Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

jltursan
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Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor jltursan » 20 May 2017 15:01

Aquí os dejo un tutorial que he preparado explicando un poco como trabajar con el subsistema gráfico de los FM-7/8. La información ha sido extraida y traducida a partir de varias páginas japonesas, espero no haber patinado mucho.

1. El mapa de memoria de los Fujitsu FM-7/8

Para comprender la interacción entre los dos procesadores 6809 de los Fujitsu, es básico conocer cómo se disponen los bancos de memoria de 64KB visibles por cada uno de dichas CPUs.
La organización de la memoria es la siguiente:

Mapa Memoria FM7.PNG
Mapa Memoria FM7.PNG (33.33 KiB) Visto 848 veces


2. El Subsistema gráfico de los Fujitsu FM-7/8

Los Fujitsu FM-7/8 cuentan con dos procesadores 6809 responsables de gestionar el sistema principal uno de ellos, y el subsistema gráfico el segundo, contando cada uno de ellos con una memoria de 64KB.
Este subsistema gráfico tiene, como se puede uno imaginar, la responsabilidad de controlar todo lo relativo a la pantalla y además, gestionar también el teclado, funcionando todo ellos de forma totalmente independiente al sistema principal.
El acceso a este subsistema no es algo al alcance de todos y normalmente funciona como una caja negra; pero para alcanzar la máxima velocidad en determinadas tareas hay que echar mano de ciertos trucos para controlar el subsistema directamente, para ello contamos con el comando de mantenimiento.


3. Funcionamiento del Subsistema

A continuación se va a detallar de forma breve el funcionamiento del comando de mantenimiento, pieza fundamental para el complete conocimiento del Subsistema (en adelante SS).
Como ya se ha indicado, el SS es independiente del sistema principal y controlado por una CPU dedicada que reparte sus tareas entre la gestión gráfica y el teclado.
Conceptualmente el diagrama del SS es el siguiente:

Funcionamiento FM-7.PNG
Funcionamiento FM-7.PNG (16.76 KiB) Visto 848 veces

A través de 128 bytes de RAM compartida, el Sistema principal está conectado con el SS. El el banco de memoria principal esta área se encuentra en la ventana $FC80-$FCFF, mientras que en el segundo banco, esta misma ventana ocupa el espacio $D380-$D3FF, en ambas áreas aparecen simultáneamente los mismos datos, el intercambio de datos entre ambos bancos se realizará a través de esta área compartida.
Muy resumido, el flujo de trabajo a la hora de presentar algún gráfico sería el siguiente:

A) A través de la RAM compartida, enviar el comando y los datos a visualizar.
B) El SS almacena los datos en la VRAM.
C) EL CRTC se encarga de visualizar los datos.

Puede parecer algo enrevesado; pero enviando los comandos y datos a procesar al SS, este puede tomar a partir de ese instante, el control sobre la tarea de forma independiente, permitiendo que el procesador central continúe con su trabajo.
Bien planificado, este procedimiento permite que la velocidad del procesamiento aumente, a diferencia de lo que sucede en otros equipos en los que la CPU principal debe continuar encargándose de tareas gráficas.


4. Operando con el Subsistema

El sistema principal y el SS están conectados, no sólo por el área compartida de memoria, sino también mediante la señal de HALT y la señal BUSY, permitiendo la sincronización mutua.
Esta sincronización puede llegar a ser algo compleja a la hora de controlar ambos sistemas. Dado que el área compartida forma parte de la memoria estándar de ambos procesadores, puede ser accedida simultáneamente por ambos, ninguno debe esperar por el otro.
Adicionalmente, si desde el sistema principal se escribe sobre el área compartida mientras el SS se encuentra procesando esa misma ubicación, el SS no podrá continuar su trabajo correctamente.
Por lo anterior queda patente que es necesario establecer un mecanismo de sincronización entre ambos sistemas, aquí es donde entran en juego las señales HALT y BUSY anteriormente mencionadas.
La señal BUSY está conectada desde el I/O del SS al I/O del sistema principal e informa a este último del estado “Ready/Busy” (Listo/Ocupado) del SS.
Cuando el SS está esperando comandos desde el principal se encuentra en estado “Ready”, pasando a “Busy” cuando comienza a procesar comandos.
En el sistema principal, la señal será visible mediante el bit más significativo de $FD05, siendo “Busy” cuando el bit sea 1 y “Ready” cuando este valga 0.
Así pues, el sistema principal deberá estar pendiente del valor de dicho bit en $FD05 y cuando este sea 0 (Ready), acceder a la RAM compartida y enviar los comandos.
La señal HALT es una línea conectada a la entrada HALT de la subCPU desde el sistema I/O del principal y permite forzar la detención del SS. Para ello, inicializaremos a 1 el bit más significativo de $FD05 desde el sistema principal, eso generará dicha señal.
Si queremos que la subCPU retome el trabajo, inicializaremos el bit de nuevo a 0.
Visto lo anterior, el flujo de comandos del sistema principal al SS será como sigue:

A) Esperar a que el SS esté “Ready” (chequear que MSB de $FD05=0).
B) Cuando el SS esté “Ready”, detener la subCPU con un HALT (inicializar MSB de $FD05 a 1).
C) Esperar hasta que la subCPU se encuentre detenida (chequear que MSB de $FD05=1).
D) Escribir en la RAM compartida los comandos.
E) Poner en marcha de nuevo la subCPU (inicializar MSB de $FD05 a 0)


5. El comando de mantenimiento del Subsistema

El comando de mantenimiento del SS es un comando diseñado para gestionar las operaciones entre el SS y el sistema principal.
Este comando no se supone que vaya a ser empleado por un usuario estándar de la máquina; pero si se desea programar juegos o de cualquier manera, acceder a la máxima velocidad gráfica, es fundamental dominar la técnica.
El código del comando es $3F, los comandos dirigidos al SS se escriben en la RAM compartida a partir de $FC82 ($D382 del SS).
Se debe comenzar especificando ese código, $3F y a continuación si se trata de un FM-8 la palabra clave: “YAMAUCHI”, si se trata de un FM-7 cualquier cadena servirá.
Tras la palabra clave se especificará el subcomando. Hay cuatro subcomandos:

1. $90 – Fin del comando de mantenimiento.
2. $91 <Origen> <destino> <número bytes> - Transferir bloque.
3. $92 <Dirección> - Cambiar dirección de la columna del subcomando.
4. $93 <Dirección> - Saltar a subrutina, equivalente a JSR <Dirección>.

Del subcomando 4 hay un programa de ejemplo a continuación.


6. Programa de ejemplo en BASIC

El programa de ejemplo a continuación extrae la ROM del SS de un FM-7/8 para poderla emplear en un emulador.
En primer lugar se vuelca el contenido de la RAM del banco secundario comprendida entre $D800 y $FFFF sobre la memoria principal, direcciones $2000-$4FFF y a continuación, a través del RS232C se transfiere vía serie dicho fragmento de memoria.

Línea 100: Invocamos rutina de control del SS,
Líneas 110-130: Se escribe el comando de control a la RAM compartida ($FC82-). El comando de control es el siguiente: Subcomando $91, transfiere $40 bytes de $D800 a $D3C0 (RAM compartida).
Línea 140: Reinicio del SS.
Líneas 160-180: Se transfieren $40 bytes de $FCC0 de $2000 en adelante.
Líneas 230-250: Se incrementa la dirección origen de transferencia (ubicada en $FC8C/8D) en $40 bytes y si no se ha alcanzado $FFFF se transfieren los siguientes $40 bytes. Si se ha alcanzado el fin, se continúa con la transferencia por serie.
Líneas 1000-1030: Rutina de control del SS, pasos A) a C) (Esperar por “Ready”, HALT subCPU).

Organización de la RAM compartida

Dirección RAM principal	Dirección RAM secundaria	Byte	Descripción
$FC82 $D382 $3F Comando de mantenimiento
$FC83 $D383 $59 Y
$FC84 $D384 $41 A
$FC85 $D385 $4D M
$FC86 $D386 $41 A
$FC87 $D387 $55 U
$FC88 $D388 $43 C
$FC89 $D389 $48 H
$FC8A $D38A $49 I
$FC8B $D38B $91 Subcomando de transferencia
$FC8C $D38C $D8 Dirección origen
$FC8D $D38D $00
$FC8F $D38F $D3 Dirección destino
$FC90 $D390 $C0
$FC91 $D391 $00 Número de bytes
$FC92 $D392 $40
$FC93 $D393 $90 Fin de subcomando
… … … …
$FCC0- $D3C0- Zona de transferencia datos


