Видеопроцессор (VDP), используемый в большинстве компьютеров MSX 2 и MSX 1.5.

Разрешения прогрессивной развертки:

Разрешение чересстрочной развертки:

Аппаратно–реализованные функции:

• Чтение и установка точки
• Поиск цвета в строке (влево/вправо, с установкой условия поиска: если равно, если не равно)
• Линия
• Заполнение прямоугольной области (с указанием цвета)
• Копирование (и быстрое копирование) заданной прямоугольной области видеопамяти
• Пересылка данных из (в) прямоугольной области видеопамяти, через ЦП
• Применение логических операций (NOT, AND, OR, XOR, ID), для указанных выше функций.

Yamaha_V9938_MSX-Video Technical Data Book (1985-08).pdf

На основе V9938 MSX-VIDEO Technical Data Book Programmer’s Guide (переписано и отредактировано Евгением Бричковым):

• редакция 1.01d от 2020-09-06
• редакция 1.01e от 2022-03-13 (отличия в страницах: 3, 25, 28, 29, 33, 34, 37, 38, 41, 42, 46, 49, 54, 58, 62)
• редакция 1.01f от 2022-06-21 (отличия в страницах: 3, 16, 21, 72, 79, 82, 108)
• редакция 1.01g от 2024-04-05 (отличия в страницах: 17, 42, 45, 46)

оригинал

Выражаем огромную благодарность Dolphin_Soft за помощь в переводе, исправлении и дополнении этих материалов.

V9938 имеет 4 порта: порт 0 – порт 3; номер порта выбирается адресными строками VDP A0 и A1. В таблице ниже также показано распределение адресов портов для MSX–совместимого компьютера.

Есть два способа передачи данных в регистры управления (с R0 по R46).

Последовательно выведите данные и номер регистра в порт 1. Порядок чтения и записи при работе с портами VDP очень важен, поэтому вы должны иметь в виду, что этот порядок может быть потенциально прерван процедурой прерывания ЦП, которая может писать или читать данные портов VDP и таким образом, нарушать правильную последовательность. Поэтому используйте режим DI (запретить прерывания) в начале и EI (разрешить прерывания) в конце цикла работы с VDP (подробнее об этом здесь).

Байт данных записывается первым (биты D0–D7), а номер регистра записывается после байта данных (биты R0–R5). Если между этими двумя операциями произойдет прерывание, связанное с операциями VDP, это может привести к непредсказуемым результатам.

Установите номер регистра в регистр R17, используя прямую адресацию, а затем отправьте данные в порт 3. Старший бит значения, записанного в регистр R17 (AII), управляет автоинкрементом номера регистра. Если этот бит установлен, после каждой записи данных, номер регистра управления инкрементируется; в противном случае, значение номера регистра управления, указанного в регистре R17 остаётся неизменным. Режим автоинкремента полезен для последовательного заполнения регистров управления VDP.

Примечание: данные в R17 не могут быть изменены косвенной адресацией.

Чтобы установить данные в регистры палитры (от P1 до P15), вы должны сначала установить номер регистра палитры в регистре R16 (указатель адреса цветовой палитры), а затем записать два байта данных (в определенном порядке) в порт 2. Каждый цвет состоит из 3—х наборов по 3 бита для красного, зелёного и синего составляющих цвета (значение 0…7).

Примечание: После записи двух байт данных в порт 2 номер регистра палитры (указатель) в R16 автоматически увеличивается.

Чтобы прочитать регистры состояния (от S0 до S9), вы должны сначала установить номер регистра в R15 (указатель регистра состояния), а затем прочитать данные из порта №1.

К VDP можно подключить видеопамять размером 128 Кбайт плюс расширение VRAM объемом 64 Кбайта. карта памяти показана ниже.

Для доступа к памяти используйте следующий порядок действий:
1. Выберите нужную область памяти (видео память (VRAM) или расширение VRAM).
2. Установите счетчик адреса (биты A16…A14).
3. Установите счетчик адреса (биты A7…A0).
4. Установите счетчик адреса (биты A13…A8) и укажите, какой будет следующая команда чтение или запись данных.
5. Выполните чтение/запись данных в память.

