利用 Ophis 编写 Commodore 64 programs PRG 程序(三)

上一节中,我们理解了标签、别名、头文件/库以及宏定义的用法。接下来我们将看看另外两个好用的功能:字符映射与.data
本节参考了Character mapsLocal variables and memory segments

字符映射

C64使用PETSCII(CBM ASCII)编码。不同于ASCII编码,其最显著的区别是,大小写字母相较于ASCII码是完全颠倒的。

PETSCII - Wikipedia

因此,Ophin提供了字符映射功能以解决该问题。我们可以使用.charmap定义一个新的字符映射关系。它有两个参数,分别是按ASCII排列顺序的开始映射的字符值+一个映射字符串。例如下面这两行代码将会颠倒大小写,因此能够得到正常的输出结果。

.charmap 'A, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
.charmap 'a, "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"

或者也可以使用.charmapbin直接替换整个字符表(256个字符)。它接受一个参数,指向一个256字节的文件,用以说明字符映射关系。
以下是使用base16384编码的256ByteASCII->PETSCII映射关系。

一帠娐匆係亐瘬娍冃缁剈愔卅潱湤栛唇忡誀漢囉偒暜瘩墊胂芸細婌焳廔萷導憣竰謾巐吖垍牥枙蒆玩祬楛瓷俅聳欝敧毡蝺擗叕蝽湁庐艄挙啈恒犴缵屏戔挥孑捖揖厕短詽涟蘈吊冄潡癸瀦墋焣曨豂徒狥坙桞暙璦蟉葺涠癨砺悖璧砪梪粲箮秬夛壎芵箭見瓪覼絯秼儇僃缱橬洣埊胳嫜褿廑芴譍敛旘葶箽腷泟蘸氮嶓珦蟺岞禯竭覻贏嗋致譽絿燧裻贿淯言㸾㴽㴽㴽

C语言打印文件二进制与十六进制编码如下

00000000 00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00000110 00000111 00 01 02 03 04 05 06 07 
00001000 00001001 00001010 00001011 00001100 00001101 00001110 00001111 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f 
00010000 00010001 00010010 00010011 00010100 00010101 00010110 00010111 10 11 12 13 14 15 16 17 
00011000 00011001 00011010 00011011 00011100 00011101 00011110 00011111 18 19 1a 1b 1c 1d 1e 1f 
00100000 00100001 00100010 00100011 00100100 00100101 00100110 00100111 20 21 22 23 24 25 26 27 
00101000 00101001 00101010 00101011 00101100 00101101 00101110 00101111 28 29 2a 2b 2c 2d 2e 2f 
00110000 00110001 00110010 00110011 00110100 00110101 00110110 00110111 30 31 32 33 34 35 36 37 
00111000 00111001 00111010 00111011 00111100 00111101 00111110 00111111 38 39 3a 3b 3c 3d 3e 3f 
01000000 01100001 01100010 01100011 01100100 01100101 01100110 01100111 40 61 62 63 64 65 66 67 
01101000 01101001 01101010 01101011 01101100 01101101 01101110 01101111 68 69 6a 6b 6c 6d 6e 6f 
01110000 01110001 01110010 01110011 01110100 01110101 01110110 01110111 70 71 72 73 74 75 76 77 
01111000 01111001 01111010 01011011 01011100 01011101 01011110 01011111 78 79 7a 5b 5c 5d 5e 5f 
01100000 01000001 01000010 01000011 01000100 01000101 01000110 01000111 60 41 42 43 44 45 46 47 
01001000 01001001 01001010 01001011 01001100 01001101 01001110 01001111 48 49 4a 4b 4c 4d 4e 4f 
01010000 01010001 01010010 01010011 01010100 01010101 01010110 01010111 50 51 52 53 54 55 56 57 
01011000 01011001 01011010 01111011 01111100 01111101 01111110 01111111 58 59 5a 7b 7c 7d 7e 7f 
10000000 10000001 10000010 10000011 10000100 10000101 10000110 10000111 80 81 82 83 84 85 86 87 
10001000 10001001 10001010 10001011 10001100 10001101 10001110 10001111 88 89 8a 8b 8c 8d 8e 8f 
10010000 10010001 10010010 10010011 10010100 10010101 10010110 10010111 90 91 92 93 94 95 96 97 
10011000 10011001 10011010 10011011 10011100 10011101 10011110 10011111 98 99 9a 9b 9c 9d 9e 9f 
10100000 10100001 10100010 10100011 10100100 10100101 10100110 10100111 a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 
10101000 10101001 10101010 10101011 10101100 10101101 10101110 10101111 a8 a9 aa ab ac ad ae af 
10110000 10110001 10110010 10110011 10110100 10110101 10110110 10110111 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 
10111000 10111001 10111010 10111011 10111100 10111101 10111110 10111111 b8 b9 ba bb bc bd be bf 
11000000 11000001 11000010 11000011 11000100 11000101 11000110 11000111 c0 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 
11001000 11001001 11001010 11001011 11001100 11001101 11001110 11001111 c8 c9 ca cb cc cd ce cf 
11010000 11010001 11010010 11010011 11010100 11010101 11010110 11010111 d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 
11011000 11011001 11011010 11011011 11011100 11011101 11011110 11011111 d8 d9 da db dc dd de df 
11100000 11100001 11100010 11100011 11100100 11100101 11100110 11100111 e0 e1 e2 e3 e4 e5 e6 e7 
11101000 11101001 11101010 11101011 11101100 11101101 11101110 11101111 e8 e9 ea eb ec ed ee ef 
11110000 11110001 11110010 11110011 11110100 11110101 11110110 11110111 f0 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 
11111000 11111001 11111010 11111011 11111100 11111101 11111110 11111111 f8 f9 fa fb fc fd fe ff 