Código: Seleccionar todo

10 CLEAR 300,&H2000:AD=&H2000:CLS
20 DIM D%(20)
30 FOR I=0 TO 16
40 READ A$: D%(I)=VAL(A$)
50 NEXT
55  Sub System Maintainance Command
60 DATA &H3F,&H59,&H41,&H4D,&H41,&H55,&H43,&H48,&H49,&H91,&HD8,&H00,&HD3,&HC0,&H00,&H40,&H90
100 GOSUB 1000SUB SYSTEM HALT
110 FOR I=0 TO 16
120 POKE &HFC82+I,D%(I)
130 NEXT
140 POKE &HFD05,0 START
150 GOSUB 1000
160 FOR I=0 TO &H3F
170 POKE AD+I,PEEK(&HFCC0+I)
180 NEXT
190 AD=AD+&H40
200 POKE &HFC80,PEEK(&HFC80) OR &H80
210 POKE &HFD05,0
220 LOCATE 1,10:PRINT HEX$(D%(10)*256+D%(11)+&H3F)
230 D%(11)=D%(11)+&H40
240 IF D%(11)>&HFF THEN D%(11)=0:D%(10)=D%(10)+1
250 IF D%(10)>&HFF THEN GOTO 300 ELSE GOTO 100
300 PRINT"SEND SUB SYSTEM ROM Y or N";
310 C$=INPUT$(1)
320 IF C$="y" OR C$="Y" THEN GOTO 400
330 IF C$="n" OR C$="N" THEN END
340 GOTO 310
400 OPEN "O",#1,"COM0:S8N1"
420 FOR I=&H2000 TO &H47FF
430 PRINT #1,CHR$(PEEK(I));
440 LOCATE 1,13:PRINT I-&H1FFF
450 NEXT
460 CLOSE
470 PRINT:PRINT"COMPLETE"
480 END
1000 IF (PEEK(&HFD05)AND &H80)<>0 THEN 1000 BUSY CHECK
1010 POKE &HFD05,&H80   HALT
1020 IF (PEEK(&HFD05)AND &H80)=0 THEN 1020 READY CHECK
1030 RETURN


Continúa en Tutorial (II)...;-)

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor minter » 20 May 2017 15:23

Increíble!!!
Que documentación más buena!!!
Trabajazo que te estás pegando.
Por cierto...
Saber lo que acabas de hacer?
Has abierto la caja de Pandora!!!

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor gflorez » 20 May 2017 17:19

Maneja los colores por separado como la saga Amiga(sin contar EGA), curioso...

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor Silicebit » 20 May 2017 17:46

gflorez escribió:Maneja los colores por separado como la saga Amiga(sin contar EGA), curioso...

No es el único que maneja los colores por bitplanes, el Camputers Lynx también lo hace así.

Pues me está gustando mucho el FM-7 tiene una potencia gráfica muy muy buena. ¡Como no me he dado cuenta antes! Yo creo que es aún mejor que el CoCo3. Estuve buscando cosas sobre él por la red pero hay muy poco, y a la hora de comprar uno, en Evilbay no hay nada de nada.

¡¡Los FM-77 y FM-77AV son ya la leche!!

¡Por cierto jl, un trabajo estupendo, gracias!
El 6809 es el Rolls-Royce de los 8bits, el 6502 es el Mercedes, y el Z80 el SEAT 850. Sorry, but... I think different. :-P -0r1c -m3s3x -t4nd1 -cbmja YouTube

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor ron » 21 May 2017 11:30

JL como siempre, pata negra !!!
Millón de gracias por los tutos !!!

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor jltursan » 21 May 2017 14:27

ありがとうございます!

Me alegro que os parezca útil. A ver si puedo continuar organizando información, hay mucha pero cada vez es más complicado encontrarla al ir aumentando la complejidad.

Espero que de momento con esto Pere tenga para entretenerse. El FM-7 promete ser un reto muy interesante :-)

Pues me está gustando mucho el FM-7 tiene una potencia gráfica muy muy buena. ¡Como no me he dado cuenta antes! Yo creo que es aún mejor que el CoCo3. Estuve buscando cosas sobre él por la red pero hay muy poco, y a la hora de comprar uno, en Evilbay no hay nada de nada.

¡¡Los FM-77 y FM-77AV son ya la leche!!