Шаг 1: Выбор нужной области памяти (видео память (VRAM) или расширение VRAM)
Программы обычно пользуются видеопамятью,​ поэтому повторный выбор области памяти требуется редко. Это бывает нужно, если вашей программе потребуется доступ к расширению ОЗУ. После выполнения необходимых операций с расширением ОЗУ убедитесь,​ что вы снова выбрали видеопамять (VRAM).

Шаг 2: Установка счетчика адреса (биты A16…A14)
VDP может логически адресовать 128 Кбайт в диапазоне адресов 0x00000–0x1FFFF через 17 бит адреса, задаваемые через A16…A0. На этом шаге мы устанавливаем биты A16…A14, записывая их в R14 (регистр базового адреса доступа к VRAM).

Шаг 3: Установка счетчика адреса (биты A7…A0)
Установите младшие восемь бит A7…A0 счетчика адресов, записав данные в порт 1.

Шаг 4: Установка счетчика адресов (биты A13…A8) и режима работы порта 1
Установите оставшиеся шесть бит A13…A8 счетчика адресов, записав данные в порт. Также следует указать, какая операция с памятью будет выполняться — чтение или запись. Это очень важно, так как если вы укажете, что следующей операцией будет «чтение», VDP предварительно выберет значение из памяти (заданное ранее заданным адресом) и будет готов к чтению данных от ЦП. Если вы этого не сделаете и не выдадите команду чтения, VDP может не получить достаточно времени для чтения данных из VRAM, а ЦП может получить недопустимые данные.

Если вы укажете, что следующей командой будет «запись», тогда VDP не будет выполнять предварительную выборку я вместо этого будет ожидает запись.

Шаг 5: Чтение или запись данных в память
Важно знать, что после каждой операции чтения или записи данных порта 0 счетчик адресов увеличивается. Это очень полезно, когда вам нужно последовательно читать или записывать в память. Однако вы должны следить за временем, чтобы у VDP было достаточно времени для записи кэшированных данных или чтения запрошенных данных. Пожалуйста, обратите внимание на временные задержки.

Эти регистры только для чтения и используются для получения данных о текущих статусах VDP.

Вышеупомянутые регистры S3…S6 содержат информацию о координатах положения столкновения спрайтов, положения светового пера или относительного движения мыши.

Регистр используется при выполнении команд «POINT» и «VRAM to CPU» и содержит данные VRAM.

Когда команда поиска выполняется и кодированный цвет был обнаружен (см. S2), этот регистр содержит его координату X.

Регистры VDP находятся в диапазонах: от 0 до 23 и от 32 до 46.

При отображении информации на экране VDP использует цвет, спрайты и другую информацию из видеопамяти. Важно установить правильные начальные адреса таких структур в VRAM путем записи в указанные регистры базовых адресов таблиц.

Примечание: Важно, чтобы неиспользуемые биты были установлены в 0.

∗ В режиме SM2 спрайтового движка, SAT так же указывает на SCT — Таблицу цветов спрайтов (спрайтовая окраска). Адрес SCT равен полному адресу SAT, минус 512 байт.

Регистры цвета используются для управления цветом текста и фона экрана, миганием и другими функциями.

В режиме Text2, если атрибуты для мигания установлены, цвет, установленный в этом регистре R12 и в регистре R7, то текст отображается попеременно (мигает).

В режиме Text2 и в режимах от Graphic4 до Graphic7 две страницы могут попеременно отображаться (мигать). Для управления используете регистр R13.

Вышеуказанные значения регистров цветовой синхронизации устанавливаются при включении питания. Если все биты во всех трех регистрах установлены в 0, то цветной сигнал на выходе композитного видео будет отсутствовать. Если значения возвращаются к вышеуказанным значениям, VDP начнет генерировать нормальный сигнал цветовой синхронизации.

