👩‍✈️ 🔖 🤦🏽 गेम कंसोल stm32 📖 🍪 🔽

Stm32 के लिए कुछ शूटर; कैसे, क्यों, क्या हुआ।

प्रस्तावना

एक तरफ निशानेबाजों के "पुराने" स्कूल के प्रशंसक और दूसरी ओर एम्बेडेड-डेवलपर होने के नाते, मैं हमेशा सोचता था कि कैसे और क्यों उस युग के लेखक एक नई शैली को लागू करने में कामयाब रहे, जिसे बहुत "मामूली" हार्डवेयर पर पूरी तरह से नए दृष्टिकोण की आवश्यकता थी। और मैंने आधुनिक एमके पर आधारित समाधानों का उपयोग करके कुछ समान लॉन्च करने की कोशिश करने का फैसला किया - यहां नंगे-धातु और "मामूली" संसाधन हैं और एक शक्तिशाली डिबगिंग टूल (stm32, IMHO)। और इसलिए, मेरी पसंद stm32f769i खोज विकास बोर्ड पर गिर गई।

फिलहाल, केवल Keil MDK वातावरण (बूटलोडर, गेम्स) या आर्म-जीसीसी + मेक (बूटलोडर) का उपयोग करके असेंबली संभव है। वर्तमान में उपलब्ध पोर्ट - क्वेक I (+ mods), डूम (+ mods), ड्यूक नुकेम (+ mods), हेक्सेन, हेरिटिक। सभी संशोधनों के साथ, सूची में काफी विस्तार किया जा सकता है।

चलो शुरू करते हैं

इस लेख में मैं विशेष रूप से stm32f769i खोज के लिए गेम कंसोल बनाने के तरीके पर उनके कार्यान्वयन के मुख्य विचारों और सिद्धांतों को संक्षिप्त रूप से रेखांकित करने का प्रयास करूंगा। इसके अलावा, मैं विस्तृत तकनीकी विवरणों से बचने की कोशिश करूंगा, मैं आधुनिक एमके का उपयोग करने के लिए पाठक को दूसरे विकल्प से परिचित कराने के लक्ष्य का पीछा करता हूं। "गेम कंसोल" द्वारा - मेरा मतलब है कि मुख्य सॉफ़्टवेयर को अपडेट किए बिना "उपयोगकर्ता" एप्लिकेशन चलाने की क्षमता वाला एक स्वतंत्र उपकरण।

आर्किटेक्चर

चूंकि अंतिम कार्यान्वयन के लिए एमके फर्मवेयर को अपडेट किए बिना स्वतंत्र रूप से विभिन्न गेम चलाने की क्षमता की आवश्यकता होती है, इसलिए "बूटलोडर" के कुछ संस्करण के लिए एक आवश्यकता उत्पन्न हुई, इसलिए:

लोडर; स्मृति के साथ काम - एक आवेदन (खेल) की "स्थापना", लॉन्च।
चालक; सेवा एचएएल प्रणाली स्तर और संबंधित कार्य, एप्लिकेशन को एपीआई स्थानांतरित करें।
आवेदन; अंतिम प्रोग्राम बूटलोडर पर नियंत्रण वापस नहीं करता है।

1. बूटलोडर

यह IAP (इन-एप्लिकेशन-प्रोग्रामिंग) मॉडल पर आधारित है - एसटी-माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक से एक उदाहरण का उपयोग करने वाले ड्राइवर।

इस दृष्टिकोण की ख़ासियत यह है कि एमके बूट के विन्यास को बदलने की कोई आवश्यकता नहीं है।
बूटलोडर का पूरा "शरीर" मुख्य मेमोरी में है, और यह बदले में stm32f769i खोज का उपयोग "बॉक्स से बाहर" करने की अनुमति देता है।

इस स्तर की मुख्य कार्यक्षमता .bin फ़ाइल को पढ़ रही है, इसकी सामग्री को एमके मेमोरी में लिख रही है और नियंत्रण स्थानांतरित कर रही है। इस स्तर पर, मुख्य बिंदु प्रविष्टि बिंदु का पता और स्टैक पॉइंटर के पते को पढ़ना है, क्योंकि दूसरे की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि अनुप्रयोग नियंत्रण वापस नहीं करता है -
स्टैक साझा किया गया है और पॉइंटर को फिर से लिखने की आवश्यकता नहीं है। एक फ़ंक्शन के लिए एक पॉइंटर के माध्यम से कॉल भी किया जा सकता है। इस प्रकार, परिणाम एक "हाइब्रिड" लोडर होगा - इसका "ड्राइवर" भाग एप्लिकेशन की सेवा जारी रखता है, जबकि लोडर के संसाधन स्वयं अनलोड होते हैं।

