GBA开发入门：做一个名叫Hello World的游戏

貌似这年头关于GBA开发的教程都快绝迹了。。。
本文是基于 https://www.cnblogs.com/BG5SBK/archive/2006/07/19/454224.html 的内容，对细节地方进行了再次整理
（其实上面的链接也是转载，但链接里面的真实原文链接早已失效，只剩下了转载的GBA教程。。。）
鉴于原文中提及的许多链接均已失效，我就挑些重点说一下

PS：博主的操作系统是win10 64位的，但是有一个VMware~
	于是在虚拟机里面装了一个Ubuntu和一个32位的Win7~
	Ubuntu比较容易安装，关于Windows的安装方法详见：https://blog.csdn.net/u012230668/article/details/81701893
	所以在下文的测试中我会在三个环境中跳来跳去~请不要介意。。。但所有实质性的内容都可以在win10系统内完成，请放心食用~
	另附此次项目的源代码：https://github.com/The-Third-Float/GBA/tree/master/HelloWorld

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1.关于GBA的一些背景知识

Game Boy Advanced(GBA)是日本任天堂公司于2001年推出的一款32位掌上游戏机。它着重于游戏机的便携式，并且以2D游戏为主(3D游戏依然不错)。GBA有十分高效硬件图像处理加速，GBA基本上是现在全球公认的最佳的掌上游戏机

GBA的硬件功能十分多。它的CPU是以RISC为基础的32位ARM CPU，主频是16.78MHz。屏幕最大支持240x160的16位真彩色显示。在图形处理方面GBA还另外提供了硬件加速，支持硬件上的图形旋转，缩放，alpha混合，face in/out淡入淡出等

GBA的软件开发主要是以C语言为主，程序设计简单而且十分自由，也正是这一点吸引了许多爱好者在GBA上做东西(不一定是游戏)。你完全可以把它做成PDA，做成Mp3播放器(它的声音处理方面能力也不错哦)，做成随身电影播放齐，做成电子词典等，只要你有能力设计它的软件

2.GBA程序开发准备

GBA开发所需要的东西除了一台可以用的电脑外，主要就是一个编译器和一个GBA模拟器

GBA程序开发可以用汇编语言和C/C++语言来写程序，不过汇编语言比较复杂，而且不是我们平常使用8086汇编，而是Arm汇编。任天堂公司可能觉得C++程序运行消耗太大，不推荐C++语言来开发，所以我们都一直将C语言作为首选

2.1 GBA编译器 - Arm Gcc || ArmSDT

GBA开发所用的C语言编译器主要有两种：一种是免费的gcc，一种是Arm公司提供的ArmSDT

这里的gcc不是简单的linux下的gcc，而是Arm Gcc。简单地说就是把我们平时常见的gcc改造成生成ARM CPU代码的gcc；ArmSDT是Arm公司提供的专门为ARM CPU的开发程序的C语言编译器，它的编译速度和质量上都比免费的gcc要高，但对C语言的支持不及gcc好（gcc毕竟已经成了C语言编译器的标准），最关键的问题它不是免费的，但是它的免费测试版还是可以用的

Arm Gcc：这里提供三种方法来配置编译环境

• 我们可以在linux下自己去配置Arm Gcc，相关教程：https://blog.csdn.net/xiaohua0877/article/details/78615897
• 我们也可以从cygwin(在windows下模拟UNIX的工具)中得到在windows下运行的gcc.你可以根据这个cygwin下的gcc,自己去配置Arm Gcc
• 也可以直接去下载个配置好了的Arm Gcc。比如DevKitAdv，DevKitAdv大概10多MB。有了它，你用不着去找什么cygwin（200-300MB）和配置什么Arm Gcc了，DevKitAdv已经帮你做好了一切，你只需安装它就OK了。DevkitAdv的下载地址： https://sourceforge.net/projects/devkitadv/files/

ArmSDT：你可以到Arm公司的网站去下载ARMSDT2.51. http://www.arm.com

2.1.1 GBA开发包 - DevKitAdv

DevKitAdv 主要包括两部分：一是GCC++编译器，二是 GBA库。

GCC++编译器功能和我们常用的VC差不多，只不过少了个编辑源代码的文本编辑器，还有就是不支持类（class），只能用struct来替代。它的作用是把我们写的代码编译成二进制的可执行文件，当然这个可执行文件是相对GBA和GBA模拟器而言的。就象Windows里的EXE文件无法在Mac机上使用是一样的道理；