Регистры дисплея используются для управления положением изображения на экране.

Через R18 устанавливается горизонтальное и вертикальное смещения изображения на экране. Смотри таблицу ниже:

R23 устанавливает значение первой строки для отображения на экране. Размер виртуального экрана составляет 256 строк, размер видимого вертикального экрана может составлять 192 или 212 в зависимости от бита LN регистра R9. Установка в R23 значение, отличное от 0, может отображать не инициализированные части памяти, которые могут выглядеть как мусор. Отображение виртуального экрана выполняется циклически, это означает, что при увеличении значения в R23 верх виртуального экрана появляется внизу видимого экрана.

Примечание: В текстовых режимах Text1 и Text2, вертикальная прокрутка вместо видеобуфера прокручивает шаблоны внутри знакомест.

Пример использования регистра прокрутки:

Исходное изображение в режиме Graphic1	Адрес экрана, горизонтальная линия сканирования равна 256 точек, режим Graphic1, верхняя часть появляется снизу
Изображения “Auf Wiedersehen Monty”, являются собственностью Gremlin Graphics. Используется в здесь только в образовательных целях.

При разрешённых прерываниях вертикальной развертки, когда луч достигнет строки с номером, записанном в R19, произойдет вызов обработчика прерывания.

VDP создаёт прерывание, когда начинает отображать соответствующую строку развертки, если бит 4 (IE1) регистра R0 установлен в 1. Запишите значение в этот регистр R19, и когда VDP начнёт отображать указанную строку, он установит бит 0 (FH) регистра состояния S1 в 1.

Регистры доступа это регистры, которые используются для доступа к другим регистрам VDP или VRAM. Это регистры R14, R15, R16 и R17.

R14 содержит три старших бита адреса доступа к VRAM. Во всех режимах, кроме Graphic1, Graphic2, MultiColor и Text1, если из–за автоинкримента адреса в битах A13…A0, есть флаг переноса из бита адреса A13, значение в этом регистре R14 автоматически инкрементируется.

R15 указывает на соответствующий регистр состояния (S0…S9).

R16 указывает на соответствующий регистр палитры цветов (P0…P15), к которому необходимо получить доступ.

R17 это регистр, используемый для косвенного доступа к другим регистрам VDP. Он также имеет флаг автоинкремента (AII), который используется для автоинкремента номера регистра при обращении.

Такой механизм очень удобен для автоматического последовательного заполнения регистров данными. Например при использовании функций (см. ниже).

Регистры аргументов функции используются при вызове функции VDP. Подробности использования этих регистров будут рассмотрены ниже.

При обращении к этому регистру, происходит запуск указанной в нем функции с заданными аргументами в регистрах 32…45 или остановки выполнения текущей функции.

Примечание: При установке в режиме Text1 размера экрана 26.5 строк таблица макетов шаблонов (Pattern Layout Table) после адреса 0x003FF переходит снова к адресу 0, поэтому в нижней части экрана будет отображаться небольшой кусок верхней части экрана.

VDP(10)=130

Адрес таблицы знакогенератора задается регистром R4.

Шрифт, отображаемый на экране для каждого шаблона таблицы знакогенератора, состоит из 8 байт, при этом отображается 6 старших бит, а 2 младших бита не отображаются.

Байты шаблонов шрифта идут в таблице последовательно по 8 на символ. Таким образом, адрес нужного символа вычисляется как:

Пример таблицы знакогенератора приведен ниже:

Начальный адрес макета экранной страницы хранится в регистре R2.

Макет экранной страницы представляет собой текстовую страницу 40×24 (или 40×27 если бит LN регистра R9 установлен), которая является картой кодов символов, которые VDP во время отображения, аппаратно подставляет из таблицы знакогенератора.

Каждое место на экране содержит код (номер) шаблона из таблицы знакогенератора, отображаемого в соответствующем месте.

