SNES Homebrews erstellen + C-Einführung
fonte:https://circuit-board.de/forum/index.php/Thread/15087-SNES-Homebrews-erstellen-C-Einf%C3%BChrung/?postID=372512#post372512
Hallo zukünftige Homebrewentwickler,
Im Sommer habe ich eine Umfrage gestartet, ob Interesse an einer kleinen Einführung
in die Programmierung für Konsolen besteht. Gewonnen hat mit knapper Mehrheit 'C für's SNES'.
Ich kann vorweg nehmen, dass ich kein Programmierer bin und somit ist es nicht verwunderlich, wenn
sich hier der ein oder andere Fehler einschleicht.
Ein Programm auf dem SNES bekomme ich trotzdem programmiert, somit wird schon irgendwas am Ende dabei herumkommen.
Im Internet kann man zur Programmiersprache C, Unmengen an Tutorials, Einführungen und sogar ganze Bücher gratis finden.
Es besteht überhaupt kein Grund, sich selber mit solch einem dicken Schwarten aus der örtlichen Buchhandlung einzudecken.
Es ist auch weitaus einfacher als es sich mancheiner vorstellt. An der Uni lernt man sowas in ein paar Wochen im ersten
Semster. Die meisten Leute haben sich wahrscheinlich schon weitaus schwierigere Konzepte selber angeeignet.
Kurz gesagt, wer es geschafft hat durch die Mittelstufe zu kommen, für den ist C in seinen Grundzügen ein Kinderspiel.
Wer außerhalb dieser Einführung ein paar Randinformationen mehr benötigt, dem will ich zwei Links mit auf den Weg geben.
Eine einfache umfangreiche strukturierte Einführung:
openbook.galileocomputing.de/c_von_a_bis_z/
Eine Schnelleinführung für Hartgesottene:
c.learncodethehardway.org/book/
Ich kann und will hier einfach nicht so viel schreiben, wie in diesen ausführlichen Werken.
Es würde einfach zu viel Zeit kosten und vermutlich den Rahmen sprengen.
Momentan arbeiten wir im euirc/#retrotardation channel gerade etwas am 'snesoip-projekt'
github.com/mupfelofen-de/SNESoIP
Es wäre schön, wenn sich durch diesen Thread jemand angesprochen fühlen würde, dieses Projekt zu unterstützen.
Obwohl das snesoip bzw. dessen Firmware noch nicht fertig ist, gibt es bereits eine virtuelle version mit der Programmierer
Onlinespiele für das SNES testen und entwickeln können.
github.com/mupfelofen-de/SNESoIP/tree/testing/utils/vsnesoip
Hierbei handelt es sich um ein virtuelles Netzwerk-Joypad unter Linux, das man in seinen Emulatoren mappen kann.
-> tldr: bitte hier anfangen zu lesen
Vorraussetzungen:
Ein Computer!
Eigentlich egal ob Desktop/Notebook/Smartphone oder Tablet,
zumindest mit Android sollte es auch funktionieren. (Vorsicht aufwendig!) :>
Ab hier gibt's den Rest kostenlos:
Ein Texteditor:
Ich empfehle mindestens einen mit Syntaxhighlighting, um den Source besser lesen zu können.
Linux/Windows:
geany.org/
Windows:
notepad-plus-plus.org/
Einen Pixeleditor:
mtpaint.sourceforge.net/download.html
Alternativ kann man auch gleich zum integrated development environment (IDE) greifen.
Der Nachteil ist hierbei für Einsteiger, dass es relativ überladen und kompliziert wirkt, solange man noch nicht
mit allen Begrifflichkeiten etwas anfangen kann. Manche behaupten solche Programme seinen nur etwas für Fortgeschrittene und
Anfänger sollten erst später damit anfangen. Ich persönlich halte die Bedenken für überzogen. IDEs bieten viele Features, um sich
das Leben als Programmierer leichter zu machen.
eclipse.org/
Für unsere Zwecke reicht allerdings auch ein Editor vollkommen aus.
Als letztes verwenden wir noch eine sog. Toolchain bzw. Devkit.
code.google.com/p/pvsneslib/
Hierbei handelt es sich um eine Ansammlung von Supportprogrammen wie z.b. Konverter und Librariers, welche
uns einiges an Programmieraufwand abnehmen werden.
Auch die Compiler und Linker sind hier enthalten.
Ein Compiler wandelt den C Sourcecode in Maschienensprache um.
Auch die Programmiersprache Assembler braucht einen Compiler, die effiziente Programmierung rührt daher, dass
die Programmiersprache Assembler dem eigetlichen Maschienencode sehr ähnlich in Struktur und Ablauf ist.
Der Linker, bindet quasie alle Objekte zu einem ausführbaren Programm. (Naja ^^)
Gehen wir nun vor der Installation erst einmal grob darauf ein wie ein Programm auf einem PC eigentlich
funktioniert und danach vergleichen wir das mit dem SNES.
Dadurch soll uns ersichtlich werden, was die SNES Programmierung eigentlich von der "normalenProgrammierung
unter Windows/Linux unterscheidet.
Häufig hört man so plakative Sprüche wie Computer arbeiten intern nur mit Einsen und Nullen. Das ist nicht einmal auf
technischer Ebene richtig und eher etwas für Film und Fernsehen.
In der Realität werden eher potentiale gemessen und eine logische '1' ist evtl. +1v bis +1,5v und eine '0' -1v bis -1,5v.
