GBA开发入门(转&收藏)

原文:http://www.gbgba.com/gba/edu/kf/200412/20041231040503.html
(原文分了7页,而且是乱分页,看了不爽所以整理过来)

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.

比如azhong的主页http://huangyz2002abcd.nease.net/上就有他写的WORDBOY字典软件.还有MUSIC PLAYER GBA的音乐播放器,能让GBA变身Mp3播放器.VideoGBA,能把图片转换成GBA影片的工具.不过要制做它的电影有点困难.这里提供一部已经做来的,<<黑客帝国>>的片断下载: http://213.30.21.181/web/down/show.asp?id=40&down=1

在http://readboy.nease.net/上还可以找到READBOY,GBA上的读书软件,这个软件做得很不错,除了看书,甚至还可以浏览图片.

不说多了,我们还是主要来看看如何开发GBA的软件.应该说,你只要会点C语言,就可以进入GBA的开发行列中了.在GBA上写程序比在电脑上写程序更简单.GBA是单总线的设计,也就是说通过简单的读写命令就能完成所有的内部硬件操作.访问GBA内部的寄存器就犹如访问一块内存一样简单,而GBA所有的功能都是通过读写寄存器而完成的.

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

有了GBA模拟器,你就可以在你的电脑上运行GBA程序了.GBA模拟器应该是到处可以找得到的.我推荐的是VisualBoyAdvance.你可以在www.gbadev.org上下载最新的版本.如果你还想把你的程序弄到GBA机器上玩,那么除了应该有个GBA外,还应该有个ROM烧录器.比如EZ-Flash.通过它可以把电脑上的ROM烧录到GBA卡带上,然后放到GBA上运行.(总共一个GBA加一个128MB的EZ-Flash大概是1000元人民币)

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.

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当然不是简单的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.你可能会问难道我们要使用linux操作系统了吗?其实我们还是在windows下做GBA开发,虽然gcc主要是在linux下的东西,但是我们也可以从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,你可以到http://www.gbadev.org 去下载这个软件.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.

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.前面说过,GBA是采用32位的ARM CPU,所以这个ArmSDT是可以用来开发GBA程序的.而且由于ArmSDT是ARM公司官方的开发包,所以它的编译速度和质量上都比免费的gcc要高,但对C语言的支持也不及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.你可以到Arm公司的网站去下载ARMSDT2.51. http://www.arm.com

我以DevkitAdv配置的gcc为主还讲解GBA的程序开发.

安装DevKitAdv很简单,用WinZip或WinRAR软件解压下载文件后,双击DKA_Setup.exe,出现下面的对话框,选择安装目录,然后点击"Install"就进行安装了.整个DevKitAdv共49MB,应该是十分小的.

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,在http://www.gbadev.org上下载,它可以转换我们平时用的BMP文件.声音转换工具是wav2gbac.exe,也是在http://www.gbadev.org下载,它可以转换我们平时用的WAV文件.

好了,下载完后这两个小工具后,准备工作就算做完了.

3.第一个GBA程序

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的图片.

首先你建立一张240*160大小,256色的bmp图片,比如这样:

名字就叫helloworld.bmp.打开刚才下载的Kaleid_1-2-3程序.选中菜单File中Open,打开这个helloworld.bmp文件,再选中菜单File中Convert and Save.出现对话框:

如图一样选择各项选择,特别注意的是一定要选择"BitMap Graphics(Mode 4)"和"Save As C Source",并且去掉"#include <agbtypes.h>的选择.最后单击"Convert and Save",保存为helloworld.h

图像数据已经转换好了,接着我们开始写代码.建立个main.c的文件,并把helloworld.h放在一个目录下.然后在main.c中写下代码

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)];
}

最后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.

写入下面的命令到一个新建的make.bat文件里面

PATH=C:\devkitadv\bin;%PATH%

gcc -lm -o main.elf main.c

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

pause

如果你的devkitadv是在D盘,那么就应该是PATH=D:\devkitadv\bin;%PATH%,我这里的DevKitAdv是安装在C盘的.执行make.bat,如果没有错误的话就可以得到编译出来的main.bin和main.elf. main.bin就是可以运行的GBA的rom.你可以用的模拟器VisualBoyAdvance来打开运行它,或者烧录到GBA卡带上运行.

这是在模拟器VisualBoyAdvance中运行的结果.

下面我将一一讲解上面的程序

前三行:

typedef unsigned char u8;

typedef unsigned short u16;

typedef unsigned long u32;

定义GBA程序自己的数据类型,因为这样我们就很容易知道每个数据在GBA中占的字节数.