2. चालक

ड्राइवर को एचएएल स्तर से ऊपर "आवरण" के रूप में बनाया जाता है, जो आवश्यक संसाधनों तक पहुंच प्रदान करता है - फाइल सिस्टम, डिस्प्ले \ मॉनिटर, ध्वनि, गेम कंट्रोलर / डिस्प्ले सेंसर। आगे के उपयोग के लिए, ड्राइवर एपीआई को "साझा मेमोरी" के माध्यम से एक पॉइंटर संरचना के रूप में प्रेषित किया जाता है - बूटलोडर और रिटर्न साइड दोनों के लिए आरक्षित मेमोरी का एक टुकड़ा। इस तरह के हेरफेर के लिए स्मृति लागत की आवश्यकता होती है, और शायद सबसे अच्छा समाधान SWI (सॉफ्ट-इंटरप्ट, svc कॉल) का उपयोग करना होगा, लेकिन इसके लिए, बदले में, आपको संदर्भ बदलने में सक्षम होना चाहिए - क्योंकि सभी कॉल को एक बाधा में नहीं संभाला जा सकता है। इसके अलावा, "साझा" मेमोरी का उपयोग उपयोगकर्ता के तर्कों को पारित करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, कंसोल के माध्यम से), इस सेक्शन के लिए नो-इनिट विशेषता जोड़ने के लिए एक शर्त हैयह उपयोगकर्ता एप्लिकेशन के आरंभ के समय रनटाइम-लाइब्रेरी के साथ इसे ओवरराइट करने से बचाएगा।

3. आवेदन

नतीजतन, आवेदन के निर्माण के समय आपको केवल एक चीज जानने की ज़रूरत है प्रोसेसर कोर की वास्तुकला है, एचएएल से कोई निर्भरता नहीं है, बाधित वैक्टर की कोई तालिका भी नहीं है, सभी अवरोधक लोडर द्वारा संसाधित होते हैं। परिणामस्वरूप एप्लिकेशन प्रोग्राम मेमोरी में बहुत कम जगह का उपयोग करता है - इस तथ्य के कारण कि कार्यक्षमता का हिस्सा बूटलोडर / ड्राइवर के साथ "संरक्षित" है, जो आपको SRAM डेटा क्षेत्र (आंतरिक रैम) में इसे स्थापित करने की अनुमति देता है। यह बदले में फ्लैश मेमोरी के लेखन चक्रों की संख्या को काफी कम कर सकता है और सामान्य रूप से डिबगिंग और निष्पादन प्रक्रिया को भी तेज कर सकता है। Minuses में से - डिबगिंग के समय, केवल बाहर से एप्लिकेशन को कॉल करना संभव है, उदाहरण के लिए, कंसोल से एक कमांड का उपयोग करके (COM पोर्ट ओवर एसटी-लिंक, वीकॉम), इसके लिए कमांड लाइन का बहुत सरलीकृत संस्करण उपयोग किया जाता है।

संसाधन:

लोडर , हॉल , ड्राइवर

विकास सुविधाएँ

याद

सबसे पहले मुझे एक बाहरी मेमोरी रिसोर्स (SDRAM) आवंटित करने की समस्या थी। यह इस तथ्य के कारण है कि कुछ गेम के लिए .bss सेक्शन के लिए अधिक मेमोरी की आवश्यकता होती है (ड्यूक नुक्म ~ 5.5mbytes)। इस तरह की मात्रा को रखने के लिए केवल sdram में संभव है, लेकिन क्योंकि एक ही मेमोरी का उपयोग बूटलोडर द्वारा अस्थायी डेटा - चित्र, ध्वनि, फ़ाइल सामग्री आदि को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है .., आवेदन शुरू होने से पहले ही आवश्यक है - यह मेमोरी के इस हिस्से के प्रबंधन को विभाजित करने का निर्णय लिया गया था - प्रत्येक तरफ अपना स्वयं का मॉलोक - मुक्त है। शुरू करने के बाद - ड्राइवर मॉलॉक के मुफ्त कार्यों के लिए पॉइंटर्स का उपयोग करता है, जो कि यदि आवश्यक हो, कॉल फ़ंक्शन के पैरामीटर के रूप में पारित किया जाता है। यही है, खेल शुरू करने के बाद, चालक सीधे एसडीआरएम से आवंटन नहीं कर सकता है।डी-कैश और आई-कैश के बारे में एक दिलचस्प तथ्य - बाहरी मेमोरी को संभालने की ख़ासियत के कारण - आपको शुरू करने से पहले दोनों लाइनों को बंद करना होगा, क्योंकि sdram को पुन: प्रारंभ किया गया है, सब कुछ ठीक होगा, लेकिन एक "लेकिन" है - आपको हमेशा कैश को अमान्य करना होगा, अन्यथा, डिफ़ॉल्ट रूप से यह सभी लाइनों की वैध स्थिति को संरक्षित करता है, जबकि कैश बंद होने पर उन्हें अंतराल में अधिलेखित कर दिया गया था।
एक अन्य विशेषता - सभी बूटलोडर डेटा को डीटीसीएम सेक्शन में रखा गया है, इससे मेमोरी का उपयोग करते समय कैश का उपयोग नहीं करने की अनुमति मिलती है (एमपीयू समान है) और परिणामस्वरूप - डीएमए के साथ काम करते समय जुटना समस्याओं को हल किया जाता है;
संयोजन में - सीपीयू -> डी-कैश -> मेमोरी <- डीएमए

ललित कलाएं

अधिकांश भाग के लिए, ये कई इमेज स्केलिंग फ़ंक्शंस (2x2, 3x3),
इनिशियलाइज़ेशन फंक्शन और पैलेट की लोडिंग हैं। मुख्य बिंदु फ़्रेम मेमोरी विशेषताओं का सही संकेत है (एमपीयू कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से प्रदर्शन किया गया है) - बूटलोडर के लिए यह "राइट-बैक, नो राइट आबंटेड" होगा, जैसे झिलमिलाहट प्रभाव को खत्म करने के लिए सिंगल-बफर मोड का उपयोग किया जाता है, जबकि एप्लिकेशन "राइट थ्रू, नो राइट आवंटित" का उपयोग करता है, जो उच्चतम एफपीएस (डूम ~ 28-40) प्राप्त करता है।

सभी मौजूदा गेम पोर्ट 8-बिट ग्राफिक्स के साथ काम करते हैं, लेकिन यह 16-बिट ट्रू-कलर मोड में स्विच करना भी संभव है (गेम के किनारे से संशोधन की आवश्यकता है)।
डीएमए 2 डी का उपयोग करके 8-बिट छवि को स्केल करना संभव है, लेकिन इस दृष्टिकोण ने भुगतान नहीं किया है - इसकी लागत ~ 1000 रुकावट है एक छवि को 640x480 पिक्सेल के अंतिम रिज़ॉल्यूशन के साथ संसाधित करने के लिए आवश्यक है, यह गेम में बहुत सारी कलाकृतियों को उत्पन्न करता है - व्यक्तिगत चित्र (स्प्राइट्स) बहुभुज) पूरी तरह से प्रदान नहीं किया जाएगा, क्योंकि इस स्थिति में, गेम में संपूर्ण रेंडरिंग प्रक्रिया स्क्रीन स्केच के समानांतर होगी।

ध्वनि

यह भाग एक साधारण सॉफ्टवेयर 16-बिट, 16-चैनल मिक्सर के रूप में एसटी-माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक से उदाहरणों के आधार पर बनाया गया है, I2S नियंत्रक का भी उपयोग किया जाता है। फिलहाल, अपने बीच ऑडियो प्रारूपों को परिवर्तित करने का कोई तरीका नहीं है - यह हिस्सा आवश्यकताओं के आधार पर खेल स्तर पर लागू किया जाता है। ड्यूक नुकेम, मेरी राय में, ध्वनि के साथ काम करने के लिए उपयोगिताओं का सबसे अमीर सेट है, जिसमें शामिल हैं और reverb।

दर्ज

जॉयस्टिक ड्राइवर को usb-hid क्लास (वास्तव में, गेमपैड को कंप्यूटर माउस के रूप में परिभाषित किया जाएगा) का उपयोग करके बनाया गया है। डिस्प्ले सेंसर - गेमपैड की तरह, घटनाओं को प्रसारित करने के लिए एक ही चैनल का उपयोग करता है, और यह एक अत्यंत असुविधाजनक बात है।