Адрес для изменения или считывания кода в нужной позиции макета экранной страницы, получается простым вычислением:

Схема распределения относительных адресов в макете экранной страницы приведена ниже:

Настройки цвета находятся в регистре R7. Биты TC3…TC0 определяют цвет ненулевых пикселей символа, заданных в таблице генератора шаблонов, биты BD3…BD0 определяют цвет прозрачных (или фоновых) пикселей.

Примечание: Цвет бордюров экрана в режиме Text1, всегда совпадает с цветом фона.

Каждая страница содержит своё определение шаблонов символов, и свой макет экрана:

Число строк задаётся битом LN регистра R9:

Организация таблицы генератора шаблонов такая же, как в режиме Text1.

Макет экранной страницы представляет собой карту экрана (для каждого изображения на экране). Каждая ячейка таблицы содержит код шаблона, отображаемого в соответствующем месте экрана. Эта таблица состоит из 80×24 байт, которые являются кодами (номерами) шаблонов из таблицы знакогенератора.

Адрес макета экранной страницы хранится в регистре R2, два младших бита регистра, всегда равны 1.

Схема распределения относительных адресов в макете экранной страницы приведена ниже:

Настройки цвета находятся в регистре R7. Биты TC3…TC0 определяют цвет ненулевых пикселей символа, заданных в таблице генератора шаблонов, биты BD3…BD0 определяют цвет прозрачных (или фоновых) пикселей.

Примечание: В режиме Text2, цвет бордюра всегда равен цвету фона.

Цвета текста и фона в области мигания определяются в R12.

Каждая позиция на экране имеет отдельный бит для атрибута мигания, и если этот бит установлен на 1, мигание будет применено к рисунку, помещенному в эту область в таблице макетов шаблонов. Начальный адрес таблицы задаётся в регистрах R3 и R10.

Структура таблицы цветов приведена ниже.

Поочередно будут отображаться цветовые коды, заданные в регистрах R7 и R12; Частоту мигания (время включения и выключения) можно задать через регистр R13.

Значения времени для NTSC рассчитываются по формуле:

Если длительность включения равна 15, а длительность отключения равна 0, атрибуты области мигания включены постоянно.

Пример распределения видеопамяти для режима Text2:

Каждый шаблон таблицы знакогенератора состоит из четырех цветовых блоков. Эти шаблоны имеют размер 8×8 для экрана размером 256×192 точек.

Для каждого блока A, B, C и D можно указать шестнадцать цветов. Для каждого шаблона используются два байта.

Для каждого шаблона предусмотрено четыре цветовых блока (8 байтов). Определенный цветовой блок используется для отображения в зависимости от координаты Y.

Адрес начала таблицы генератора шаблонов задаётся в регистре R4.

Макет экранной страницы представляет собой карту экрана (для каждого экрана), содержащую один байт для каждого местоположения экрана. Каждый байт определяет уникальный номер шаблона. Адрес макета экранной страницы храниться в регистре R2.

Цвет фона экрана, можно задать, указав значение в битах BD3…BD0 в регистре R7. Обратите внимание, что значения бит TC3…TC0 регистра R7 игнорируются.

Адрес начала таблицы атрибутов спрайта в задаётся в регистрах R5 и R11; адрес начала таблицы генератора спрайтов в регистре R6. Подробную информацию о спрайтах см. В разделе Sprite mode 1.

Пример распределения видеопамяти для режима MultiColor

Шрифт, отображаемый на экране для каждого шаблона таблицы знакогенератора, состоит из 8 байтов, при этом отображаются все 8 бит каждого байта.

Пример таблицы знакогенератора приведен ниже.

Макет экранной страницы представляет собой карту экрана (для каждого экрана), содержащую один байт для каждого местоположения экрана. В этой таблице есть 32×24 (767) ячеек, в которых могут отображаться определенные шаблоны. Каждый байт определяет уникальный номер шаблона. Адрес макета экранной страницы храниться в регистре R2 и соответствует ячейке (0, 0) с адресом 0, см. ниже.