由此,我们可以编写打印小写字母的代码

lda #lower'case		; 切换大小写
jsr chrout

完整的代码如下。值得注意的是,代码中使用nop指令定义了delay宏,从而实现延时。

.include "c64-1.oph"
.outfile "hello.prg"

.macro print
	ldx #0
_loop:	lda _1, x
	beq _done
	jsr chrout
	inx
	bne _loop
_done:
.macend

.macro greet
	lda #30
	jsr delay
	`print hello1
	`print _1
	`print hello2
.macend

	lda #147
	jsr chrout
	lda #lower'case
	jsr chrout
	`greet target1
	`greet target2
	`greet target3
	`greet target4
	`greet target5
	`greet target6
	`greet target7
	`greet target8
	`greet target9
	`greet target10
	rts

.charmap 'A, "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
.charmap 'a, "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"

hello1: .byte "Hello, ",0
hello2: .byte "!", 13, 0

target1:  .byte "programmer", 0
target2:  .byte "room", 0
target3:  .byte "building", 0
target4:  .byte "neighborhood", 0
target5:  .byte "city", 0
target6:  .byte "nation", 0
target7:  .byte "world", 0
target8:  .byte "Solar System", 0
target9:  .byte "Galaxy", 0
target10: .byte "Universe", 0

; DELAY routine.  Executes 2,560*(A) NOP statements.
delay:	tax		; x = a
	ldy #00		; y = 0
*	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	nop
	iny			; y++
	bne -
	dex			; x--
	bne -
	rts

data段

实际上,在内存的BASIC ROMI/O ROM之间有一段空闲空间,位于0xC000-0xCFFF,我们可以利用这部分空间储存一些临时变量。于是Ophis设计了.data指令,用以自动管理这部分空间。但是,它并不知道空余空间从何处开始,因此需要我们手动声明

.data
.org $C000

另外,由于不知道空余空间的大小,它也不会检查边界,需要我们在程序的最后使用如下指令通知编译器进行检查

.checkpc $A000	; text段边界
.data
.checkpc $D000	; data段边界

接下来即可用.space指令方便地管理和使用这部分空间

.data			; 切换到data段
.space _a 1		; 为_a分配1字节空间
.space _b 4		; 为_b分配4字节空间

.text			; 切换回text段,即机器代码所在段

值得注意的是,虽然上面的注释提到了"分配",但是就和C语言一样,程序或编译器并不会检查访问是否越界。实际上,编译器只是将现有空闲空间的首地址分配给一个"alias",并将"空闲空间标记"(PC)向后移动声明的长度而已。

实战应用

接下来我们将介绍一个不同于用nop指令定义的delay子程序的更好的实现。该实现利用了KERNAL库的rdtim子程序。该子程序返回一个24bit的整数,表示系统当前开机秒数的60倍。
首先,我们来分析一下rdtim返回值的存放位置。你可以执行如下代码,该代码将循环打印运行rdtimaxy的二进制值。

.include "Ophis-2.1/platform/c64header.oph"
.require "Ophis-2.1/platform/c64kernal.oph"
.outfile "clock.prg"

.data
.org $C000
.space _na 1	; a的临时存放处
.space _nx 1	; x的临时存放处
.space _ny 1	; y的临时存放处

.text
*       jsr rdtim	; Read Time
        stx _nx
        sty _ny

        jsr printbyte
        jsr printspace

        lda _nx
        jsr printbyte
        jsr printspace

        lda _ny
        jsr printbyte

        lda #13		; 换行
        jsr chrout

        jmp -		; 死循环

printbyte: ldx #7	; 打印8bit
        sta _na
*       lda #$30	; a = '0'
        asl _na		; 左移一位,溢出到c
        bcc +		; if(c == 0) goto 下一个星号
        adc #0		; else a = a + c + 0
*       jsr chrout	; putchar(a)
        dex			; x--
        bne --		; if(x != 0) goto 上两个星号
        rts

printspace: lda #$20
        jsr chrout
        rts

.checkpc $A000
.data
.checkpc $D000

可以观察到如下结果

可见该24bit整数将按照小端序存放在{a, x, y}中。我们可以根据这个原理,通过统计a的值,制作最大延时不超过255/60=4.25sdelay子程序。

; DELAY routine.  Takes values from the Accumulator and pauses
; for that many jiffies (1/60th of a second).
.scope
.data
.space _tmp 1
.space _target 1

.text

delay:  sta _tmp        ; save argument (rdtim destroys it)
        jsr rdtim
        clc
        adc _tmp        ; add current time to get target
        sta _target
*       jsr rdtim
        cmp _target
        bmi -           ; Buzz until target reached
        rts
.scend

值得注意的是,我们之所以不在程序中使用如下声明来创建临时存储空间,是为了节省程序text段的空间

.scope
        ; data used by the delay routine
        _tmp:    .byte 0
        _target: .byte 0

delay:  sta _tmp        ; save argument (rdtim destroys it)
        jsr rdtim
        clc
        adc _tmp        ; add current time to get target
        sta _target
*       jsr rdtim
        cmp _target
        bmi -           ; Buzz until target reached
        rts
.scend

另外,如果程序中没有其它.space,则上面程序的两行.space语句与如下语句等价

.alias _tmp    $C000
.alias _target $C001

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