GBA库提供了图像，控制及声音一系列的函数，和GCC++配合使用。

下载并安装DevKitAdv开发包到C:\devkitadv-r5-beta-3目录（注：若目录位置不是这个的话还需要设置环境变量）
需要注意的是在 https://sourceforge.net/projects/devkitadv/files/Windows/Release 5 (Beta 3)/ 地址中有许多文件，我一开始也不知道下载那个，实际上是每个版块都有各自的功能，建议把全部的文件都下载下来，然后依次解压到C盘中：


解压完毕后即可测试程序是否可以正常执行，进入该目录运行DevKit-Advance-R5-Beta-3.lnk文件，此时会出现蓝色的console控制台窗口，在窗口中输入命令：

cd  testsuite
make

之后就开始编译testsuite项目并生成agbmain.bin、agbmain.elf等文件，此时就可以先使用模拟器VisualBoyAdvance（下文有下载地址）运行其中一个文件，效果如下：

以上程序按Enter键（即GBA模拟器里的START键）可以重复那个刷代码的动画。至此，编译环境配置成功！

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2.2 GBA模拟器 - VisualBoyAdvance

这个模拟器目前还有很多地方都可以下载，推荐两个下载地址：

• 一个是在我想玩《口袋妖怪》的时候，从豆瓣上面找到的：https://ali128.ctfile.com/fs/pMw162979103
  顺便发一下豆瓣原文链接：https://www.douban.com/group/topic/94386022/
• 一个是在GBADEV上的资源：http://www.gbadev.org/tools.php?showinfo=209
  这里着重说一下在GBADEVhttp://www.gbadev.org/这个网站上的操作：

编译器和模拟器都装好后,下面我们需要一批小工具,主要就是帮我们转换图片,声音等数据.GBA程序编译后通常都是一个rom文件,图像和声音等数据都是包含在主程序里的.这些工具能把我们电脑上的图片或声音文件转换成一个*.h头文件,然后包含在主程序里编译.关于这种转换工具也是有许多,我推荐的图形转换工具是kaleid_1-2-3,它可以转换我们平时用的BMP文件.声音转换工具是wav2gbac.exe,它可以转换我们平时用的WAV文件.

它们的下载方式都与VisualBoyAdvance相同，在 http://www.gbadev.org/ 上下载

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2.3 图形转换工具 - kaleid_1-2-3

http://www.gbadev.org/tools.php?showinfo=132
需要注意的是kaleid能否正常运行和32位系统还是64位系统没什么太大的关系（亲测）
但是有一个很关键的因素会导致最后无法导出*.h文件，那就是对图片的要求一定要是：256色的bmp图片

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2.4 声音转换工具 - wav2gbac.exe

http://www.gbadev.org/tools.php?showinfo=189

3.第一个GBA程序：Hello World

现在我们开始我们的第一个GBA程序，在这个程序中我们将在屏幕上显示一张名叫 “Hello World!” 的图片
首先，咱们新建一个文件夹。（最后文件夹里面要有三个文件：一个是helloword.h，另一个是main.c，最后一个是编译文件make.bat或者Makefile）

3.1 helloword.h

首先打开Windows自带的画图工具，画一张美美哒图片 （PS：一定要是256色的bmp图片）

然后打开刚才下载的Kaleid_1-2-3程序，选中菜单File中Open，打开这个bmp图片文件,再选中菜单File中Convert and Save，出现以下对话框:

点击Convert and Save按钮后就会生成一个*.h文件，我们就将它命名为helloworld.h
这边我把文件用vim打开查看了一下具体内容，实际上就是声明了 helloworld_pal 和 helloworld_gfx 两个常量，里面的数据全是数组，描述的内容就是图片中每个像素点的具体颜色

//256 Color Bitmap Graphics, 520x336
                     
const u16 helloworld_gfx[87360] = {
0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,0xFFFF,
... ...
0x4210,0x001F,0x03E0,0x03FF,0x7C00,0x7C1F,0x7FE0,0x7FFF,
};
//Palette, Colors Used: 256
const u16 helloworld_pal[256] = {
0x4210,0x001F,0x03E0,0x03FF,0x7C00,0x7C1F,0x7FE0,0x7FFF,
... ...
0x4210,0x001F,0x03E0,0x03FF,0x7C00,0x7C1F,0x7FE0,0x7FFF,
};

