn sich!
 +z.B. Fx-Befehle, Bitmuster der Hexziffern
 +
 +
 +**Die Virtuelle Maschine**
 +
 +==== Speicher ====
 +
 +
 +Die CHIP-8 Speicher-Adressen liegen im Bereich von 200h bis FFFh, das reicht für 3.584 Bytes.
 +Der  Grund für den Speicher ab 200h ist, dass im VIP Cosmac und Telmac 1800 die
 +ersten 512 Byte für den CHIP8-Interpreter reserviert sind. Auf diesen Maschinen
 +wurden die obersten 256 Bytes (F00h-FFFh auf einem 4K-Maschine) für die Anzeige
 +aktualisieren vorbehalten, und die 96 Byte unterhalb (EA0H-EFFh) wurden für den
 +Call-Stack, den internen Gebrauch, und die Variablen vorbehalten.
 +
 +==== Register ====
 +
 +
 +CHIP-8 verfügt über 16 8-Bit-Register V0..VF. Das VF-Register dient auch als Carry-Flag.
 +
 +  * 16 x 8-Bit-Register V0..VF
 +  * 16-Bit-Index-/Adressregister I
 +  * 8-Bit-Register Delay Timer DT
 +  * 8-Bit-Register Sound Timer ST
 +  * (16-Bit Stackregister SP)
 +  * (16-Bit Program Counter PC)
 +
 +
 +==== Stack ====
 +
 +
 +Der Stack wird nur verwendet, um die Rückkehr-Adressen zu speichern, wenn
 +Unterprogramme aufgerufen werden. Original ist Speicher für bis zu 12
 +Verschachtelungsebenen vorhanden.
 +
 +==== Timer ====
 +
 +
 +CHIP-8 verfügt über zwei Timer. Beide werden automatisch mit 60 Hz dekrementiert, bis sie 0 erreichen.
 +Delay Timer DT: Dieser Timer soll für das Timing der Ereignisse von
 +Spielen verwendet werden. Sein Wert kann eingestellt und gelesen werden. Sound-
 +Timer ST: Dieser Timer ist für Sound-Effekte gedacht. Solange der Wert ungleich Null
 +ist, wird ein Piepton erzeugt.
 +
 +==== Tastatur ====
 +
 +
 +Die Eingabe erfolgt mit einer Hex-Tastatur mit 16 Tasten von 0 bis F.
 +'8', '4', '6 'und '2' dienen in der Regel als Cursortasten.
 +Es gibt drei Opcodes zur Tastaturabfrage. Eine
 +überspringt eine Anweisung, wenn eine bestimmte Taste gedrückt wird, eine weitere
 +überspringt eine Anweisung, wenn eine bestimmte Taste nicht gedrückt wird. Die
 +dritte wartet auf einen Tastendruck, und speichert die Taste dann in einem der
 +Datenregister.
 +
 +==== Grafik und Sound ====
 +
 +
 +Die Display-Auflösung beträgt 64 × 32 Pixel, und die Farbe ist einfarbig. Grafiken
 +werden auf dem Bildschirm allein durch Sprites gezeichnet, die 8 Pixel breit
 +sind und von 1 bis 15 Pixel hoch sein können. Sprite-Pixel, die gesetzt sind,
 +invertieren die Farbe der entsprechenden Bildschirm-Pixel, während nicht gesetzten
 +Sprite-Pixel nichts verändern.
 +
 +Wenn beim Zeichnen des Sprites alle Bildschirm-Pixel invertiert wurden, wird
 +das Carry-Flag (VF) wird auf 1 gesetzt, sonst ist es 0.
 +
 +Wie zuvor beschrieben, wird ein Signalton abgespielt, wenn der Wert der
 +Sound Timer ungleich Null ist.
 +
 +==== Opcode Tabelle ====
 +
 +
 +CHIP-8 verfügt über 35 Opcodes, die alle zwei Byte lang sind. Das höchstwertige Byte
 +wird zuerst gespeichert. Die Opcodes sind unten in hexadezimal und mit den folgenden
 +Symbolen aufgelistet:
 +
 +  * MMM: Adresse
 +  * KK: 8-Bit-Konstante
 +  * N: 4-Bit-Konstante
 +  * X und Y: 4-Bit-Register
 +
 +^ Hex ^ Symbolisch ^ Beschreibung ^
 +| 1mmm | GO mmm | Go to 0MMM | 
 +| Bmmm | GO mmm+V0 | Go to 0MMM + V0 | 
 +| 2mmm | DO mmm | Do subroutine at 0MMM (must end with 00EE) | 
 +| 00EE | RET | Return from subroutine | 
 +| 3xkk | SKIP;Vx EQ kk | Skip next instruction if VX = KK | 
 +| 4xkk | SKIP;Vx NE kk | Skip next instruction if VX <> KK | 
 +| 5xy0 | SKIP;Vx EQ Vy | Skip next instruction if VX = VY | 
 +| 9xy0 | SKIP;Vx NE Vy | Skip next instruction if VX <> VY | 
 +| Ex9E | SKIP;Vx EQ KEY | Skip next instruction if VX = Hex key (LSD) | 
 +| ExA1 | SKIP;Vx NE KEY | Skip next instruction if VX <> Hex key (LSD) | 
 +| 6xkk | Vx=kk | Let VX = KK | 
 +| Cxkk | Vx=RND | Let VX = Random Byte (KK = Mask) | 
 +| 7xkk | Vx=Vx+kk | Let VX = VX + KK | 
 +| 8xy0 | Vx=Vy | Let VX = VY | 
