NES 模拟器开发教程 06 - CPU BUS

API

之前讲过 NES 有 CPU 和 PPU 两条总线，总线使 CPU 或 PPU 具备了与其他模块通信的能力，所以设计 CPU 之前首先需要设计 CPU 总线，好在它并不复杂，不管是 CPU 还是 PPU 总线，只需要 读 和 写 两个接口

export interface IBus {
  writeByte(address: uint16, data: uint8): void;
  writeWord(address: uint16, data: uint16): void;
  readByte(address: uint16): uint8;
  readWord(address: uint16): uint16;
}

这里设计区分了 byte 和 word 主要是为了调用的时候方便，其实 word 的 api 完全可以用 byte 的 api 进行封装，比如：

public readWord(address: uint16): uint16 {
  return (this.readByte(address + 1) << 8 | this.readByte(address)) & 0xFFFF;
}

实现

在 NES 模拟器开发教程 01 - NES 系统结构 中，已经介绍过了 CPU 内存映射。CPU BUS 的实现，就是根据内存映射去读写不同的硬件

export class CPUBus implements IBus {
  public cartridge: ICartridge;

  private readonly ram = new Uint8Array(2048);

  public writeByte(address: uint16, data: uint8): void {
    if (address < 0x2000) {
      // RAM
      this.ram[address & 0x07FF] = data;
    } else if (address < 0x6000) {
      // IO Registers, 暂时不实现
    } else {
      // Cartridge
      this.cartridge.mapper.write(address, data);
    }
  }

  public writeWord(address: uint16, data: uint16): void {
    this.writeByte(address, data & 0xFF);
    this.writeByte(address + 1, (data >> 8) & 0xFF)
  }

  public readByte(address: uint16): uint8 {
    if (address < 0x2000) {
      // RAM
      return this.ram[address & 0x07FF];
    } else if (address < 0x6000) {
      // IO Registers, 暂时不实现
      return 0;
    } else {
      // ROM
      return this.cartridge.mapper.read(address);
    }
  }

  public readWord(address: uint16): uint16 {
    return (this.readByte(address + 1) << 8 | this.readByte(address)) & 0xFFFF;
  }
}

初始化

Cartridge 和 CPU BUS 都实现后，需要在 Emulator 构造函数中初始化：

const cartridge = new Cartridge(nesData, new Uint8Array(8192));
const cpuBus = new CPUBus();

cpuBus.cartridge = cartridge; // 将 Cartridge 和 CPU BUS 关联起来

这样初始化之后，就可以通过 CPU BUS 读取总线上的任意数据了，例如读取 RESET 中断向量指向的地址：

const resetAddress = cpuBus.readWord(0xFFFA);