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Z80
Simulador
xsetaseta@gmail.com
Después de haber programado un ensamblador y un desensamblador de
procesador Z80, el siguiente paso era crear un simulador.
El entorno de trabajo es Debian 10, y como base para la
representación gráfica la librería SDL, y programación en C.
Para entender lo que es un simulador de un Z80, es un intérprete de
cada uno de los códigos de tiene el Z80.
Por ejemplo:
LD A,B
Corresponde al opcode 78 en hexadecimal o en
decimal 120
El intérprete lo que hace es:
alu=bc.b.h;
af.b.h=alu;
Incrementa el contador de programa y vuelve a buscar la siguiente
instrucción para ejecutarla.
En este caso la orden es bastante simple, pero existen otros opcode
(código de operaciones) que son mas complejas.
En el caso de:
INC A
Debe comprobar los diferentes flags, como puede ser el Z (si
resultado es cero).
Como no quería hacer un emulador perfecto, es bastante complicado,
no he incluido el contador de tiempos de cada operación.
Tampoco has he diseñado para que sean rápida la interpretación del
código.
No es un simulador bueno, simplemente un simulador para los que
empiezan a aprenden con el Z80.
El programa tiene bastantes argumentos de entrada.
./sima file.bin -t
0 -vi 300 -p1 -p2 -port 0 -nmi
-int -me -sp
El primero y único imprescindible es el fichero binario, fichero de
programa.
-t 0 ,tiempo entre operaciones, si no se especifica es cada
segundo, pero si se tienen interrupciones puede que se generen
interrupciones continuamente sin ejecutar ningún programa. El tiempo
mas rápido es
-t 0.
-vi 300 , tiempo entre actualizaciones de gráficos, si es
pequeño puede que no tenga el ordenador tiempo para el emulador,
depende del programa que estemos probando.
-nmi , genera interrupciones no enmascarables cada 1 segundo.
-int , genera interrupciones enmascarables cada 0.1
segundo.
-me 1000 , visualiza posiciones de memoria en la dirección
1000.
-sp 4000 , visualiza posiciones de memoria de
registro SP posición 4000.
-port 0 ,visualiza valor del puerto 0.
-p1 y
-p2 , visualiza en consola la secuencia de
ejecución de las operaciones, y los valores de los registros. Es muy
útil en depuración.
Debemos tener cuidado con la depuración y las interrupciones, pueden
entrar en bucle si los tiempos se solapan.
Ejemplo de un programa sencillo.
/ejemplo.asm
;./sima file.bin -p1
org &0
#empezar
ld a,&4
#bucle
dec a
jr nz,#bucle
jr #empezar
end
|
./ensam
ejemplo.asm
Ensamblador corez80 V3
=======================
--- Preprocesador ---
--- Fin preprocesador ---
Num NEMOS= 698
--- Paser 0 ===Ensamblador===
_FIN__Parser 0
--- Paser 1 ===Ensamblador===
001
/ejemplo.asm
002 ;./simaV2
file.bin -me 16384
-t 1 -nmi -vi 100
003
/seta43
004
005 ORG
&0
00000_______ORG_0
006
#EMPEZAR
007 LD
A,&4
00000_ 062 004
008
#BUCLE
009 DEC
A
00002_ 061
010 JR
NZ,#BUCLE
00003_ 032 253
011 JR
#EMPEZAR
00005_ 024 249
012
END
00007__FIN__Parser 1
==Variables== NUM=1
00-#EMPEZAR=0
01-#BUCLE=2
Salvando codigo en fichero
file.bin SIZE=7
|
./sima
file.bin -p1
00000 062 LD A
n
PC=0000 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=04 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P0
00002 061 DEC
A
PC=0002 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=03 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P1
00003 032 JR
NZ,-3
PC=0003 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=03 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P1
00002 061 DEC
A
PC=0002 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=02 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P0
00003 032 JR
NZ,-3
PC=0003 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=02 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P0
00002 061 DEC
A
PC=0002 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=01 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P0
00003 032 JR
NZ,-3
PC=0003 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=01 IX=0000
IY=0000 S0Z0C0P0
00002 061 DEC
A
PC=0002 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=00 IX=0000
IY=0000 S0Z1C0P1
00003 032 JR
NZ,-3
PC=0003 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=00 IX=0000
IY=0000 S0Z1C0P1
00005 024 JR
-7
PC=0005 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=00 IX=0000
IY=0000 S0Z1C0P1
00000 062 LD A
n
PC=0000 SP=0000 BC=FFFF DE=FFFF HL=FFFF A=04 IX=0000
IY=0000 S0Z1C0P1 |
Este es el programa mas sencillo que se puede crear, sin
interrupciones ni llamadas a rutinas donde no se hace uso de SP.
Para salir de la emulación debemos pulsar ESC en la interface
gráfica, parará la emulación, y con la tecla Q saldremos del
programa.
La definición de gráficos de las fuentes, las he sacado del
Spectrum.
Cuando se esta emulado, si se pulsa cualquier tecla, el emulador
coloca el código ASCII en el puerto 0 del emulador.
La representación gráfica se hace en dos modos a la vez:
-modo carácter 2x16 caracteres.
-modo gráfico , gráfico de 128x128 puntos.
La representación gráfica se hace a partir de la dirección 16384.
He creado varios programas de ejemplo para demostrar el
funcionamiento del programa.
Se pueden ver su funcionamiento en el siguiente vídeo:
VIDEO
No es el mejor simulador del Z80, pero he de reconocer que me lo he
pasado bien.
He tenido que volver aprender ensamblador del Z80, el ensamblador
siempre es duro, y tienes que cambiar muchos malos hábitos de otros
lenguajes.
Como no estoy habituado al ensamblador, he intentado en algunas
funciones guardar todos los registros antes de hacer una llamada
CALL , pero esto produce una ralentización del programa.
Existen personas que son muy hábiles en este lenguaje y hacen cosas
increíblemente rápidas y buenas, yo no soy de esos ;).
Para emular el Spectrum, debemos
crear un emulador del Z80, en esta página describen bastantes
emuladores:
https://magazinezx.speccy.org/03/emulacion.html
También para el ordenador Amstrad CPC existen muchos emuladores
del Z80
https://auamstrad.es/software/guia-emuladores-amstrad-cpc/
Los emuladores que me han sorprendido son:
FUSE .-
Para muchas plataformas.
ZXBaremulator
es el primer emulador del ZX Spectrum para la Raspberry PI.
Bacteria. -El
emulador mas pequeño escrito en ensamblador.
Lista de códigos de operación del Z80
opcodes.txt
z80_code.txt
Espero que sea un principio para que realicéis vuestro propio
simulador.
PROGRAMAS
Saludos.
Juan Galaz
Bibliografía:
http://www.z80.info/decoding.htm
https://espamatica.com/
http://map.grauw.nl/resources/
https://magazinezx.speccy.org/03/emulacion.html
https://github.com/jsanchezv
https://auamstrad.es/software/guia-emuladores-amstrad-cpc/