 +| 8xy1 | Vx=Vx/Vy | Let VX = VX / VY (VF changed) | 
 +| 8xy2 | Vx=Vx&Vy | Let VX = VX & VY (VF changed) | 
 +| 8xy4 | Vx=Vx+Vy | Let VX = VX + VY (VF = 00 if VX + VY <= FF, VF = 01 if VX + VY > FF) | 
 +| 8xy5 | Vx=Vx-Vy | Let VX = VX - VY (VF = 00 if VX < VY, VF = 01 if VX >= VY) | 
 +| Fx07 | Vx=TIME | Let VX = current timer value | 
 +| Fx0A | Vx=KEY | Let VX = hex key digit (waits for any key pressed) | 
 +| Fx15| TIME=Vx | Set timer = VX (01 = 1/60 second) | 
 +| Fx18 | SND=Vx | Set tone duration = VX (01 = 1/60 second) | 
 +| Ammm | I=mmm | Let I = 0MMM | 
 +| Fx1E | I=I+Vx | Let I = I + VX | 
 +| Fx29 | I=Vx(LSDP) | Let I = 5-byte display pattern for LSD of VX | 
 +| Fx33 | MI=Vx(3DD) | Let MI = 3-decimal digit equivalent of VX (I unchanged) | 
 +| Fx55 | MI=V0:Vx | Let MI = V0 : VX (I = I + X + 1) | 
 +| Fx65 | V0:Vx=MI | Let V0 : VX = MI (I = I + X + 1) | 
 +| 00E0 | ERASE | Erase display (all 0's) | 
 +| DxyN | SHOW nMI@VxVy | Show n-byte MI pattern at VX-VY coordinates.\\ I unchanged. MI pattern is combined with existing display via EXCLUSIVE-OR function.\\ VF = 01 if a 1 in MI pattern matches 1 in existing display. | 
 +| 0mmm | MLS@mmm | Do 1802 machine language subroutine at 0MMM (subroutine must end with D4 byte) | 
 +
 +==== Beispiel: Panzer ====
 +
 +; Tank, from VIPER vol 1, issue 1 june 1978, pp. 14
 +
 +<code>   
 +200 6120  init: V1=20 ;initialize
 +202 6210  V2=10
 +204 A240  I=240
 +206 D127  show: SHOW 7MI@V1V2 ;show tank
 +208 6002  key: V0=2 ;key wait
 +20A E0A1  key1: SKIP;V0 NE KEY
 +20C 1216        GO erase ; 216
 +20E 7002  V0+2
 +210 300A  SKIP;V0 EQ 0A
 +212 120A  GO key ; 20A ;loop back to check next key
 +214 1208  GO key1 ; 208 ;loop back to recheck next key
 +216 D127  erase: SHOW 7MI@V1V2 ;erase tank
 +218 4002  SKIP;V0 NE 02 ;change x or y
 +21A 72FF  V2+=FF ; = V2-1; move up
 +21C 4004  SKIP;V0 NE 04
 +21E 71FF  V1+=FF ; = V1-1; move left
 +220 4006  SKIP;V0 NE 06
 +222 7101  V1+=01 ; move right
 +224 4008  SKIP;V0 NE 08
 +226 7201  V2+=01 ; move down
 +228 4002  SKIP;V0 NE 02 ; set pointer
 +22A A240  I=s_up ;240 
 +22C 4004  SKIP;V0 NE 04
 +22E A253  I=s_left ;253
 +230 4006  SKIP;V0 NE 06
 +232 A24D  I=s_right       ;24D
 +234 4008  SKIP;V0 NE 08
 +236 A246  I=s_down ;246
 +238 1206  GO show ;206 ; jump to show
 +
 +; Sprites
 +240 10    s_up: db 00010000b ; ...#....
 +241 54    db 01010100b       ; .#.#.#..
 +242 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +243 6C    db 01101100b       ; .##.##..
 +244 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +245 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +246                                               ;         
 +246 44    s_down: db 01000100b ; .#...#..
 +247 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +248 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +249 6C    db 01101100b       ; .##.##..
 +24A 7C    db 01111100b       ; .#####..
 +24B 54    db 01010100b       ; .#.#.#..
 +24C 10    db 00010000b       ; ...#....
 +24D                                               ;         
 +24D 00    s_right: db 00000000b ; ........
 +24E FC    db 11111100b       ; ######..
 +24F 78    db 01111000b       ; .####...
 +250 6E    db 01101110b       ; .##.###.
 +251 78    db 01111000b       ; .####...
 +252 FC    db 11111100b       ; ######..
 +253                                               ;         
 +253 00    s_left: db 00000000b ; ........
 +254 3F    db 00111111b       ; ..######
 +255 1E    db 00011110b       ; ...####.
 +256 76    db 01110110b       ; .###.##.
 +257 1E    db 00011110b       ; ...####.
 +258 3F    db 00111111b       ; ..######
 +259 00    db 00000000b       ; ........
 +
 +25A        END
 +</code>
 +
  
 ===== Emulation ===== ===== Emulation =====
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  • Zuletzt geändert: 2021/02/23 09:54
  • von volkerp