Zinc64

** 注意：zinc64 crate 已重命名为 zinc64-emu **

概述

zinc64 是一个包含“电池”的 Commodore 64 模拟器工具包，但可替换。它设计为独立使用或作为构建新模拟器的库。设计理念允许每个组件被替换为不同的实现。因此，特别考虑了在不耦合的情况下建模芯片之间的交互。

它实现了 MOS 6510 CPU、MOS 6526 CIA、MOS 6581 SID、MOS 6567/6569 VIC 芯片组以及 C64 可用的各种设备和外围设备。

故事

zinc64 是作为学习 Rust 和更详细地探索 Commodore 64 硬件的一个练习开始的。大约在 2016 年中旬，我需要满足我的 8 位怀旧情绪，所以我买了一台可用的 Commodore 64（实体版本），并开始组装将软件加载到其上的各种附件。不久，我就买了一本 C64 程序员参考指南，其余的就是历史了。

2019 年将带来对改进的 SDL 端口的支持，包括控制台支持和裸机环境，特别是裸机 Raspberry Pi 3 端口。请参阅 zinc64-rpi 以获得早期预览。

设计

功能 std

zinc64-emu crate 可以在没有标准库的情况下工作，例如在裸机环境中。要在 #[no_std] 环境中使用 zinc64-emu，请使用

[dependencies]
zinc64-emu = { version = "0.8.0", default-features = false }

可扩展性

可以通过提供自定义 core::ChipFactory 特征实现来替换模拟器组件。core::ChipFactory 特征的默认实现是通过 system::C64Factory 完成的。芯片工厂对象被传递给提供核心模拟器功能的 system::C64 组件。

以下是如何一起使用这些组件的示例

    let config = Rc::new(Config::new(SystemModel::from("pal")));
    let chip_factory = Box::new(C64Factory::new(config.clone()));
    let mut c64 = C64::new(config.clone(), chip_factory).unwrap();
    c64.reset(true);

用于模拟系统操作的四个核心特征是 Chip、Cpu、Mmu 和 Addressable。

/// A chip represents a system component that is driven by clock signal.
pub trait Chip {
    /// The core method of the chip, emulates one clock cycle of the chip.
    fn clock(&mut self);
    /// Process delta cycles at once.
    fn clock_delta(&mut self, delta: u32);
    /// Handle vsync event.
    fn process_vsync(&mut self);
    /// Handle reset signal.
    fn reset(&mut self);
    // I/O
    /// Read value from the specified register.
    fn read(&mut self, reg: u8) -> u8;
    /// Write value to the specified register.
    fn write(&mut self, reg: u8, value: u8);
}

/// CPU is responsible for decoding and executing instructions.
pub trait Cpu {
    ...
    /// The core method of the cpu, decodes and executes one instruction. Tick callback is invoked
    /// for each elapsed clock cycle.
    fn step(&mut self, tick_fn: &TickFn);
    // I/O
    /// Read byte from the specified address.
    fn read(&self, address: u16) -> u8;
    /// Write byte to the specified address.
    fn write(&mut self, address: u16, value: u8);
}

/// Represents memory management unit which controls visible memory banks
/// and is used by CPU to read from and write to memory locations.
pub trait Mmu {
    /// Change bank configuration based on the specified mode.
    fn switch_banks(&mut self, mode: u8);
    // I/O
    /// Read byte from the specified address.
    fn read(&self, address: u16) -> u8;
    /// Write byte to the specified address.
    fn write(&mut self, address: u16, value: u8);
}

/// Addressable represents a bank of memory.
pub trait Addressable {
    /// Read byte from the specified address.
    fn read(&self, address: u16) -> u8;
    /// Write byte to the specified address.
    fn write(&mut self, address: u16, value: u8);
}

由于除 Cpu 和 Mmu 之外的所有系统组件都实现了 Chip 特征，芯片与其他组件之间的交互仅限于并通过共享 I/O 线/引脚来处理，这些 I/O 线/引脚提供给芯片构造函数。这允许芯片的实现相互解耦。

状态

路线图

• v0.9 - rpi 端口
• v0.10 - 软盘支持

入门指南

1. 安装Rust编译器或按照以下步骤操作：https://rust-lang.net.cn/en-US/install.html.

    curl https://sh.rustup.rs -sSf | sh
   

2. 克隆此存储库。

    git clone https://github.com/digitalstreamio/zinc64
   

   或下载为zip存档

    https://github.com/digitalstreamio/zinc64/archive/master.zip
   

3. 构建模拟器。

    cd zinc64
    cargo build --release --all
   

4. 运行模拟器。

    ./target/release/zinc64
   

   或启动程序

    ./target/release/zinc64 --autostart path
   

Windows注意事项

1. 安装Microsoft Visual C++ Build Tools 2017。选择Visual C++构建工具工作负载。

2. 安装SDL2开发库。

3. 将所有SDL2库文件从

    SDL2-devel-2.0.x-VC\SDL2-2.0.x\lib\x64\
   

   复制到

    C:\Users\{Your Username}\.rustup\toolchains\stable-x86_64-pc-windows-msvc\lib\rustlib\x86_64-pc-windows-msvc\lib
   

4. 从

    SDL2-devel-2.0.x-VC\SDL2-2.0.x\lib\x64\
   

   复制SDL2.dll到zinc64项目目录

调试器

要启动调试器，使用'-d'或'--debug'选项运行模拟器。可选地，您可以使用'--debugaddress'绑定到特定地址。

    ./target/release/zinc64 --debug

要连接到调试器，使用telnet连接到调试器使用的地址和端口。

    telnet localhost 9999

调试器命令和语法模仿Vice模拟器。要查看可用命令列表，在调试会话中输入

    help

或要获取特定命令的帮助

    help <command>

Radare2

从版本0.3开始支持radare2。要启动带有RAP服务器支持的模拟器，运行

    ./target/release/zinc64 --rap 127.0.0.1:9999

并连接到

    radare2 -a 6502 -d rap://localhost:9999/1

示例

我包含了一些Kick Assembler的示例，我用这些示例测试了模拟器的各个组件。它们可以在存储库的bin文件夹中找到，并使用模拟器的自动启动选项启动。

    ./target/release/zinc64 --autostart bin/SineAndGraphics.prg

测试

使用Klaus2m5功能测试帮助进行了CPU验证，用于6502处理器

    ./target/release/zinc64 --binary bin/6502_functional_test.bin --offset=1024 --console --loglevel trace

键盘快捷键

致谢

• 感谢Commodore社区构建了一个标志性的8位机器
• 感谢Rust开发者提供了一种不可思议的语言进行开发
• 感谢Rafal Wiosna将他对8位机器的热情传递给我 ;)
• 感谢Klaus Dormann提供的6502_65C02_functional_tests，没有它我将不知所措
• 感谢Dag Lem提供的reSID实现
• 感谢Christian Bauer提供的“MOS 6567/6569视频控制器（VIC-II）及其在Commodore 64中的应用”论文
• 感谢Peter Schepers提供的“各种模拟器文件格式介绍”
• 感谢c64-wiki.com为我提供了各种硬件组件的参考