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Controller&Format

Controller

本文讲述 NES 的输入设备，最为常见的就是手柄 joypad：

一般支持两个手柄，手柄 1 和手柄 2 分别映射到 CPU 的地址空间 0x4016 和 0x4017，我们可以从这两个寄存器读出手柄按键的状态，1 代表按下，0 表示弹起状态。

手柄的内部有个移位寄存器来存放这些键的状态，每次从 0x4016 读取的数据只表示一个键的状态，需要连续读取 8 次才能读取所有键的状态，8 个键的读取顺序如下所示：

$$A \rightarrow B \rightarrow Seclect \rightarrow Start \rightarrow Up \rightarrow Down \rightarrow Left \rightarrow Right$$

读取 Right 后，如果继续读会一直返回 1。

手柄内部有个 strobe，可以通过写 0x4016 来设置这个 strobe，如果设为 1，手柄会不停的将当前键的状态装载到移位寄存器，此模式下，CPU 读取键位状态会一直获取键 A 的状态。如果 strobe 设为 0，会停止装载键的状态，这个模式下连续读取 8 次就是我们想要的 8 个键的状态。

看个代码好理解些：

  LDA #$01      ; strobe 设为1，装载键的状态 
  STA $4016
  LDA #$00      ; strobe 设为0，停止装载
  STA $4016     ; tell both the controllers to latch buttons

  LDA $4016     ; player 1 - A
  LDA $4016     ; player 1 - B
  LDA $4016     ; player 1 - Select
  LDA $4016     ; player 1 - Start
  LDA $4016     ; player 1 - Up
  LDA $4016     ; player 1 - Down
  LDA $4016     ; player 1 - Left
  LDA $4016     ; player 1 - Right

  LDA $4017     ; player 2 - A
  LDA $4017     ; player 2 - B
  LDA $4017     ; player 2 - Select
  LDA $4017     ; player 2 - Start
  LDA $4017     ; player 2 - Up
  LDA $4017     ; player 2 - Down
  LDA $4017     ; player 2 - Left
  LDA $4017     ; player 2 - Right

NES 手柄的工作原理就是这样，很简单，不够写一篇哪，下面就说说 NES 文件格式：

Format

NES 文件最初是 Marat Fayzullin 为了他的 NES 模拟器而定义的一种文件格式，之后就一直沿用，只是有了些更新，来看看 NES 文件是怎样的：

iNES header

byte0-2，魔数字符串 “NES”，很多文件格式的开头都有这么一个标识，比如说 elf 文件，这里也一样的道理。

byte3，包含了值 0x1A，也是标识魔数的一部分

byte4，16KB 的 PRG 的数量

byte5，8KB 的 CHR 的数量

byte6，Rom control byte 1：

• bit0：0-水平镜像，1-垂直镜像
• bit1：是否有 RAM 映射到 0x6000-0x7FFF，这部分可用作存档
• bit2：是否存在 512 字节的 trainer，trainer 用于一些被修改过的游戏使其运行在不同的硬件上，比如说早期的一些 RAM 卡带，这里就要放置一些额外的兼容性代码，一般没有 trainer。
• bit3：此位置 1 会覆写 bit0，表示 four-screen mirroring
• bit4-7：mapper number byte 低 4 位，表示使用的哪种 mapper

byte7，ROM control byte 2：

• bit0-3，保留，全 0
• bit4-7，mapper number byte 高 4 位

byte8，8KB 的 RAM banks 的数量，主要是为了兼容前代的 ines 文件格式

byte9-15，保留，全 0

后面就是文件主题，如果有 trainer，那紧接着 header 的就是trainer，否则就是 PGR 和 CHR 紧跟其后。

NES 的文件格式就是这样，来看超级马里奥的例子，同样的直接使用 FCEUX 打开超级马里奥，截图如下所示：

然后再直接查看二进制文件：

byte0-3：0x4e, 0x45, 0x53, 0x1a 为 NES+0x1a

byte4：0x02，表示 16KB 的 PRG 有 2 个，说明 PRG 有 32KB

byte5：0x01，表示 8KB 的 CHR 有 1 个，说明 CHR 有 8KB

byte6-7：0x01，0x00，表示垂直镜像，mapper number 为 0

上述就是超级马里奥文件头的基本信息，可以与从 FCEUX 截的图做对比，发现是吻合的没问题。

好了本文就到这里，有什么问题还请批评指正。
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