Auch sind Computer nicht unfehlbar und werden ständig durch äußere Störeinflüsse, sogar bis hin zur kosmischen Strahlung
beeinflusst. Von Hardwaredefekten wie kaputtem Arbeitsspeicher einmal ganz abgesehen.
tomshardware.de/Speicherchips-…l-Patent,news-240660.html
Ein Prozessor beinhaltet ein Rechenwerk ein Steuerwerk und diverse Register über ein Bussystem ist er mit dem
Arbeitsspeicher in dem die Daten und Programme liegen, externem Speicher und dem Ein- und Ausgabeeinheiten verbunden.
Grob gesagt liegt der Machienencode auf der Festplatte/SSD/Diskette/USB-Stick vor und wird vom Betriebsystem, möchte man
ein Programm starten in den Arbeitsspeicher kopiert. Bei Bytecode-Programmen (.net-ILCODE/Java) oder auch Skripten wird
der maschienenlesbare Code durch eine sog. virtual machine oder einem sog. Interpreter dynamisch im Arbeitsspeicher zur
Laufzeit erschaffen.
Eine weitere Abstraktionsstufe bietet das Dateisystem (FAT32/NTFS/exfat/ext4 usw.), somit liegen unsere maschienenlesbaren
Bytes (8 Bit also 8x 1 oder 0) zu allem überfluss auch noch verteilt auf dem Datenträger und müssen vom Betriebsystem erst
wieder zusammengesetzt werden.
Theoretisch könnte man ein Programm, welches keine speziellen Betriebsystemeigenschaften nutzt mit dem entsprechenden
Dateiheader unter Linux oder Windows, ja sogar ganz ohne Betriebsystem auf dem Computer starten.
Ein Beispiel dafür ist der Linux Kernel, welcher auch zu Teilen aus C und Assembler besteht.
Liegt der Code erst einmal im RAM wird der sog. Program Counter PC dem Prozessor übergeben (der Punkt im Speicher, wo er
loslegen soll) und über das Bussystem, wandern die Daten aus dem Arbeitsspeichern in die Prozessorregister.
Der Prozessor verarbeitet den Code, schickt Daten zurück in den RAM usw.
(und eigentlich auch ein bisschen komplizierter und aufwendiger... daran wollen wir uns nun nicht aufhalten)
Das SNES hat kein Dateisystem und keine Festplatte, es besitzt jedoch genauso Arbeitsspeicher (Main RAM 128 kB) sowie
eine Central processing unit (CPU) (Ricoh 5A22, based on a 16-bit 65c816 core) und Bussysteme.
Da es sich nicht um eine x86 basierte CPU handelt brauchen wir auf unserem Computer einen sog. Cross Compiler.
Ein Cross Compiler erzeugt ausführbaren Code für eine andere Plattform als für diejenige auf der man sich gerade
befindet. (btw. es gibt auch auf x86 basierende Konsolen)
Dieser ist in unserer Toolchain/Devkit s.o. enthalten.
Das SNES hält auch kein Betriebsystem vor, somit müssen alle hardwarenahen Funktionen vergleichar mit dem Kernel mit
in userem Programm vorgehalten werden.
Diese Funktionen werden in unserer Library vorgehalten und werden je nach Bedarf zu teilen vom Compiler in unserem
SNES-Programm eingebettet. Etwas ähnliches passiert, wenn man seinen "normalenCompiler von dynamic auf static schaltet,
hierbei werden auch alle nötigen Librarys mit eingebettet, mit Ausnahme einiger Betriebsystemfunktionen natürlich.
Da es kein Dateisystem gibt, müssen unsere Sprites und Sounds auch in das sog. Rom-Image eingebunden werden.
Zugriff darauf, erhalten wird, indem wir mit Speicheroffsets arbeiten. Mehr dazu später, sobald wir die ersten Brocken
C Programmieren können und uns an's SNES wagen.
Auch lässt sich der Cartridge Space direkt Adressieren. :>
Übrigens arbeiten so auch manche Flashcarts. Da sie mit der Cartridge auch am Bussystem angeschlossen sind,
lassen sich bestimmte Adressen dazu nutzen z.B. Rückmeldungen an den FPGA oder CPLD zu geben.
Somit kann man die Geräte über Menüs anweisen Daten von der SD-Karte in den eingen SRAM zu kopieren.
In der Realität ist es auch gar nicht nötig, wie bei den modernen Betriebsystemen jedliche Funktionalitäten als
updatebare Programmbibliotheken vorzuhalten. So mancher Effekt wird direkt per Hardware realisiert.
Spätere Konsolen wie das N64 haben durch ihre gesteigerte Rechenleistung schon weitaus mehr abstrahieren können.
Dort gibt es aufwendige Bibliotheken und C-Compiler von Haus aus.
SNES Spiele wurden tatsächlich wohl mitunter als letzte Konsolengeneration komplett in Assembler programmiert. Das Devkit
welches wir nutzen wollen, ist mehr oder weniger eine nachträgliche Community-Lösung, welche für uns eine große
Erleichterung darstellt aber auch performance Einschränkungen bringt.
demnächst: Part II - Installation des Devkits.
bis dahin könnte ihr euch bereits für ein Betriebsystem und einen Editor oder IDE entscheiden.
Natürlich könnt ihr auch Rückfragen stellen. Ich bin Kritikfähig aber eigentlich interessiert mich das Feedback nicht
sonderlich, wir halten hier ja keine Schulreferate. Das läuft hier eher unter - Take it or leave it.