Curiosamente, el FM-7 es el modelo más compensado. El 6809 se queda algo corto para manejarse con tanta información gráfica, los 48KB ya son mucho de hecho -shock

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 22 May 2017 13:30

@jltursan
efectivamente, ya tengo bastante con que entretenerme.
Afortunadamente dejaste muy clara la forma de comunicarse con la segunda CPU (el SS)
Lo ideal sería disponer (si fuese posible) de una relación de los comandos que acepta
y los parámetros necesarios para cada uno ... por pedir, no me voy a quedar corto -grin
De momento solo he leído el 75% de la primera parte, por lo que no tengo ninguna prisa
en conseguir el resto de información. A ver si esta semana pongo en marcha uno de los
emuladores y consigo que funcione con discos.
Seguimos en contacto
Muchísimas gracias por este impresindible tutorial -thumbup
saludos
pere

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor jltursan » 22 May 2017 19:35

Pues tengo relaciones de esos comandos; pero no he encontrado referencias a su uso dentro de los juegos que tengo con ensamblador (que tampoco son tantos); así que puedo tratar de ser menos estricto y limitarme a volcar esa información. Como en este caso, si la limpio y organizo es posible que todo vaya cobrando sentido :-)

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 22 May 2017 22:09

perfecto, José Luis
lo importante es tener información sobre los comandos, luego habrá que hacer un montón de pruebas
por el método de probar y fallar hasta encontrar un uso para cada comando.
saludos
pere

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 23 May 2017 22:52

Buenas tardes,
empiezo a plantear mis dudas existenciales ...

En el texto del tutorial podemos leer ésto:
A) Esperar a que el SS esté “Ready” (MSB de $FD05=0).
B) Cuando el SS esté “Ready”, detener la subCPU con un HALT (MSB de $FD05 a 1).
C) Confirmar que el SS está “Ready” (MSB de $FD05=0).
D) Escribir en la RAM compartida los comandos.
E) Poner en marcha de nuevo la subCPU ((MSB de $FD05 a 0)

Pero luego en el programa Basic se codifica ésto:
1000 IF (PEEK(&HFD05)AND &H80)<>0 THEN 1000 BUSY CHECK
1010 POKE &HFD05,&H80 HALT
1020 IF (PEEK(&HFD05)AND &H80)=0 THEN 1020 READY CHECK
1030 RETURN

Veamos, la linea 1000 hace lo que dice el texto, espera a que el flag sea cero indicando que ya no está ocupado el SS
Entonces en la linea 1010 le pasamos la orden HALT (detenerse)
La linea 1020 está en bucle mientras el flag sea cero, no saldrá del bucle hasta que el flag sea 1, lo cual indica OCUPADO y ésto va en contra de
lo descrito en el punto C), así que ... ¿Qué es cierto y que no lo es?

Ya seguiré con el Basic una vez superado este escollo ...

-----------------------------------------------------------------------------------

Ahora es el turno del ensamblador.
Pasé el código a un fichero, lo encolumné y adapté para el ASM6809 y como se veía venir, dio varios errores:
El primero, la variable SUBSIN que no está declarada. Como claramente es el flag de control, le puse al principio del fichero:
SUBSIN equ $fd05
Y desaparece el error, pero luego hay otros tres que tampoco están definidos y no se donde encontrar información para declararlos.
Estos son los errores que quedan:
d:ASM680945-FM7>asm6809 -9 -D -v --l=FM7.lst.asm --o=FM7.bin FM7.asm
error: FM7.asm:88: symbol word_C37B not defined
error: FM7.asm:150: symbol byte_D409 not defined
error: FM7.asm:160: symbol byte_D409 not defined

Es posible que haya que asignarlos a los valores que representan, pero
¿Puede confirmarlo alguien, por favor?
A lo mejor existe algún fichero a incluir al compilar que contiene todas las declaraciones del equipo

muchas gracias de antemano

saludos
pere

jltursan
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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor jltursan » 24 May 2017 21:17

He reescrito la secuencia de forma un poco menos literal y algo más lógica :-)
Lo que se busca con esta función es asegurarnos de que la subCPU queda con total certeza en estado de espera (sin habernos cargado nada que estuviese haciendo). Al salir de la función, podemos toquitear lo que queramos la RAM compartida ya que la subCPU está parada y no arrancará hasta que le demos de nuevo la orden.

Ahora los símbolos:

- SUBSIN es la dirección de control, tal como dices.
- word_C37B es una variable WORD dentro de la RAM principal empleada en el proceso de transferencia de los comandos a la subCPU.
- byte_D409 es una de las direcciones de I/O del SS, concretamente VACC (VRAM access flag) por lo que debe figurar tal cual, como $D409 dentro del código que se está ejecutando en la subCPU.