खेल

कयामत

Stm32doom पोर्ट को एक आधार के रूप में लिया गया था ,
साउंड सपोर्ट जोड़ा गया, नवीनतम चॉकलेट कयामत परिवर्तनों के साथ पैच किया गया , PrBoom से Killough के कारण कुछ सुधार जोड़े गए। खेल आपको चॉकलेट कयामत के लिए उपलब्ध सभी संशोधनों और मानचित्रों का उपयोग करने की अनुमति देता है, जिसमें शामिल हैं खेल के 3DO और PS1 संस्करणों से दृश्य और ध्वनि जोड़े गए। ग्राफिक्स ऑप्टिमाइज़ेशन को जोड़ा गया है - बनावट रेंडरिंग का रिज़ॉल्यूशन दूरी पर निर्भर करता है, समाधान अलग-अलग स्थानों पर ऐसा होता है - प्रति सेकंड + 3-7 फ़्रेम का लाभ। उपलब्ध। नवीनतम संस्करण "पारदर्शी" स्प्राइट्स के लिए समर्थन भी जोड़ता है - सब कुछ पैलेट तत्वों के संयोजन की उत्पन्न तालिका पर आधारित है - कुछ इसी तरह का उपयोग क्वाक II और बिल्ड इंजन पर आधारित खेलों में किया जाता है। खेल incl। संशोधनों को पूरी तरह से पूरा किया जा सकता है।

संसाधन:

stm32doom , 3DO कयामत , चॉकलेट कयामत , वर्तमान संस्करण

ड्यूक नुकेम

चॉकलेट ड्यूक पोर्ट पर आधारित है । खेल के स्रोत कोड को पूरी तरह से समझने का समय नहीं था, इसलिए सब कुछ "जैसा है" रहा, केवल मामूली दोष तय किए गए थे। पोर्ट आपको आधिकारिक रूप से चलाने की अनुमति देता है और काफी संशोधन नहीं करता है - परमाणु संस्करण, परमाणु सर्दियों, आदि ...
नोट - फिलहाल, मौजूदा दोषों के कारण खेल के किसी भी एपिसोड को पूरी तरह से पूरा नहीं किया जा सकता है।

संसाधन:

चॉकलेट ड्यूक , वर्तमान संस्करण

क्वेक आई

दुर्भाग्य से, मूल रिपॉजिटरी का लिंक संरक्षित नहीं था और मुझे यह नहीं मिल रहा है,
पोर्ट को एसडीके भूकंप के नाम से अंजाम दिया गया था। सुविधाओं में से, यह एक क्लाइंट-सर्वर आर्किटेक्चर की उपस्थिति पर ध्यान देने योग्य है, एक बहुत ही "ग्लूटोनस" स्टैक (~ 700kb) जिसके कारण पहली बार बहुत सारी रोचक परिस्थितियां उत्पन्न हुईं (आर्मक वास्तव में इसके उपयोग की निगरानी नहीं करता है), संरेखण के साथ व्यापक समस्याएं - शायद यह चिंताएं केवल संकलक का आर्मक, लेकिन लगभग हर जगह जहां संरचना का एक तत्व है जो आकार में एक बाइट से बड़ा है - आपको बाइट को पढ़ने / लिखने के लिए रैपर फ़ंक्शन का उपयोग करने की आवश्यकता है अन्यथा हार्ड-फ़ॉल्ट अपवाद। खेल बहुत अच्छा है "जा रहा है", एक औसत एफपीएस ~ 15 के साथ। कई एपिसोड भी पूरे कठिनाई स्तर पर कम या ज्यादा सहज ही पूरे किए जा सकते हैं :)

संसाधन:

वर्तमान संस्करण

हेक्सेन, हेरिटिक

अधिकांश भाग के लिए, वे डूम इंजन को विरासत में लेते हैं, इसलिए पोर्टिंग के दृष्टिकोण से, वे लगभग समान (IMHO) हैं। हेक्सेन में चयनित स्थान पर गेम को शुरू करने की क्षमता को जोड़ा, गेम पूरी तरह से पूरा नहीं किया जा सकता है।

संसाधन:

हेक्सेन stm32 , विधर्मी stm32

परिणाम

कयामत , ड्यूक Nukem , भूकंप

आपका ध्यान के लिए धन्यवाद।

गेम कंसोल stm32