3.2 main.c

typedef unsigned char u8;
typedef unsigned short u16;
typedef unsigned long u32;

#define REG_DISPCNT *(u16*)0x04000000  // 显示寄存器地址
#define VRAM 0x06000000  // 图像缓冲区地址
#define PALETTE 0x5000000  // 调色板地址
#define MODE_4 0x04  // mode4标志
#define BG2_ENABLE 0x0400  // BG_2标志
#define SetMode(Mode) REG_DISPCNT=(Mode) // 设置显示模式的宏定义

#include "helloworld.h"  // 包含图像调色板和数据的头文件

u16* palette_mem=(u16*)PALETTE; // 系统调色板

u16* video_buffer=(u16*)VRAM; // 图像缓冲区
void Draw(u16* src_palette,u16* src_data,u16* dst_palette,u16* dst_data);

int main()
{
    // 设置屏幕模式,这里使用MODE_4
    SetMode (MODE_4 | BG2_ENABLE); 

    // helloworld_pal和helloworld_gfx是在"helloworld.h"定义的调色板和图像数据数组名
    Draw((u16*)helloworld_pal,(u16*)helloworld_gfx,palette_mem,video_buffer);

    // 死循环
    while(1)
    { ;}
}

// MODE_4绘图函数
void Draw(u16* src_palette,u16* src_data,u16* dst_palette,u16* dst_data)
{
    int loop,x,y;

    // 写入目的调色板
    for(loop = 0; loop < 256; loop++)
        dst_palette[loop] = src_palette[loop];

    // 写入图像缓冲区
    for(x = 0; x < 120; x++)
        for(y = 0; y < 160; y++)
              dst_data[(y) *120 + (x)]=src_data[(y) *120 + (x)];
}

3.3 make.bat

建立一个编译批处理命令make.bat来帮我们编译生成目标代码 （3.3 和 3.4 二选一即可）

写入下面的命令到一个新建的make.bat文件里面

PATH=C:\devkitadv-r5-beta-3\bin;%PATH%

gcc -lm -o main.elf main.c

objcopy -v -O binary main.elf main.bin

pause

3.4 Makefile

建立一个编译批处理命令Makefile来帮我们编译生成目标代码 （3.3 和 3.4 二选一即可）

写入下面的命令到一个新建的Makefile文件里面

CC=arm-agb-elf-gcc
OBJCOPY=arm-agb-elf-objcopy
NAME=main

all: main-bin

main-bin: main-elf
	$(OBJCOPY) -v -O binary $(NAME).elf $(NAME).bin

main-elf: 
	$(CC) -lm -o $(NAME).elf $(NAME).c

clean:
	rm -f *.elf *.bin

到这一步我们的GBA文件就全部写好了，接下来就需要编译文件了。

3.5 编译文件

我们先尝试下，若在Linux系统下用自带的gcc来编译会发生什么情况：

这里我们可以看到：
gcc编译可以通过，但是生成的文件并不能正常运行；
而使用make命令时，由于没配置Arm Gcc，同样无法编译。

接下来我们使用DevKitAdv来编译这个文件：

PS：如果编译文件是make.bat的话，双击亦可执行：

编译成功！此时我们可以看到原来的文件夹中多出了 main.bin 和 main.elf 两个文件

此时我们使用模拟器VisualBoyAdvance运行一下任意一个文件，但是会发现显示的图片有点奇怪：

很明显，这个图片是原图Hello的其中一部分，博主怀疑是原图画的太大所造成的这个错误。于是博主重复上述动作又画了一副比较小的bmp图像，测试到的结果如下：


测试成功！至此，GBA 上的 mode4 下第一个程序终于做出来了，撒花~

3.6 生成main.gba

这里补充一下，我们最后玩的像《口袋妖怪》之类的游戏拓展名都是*.gba，要想最后能生成可执行的GBA文件其实很简单，就只要把Makefile里的 $(OBJCOPY) -v -O binary $(NAME).elf $(NAME).bin 改成 $(OBJCOPY) -v -O binary $(NAME).elf $(NAME).gba ，或者把make.bat里的 objcopy -v -O binary main.elf main.bin 改成 objcopy -v -O binary main.elf main.gba 即可。