Цвет фона экрана можно задать, указав значение в битах BD3…BD0 биты в регистре R7. Обратите внимание, что биты TC3…TC0 регистра R7 игнорируются.

Адрес начала таблицы цвета задаётся в регистрах R3 и R10.

— GreyWolf 2021-06-05 22:45 Эта таблица повторяет части таблицы по ссылкам

Размер таблицы цветов составляет 32 байта, каждый байт организован так же, как регистр R # 7 (FC - цвет переднего плана, BC - цвет фона). Шаблонам 0…7 присваивается первый цвет. из таблицы цветов шаблонам 8…15 назначается второй цвет из таблицы цветов и т.д., а шаблонам 0xF8…0xFF назначается 31-й цвет из таблицы цветов. Структура таблицы цветов представлены в таблице ниже.

Адрес начала таблицы атрибутов спрайта в задаётся в регистрах R5 и R11; адрес начала аблицы генератора спрайтов в регистре R6. Подробную информацию о спрайтах см. в разделе Sprite mode 1.

Пример распределения видеопамяти для режима Graphic1

∗ Режимы Graphic2 и Graphic3 идентичны, за исключением режима спрайтов.

∗ В режиме 212 строки (бит LN регистра R9 равен 1) дополнительные 20 строк используют продолжение соответствующих таблиц, которые могут перекрываться с другими функциональными таблицами.

В отличие от других режимов, в этом режиме экран разделен по вертикали на три части. Каждая часть имеет свою таблицу знакогенератора и таблицы цветов, но все они, одна за другой, используют одну и ту же таблицу макетов шаблонов. Структура экрана представлена ниже.

Шрифт, отображаемый на экране для каждого шаблона таблицы знакогенератора для каждой 1/3 экрана, состоит из 8 байтов, при этом отображаются все 8 бит каждого байта.

Адрес таблицы знакогенератора:

The pattern layout table is a map of the screen (per screen image). Every byte location of the screen contains code of the pattern displayed at respective location. This table has three 32*8 locations (upper, middle and lower) arranged consecutively where defined patterns can be displayed. Pattern layout table base address is stored in register R#2, and corresponds to the cell (0, 0) with address 0 in the picture below. Example of pattern generator table is provided below. Color table identifies color 1 (upper four bits) and color 0 (lower four bits) for every row of the pattern.

Пример таблицы знакогенератора приведен ниже.

Адрес начала таблицы цвета задаётся в регистрах R3 и R10.

You can set color of the margin of the screen (backdrop color) specifying BD3…BD0 bits in register R#7. Note that bits TC3…TC0 of R#7 are ignored.

Set the start address of the sprite attribute table in registers R5 and R11; set start address of the sprite pattern generator table in register R6. For details about sprites in Graphic2 mode, please refer to section Sprite mode 1; for details about sprites in Graphic3 mode, please refer to section Sprite mode 2

When VDP is set into 212 scan lines mode (LN bit is set to 1) it displays first 20 vertical lines from another, additional third (fourth third) of the pattern generator, color and pattern layout tables. These additional, fourth third parts tables, follow third parts tables, and may overlap other tables like sprite pattern and sprite attribute tables, causing the sprite artifacts on the screen in G2 mode. However, if table locations are set up properly using VDP base address registers, it is possible to use this additional space of 20*256 vertical pixels to full extent to display the image.

∗ В режиме 212 строки (бит LN регистра R9 равен 1) дополнительные 20 строк отображаются как пустые с цветной рамкой, невозможно отобразить что-либо в этом пространстве.

∗∗ В этом режиме доступна только половина от максимально возможного количества спрайтов — от 0 до 127. Спрайты с номерами 128-255 перекрывают таблицу макетов шаблонов (Pattern Layout Table).
In 212-line mode, if layout is left default as displayed, fourth thirds of these tables (pattern generator and pattern color) slip onto the tables following them causing incorrect image and/or artifacts.

The pattern layout table is a map of the screen (per screen image). Every byte location of the screen contains color codes for two dots. This is bitmap graphics mode, and there’s no pattern generator table.