El ensamblador no estaba pensado para ser compilado, sino estudiado; pero podemos hacerlo a partir del listado completo del juego, el RAVERD, publicado en ???? BASIC Magazine.
A ver si puedo analizar un poco el juego y extraer lo justo para que esta rutina pueda emplearse para una ejecución real.

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 24 May 2017 22:41

muchas gracias José Luis,
hay otra linea del programa Basic que no tengo claro para qué sirve ...

Código: Seleccionar todo

200 POKE &HFC80,PEEK(&HFC80) OR &H80   ; PRIMER BYTE de la RAM compartida, ¿Para que sirve su bit7?

Puedo imaginar que el bit 7 de $FC80 es una especie de confirmación al SS de que se ha leído la información
solicitada, pero igual *no* tiene nada que ver ...
¿Para qué lo pasamos a 1?

saludos
pere

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 24 May 2017 23:18

@jltursan
Tengo el emulador en marcha y trabaja bien en BASIC, pero
de momento soy incapaz de hacer que arranque con el DOS y
por tanto poder leer/grabar en disco
pantallazo_FM7.jpg
pantallazo_FM7.jpg (86.13 KiB) Visto 640 veces

¿Puedes orientarme sobre que ROMs debe haber en el directorio desde donde se ejecuta el emulador FM7?
¿Hay que hacer algo en la configuración (fichero ini)?

muchas gracias
pere

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 25 May 2017 12:32

@jltursan
Olvidé adjuntar los ficheros que estoy probando.
Tengo dos carpetas con versión diferente del emulador FM7, así que las adjunto ambas
Con ninguna no he conseguido arrancar con discos y esto que la FM7 pide que ponga un disco
pero luego no hace nada positivo ... -nb

saludos
pere
FM7.ZIP
Este pide disco
(208.44 KiB) Descargado 19 veces

FM7-otro.zip
El ejecutable es mayor que el otro
(668.27 KiB) Descargado 20 veces

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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor pser1 » 26 May 2017 00:10

Buenas tardes/noches,
¿Alguien tiene algún fichero PC que sea un disco vacío para el FM-7? Supongo que formato .d77 (o el que sea)
Solo encuentro juegos y colecciones de aplicaciones, pero *ninguno* me deja en el prompt de Basic.
O se cuelgan o auto-arrancan -banghead
Mejor incluso si alguien tuviera una instalación en Windows de un emulador que le funcione con discos,
agradecería que subiera un ZIP con el contenido de dicha carpeta.

Con lo simple que es utilizar el XRoar, el VCC e incluso el MAME todos ellos con discos sin el menor problema.
Pero este maldito FM-7 no colabora lo más mínimo -507
saludos
pere

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minter
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Re: Tutorial (I): Programando el SubSistema gráfico del FM-7

Mensajepor minter » 26 May 2017 07:47

pser1 escribió:Buenas tardes/noches,
¿Alguien tiene algún fichero PC que sea un disco vacío para el FM-7? Supongo que formato .d77 (o el que sea)
Solo encuentro juegos y colecciones de aplicaciones, pero *ninguno* me deja en el prompt de Basic.
O se cuelgan o auto-arrancan -banghead
Mejor incluso si alguien tuviera una instalación en Windows de un emulador que le funcione con discos,
agradecería que subiera un ZIP con el contenido de dicha carpeta.

Con lo simple que es utilizar el XRoar, el VCC e incluso el MAME todos ellos con discos sin el menor problema.
Pero este maldito FM-7 no colabora lo más mínimo -507
saludos
pere

Yo me estoy pegando con el emulador, a ver si consigo escribir en los discos desde el BASIC (al menos para empezar)
Me estoy mirando los comandos del Basic de MS, pero creo que voy a echar un vistazo al BASIC del FM aunque esté en "tanaka", a ver si puedo acceder a los discos.
El acceso a cinta está claro, es facil.
Pero el acceso a discos, parece ser que se puede acceder a archivos, abrirlos y escribirlos y cerrarlos (me recuerda un poco al comportamiento de los archivos en C)
Lo del disco en blanco accesible desde el BASIC voy a porneme hoy. Ayer también me pasó lo mismo. Escribiendo FILES para sacar la lista de archivos, también se me colgaba.
Voy a buscar un disco que creo que es CP/M junto con el BASIC. Igual con ese tenemos el acceso al disco desde el BASIC. En vez de lanzar el BASIC desde la ROM, lanzarlo desde un disco de CP/M (Bueno, creo que es el FLEX)
Si consigo avanzar algo, lo comunico.


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