#define REG_DISPCNT *(u16*)0x04000000                       // 显示寄存器地址

REG_DISPCNT是设置显示模式的寄存器.GBA中有mode0-mode5六个显示模式.我们这个程序的显示模式是mode4,也就是240x160的8位色(256色)的双缓冲显示模式.比如mode3,就是240x160的16位真彩色的单缓冲显示模式.

#define VRAM 0x06000000                                              // 图像缓冲区地址

#define PALETTE 0x5000000                                           // 调色板地址

VRAM就是GBA的显示内存,简单地说VRAM中的数据就是屏幕上的图象.跟我们的平常用的计算机一样的.PALETTE就是调色板地址,简单地说就是装图像调色板的地方.

#define MODE_4 0x04                                                     // mode4标志

#define BG2_ENABLE 0x0400                                           // BG_2标志

MODE_4和BG2_ENABLE都是设置REG_DISPCNT的值.

我们再看看main函数主要做了些什么.

首先是SetMode (MODE_4 | BG2_ENABLE); 把显示模式设置成mode_4.然后是执行Draw函数,把我们刚刚转换的helloworld.h里面的图像数据和调色板数据复制指定的内存去.在Draw这个函数里面,都是使用了for循环一个一个地把调色板数据和图象数据复制到内存中去的.

前面提到过,GBA中MODE4支持的是240*160并且256色的显示方式,那么显示内存VRAM中一个字节就对应屏幕上的一点的颜色.这么算来,整张240*160大小的屏幕就应该有240*160=38400个字节.所以我们在helloworld.h中的helloworld_gfx有38400/2=19200个元素(一个u16是占两个字节).而且我们还可以通过公式来计算得到屏幕中一点对应在VRAM的地址.这样就可以得到下面的写点函数.特别指出的是,对于VRAM的访问只能是u16大小的数据类型,而不能是u8(包括char).而一个u16类型的数据表示着两个点的信息,低8位对应的是前面的点,高8位对应的是后面的点. 所以我们需要一些算法来实现对屏幕中单独一个点的读写,请看下面的写点函数

void  SetPixel( int  x, int  y,u8 color)
{
    register u16  * tc; 

    tc =  video_buffer + y * 120 + x / 2 ;

     if (x & 1 )   //  如果x是奇数
          * tc = (( * tc & 0x00FF ) + (color << 8 )); 
     else  
         * tc = ( * tc & 0xFF00 ) + color; 
}

其中video_buffer 就是显示内存VRAM的地址.屏幕上的点与VRAM中的值是按线性一一对应的.VRAM中第1个字节的信息就是屏幕中(0,0)这个点的颜色在调色板上的引索,第2个字节就是屏幕(1,0)的颜色信息,第3个字节就是(2,0)的颜色信息,一次类推.到第241个字节就是屏幕(0,1)的颜色信息.然后第 242就是(1,1)的信息...由此关系,我们可以找出公式,在屏幕上(x,y)点的信息应该是储存于VRAM中第 y*240+x 个字节里,那么我们如果要画(x,y)这一点,就只需要修改VRAM中第y*240+x个字节的信息就OK了.可是这里又有个问题困扰着我们,那就是上面黑体字写的,GBA中对于VRAM的访问不能是单单的一个字节的访问,而必须是16位两个字节的访问.这也就是说你每次写点的同时会影响到旁边的点的信息.还好,我们可以通过简单的位运算可以在避开影响旁边点的同时,完成对(x,y)的写点工作.代码已经在上面了.由于*tc是16位的指针,所以tc加 1就等于移动了16位两个字节的距离.所以在代码中,tc=video_buffer+ y*120+ x/2 而不是前面所说的tc=video_buffer+ y*240 +x.至于后面的代码我也就不多讲了,如果你觉得有问题,那么应该去查看一下C语言书籍.

通过这个函数,你就可以在屏幕上画线,画圆,画矩型等,甚至还可以写汉字.

4.更多的资料和信息

GBA 上的mode4下第一个程序虽然做出来了,但是想要真正地做GBA开发那还远远不够的.GBA里面支持Bg(Background)背景,OBJ (Object)精灵等东西,那些才是GBA游戏中常用的技术.通过Bg和OBj才能进一步使用GBA硬件上的Alpha混合,Face in/out,马塞克等特效支持.可惜我不可能在这里把这些东西都详细讲解出来.你可以到www.gpgame.net网站上找到我写的十分详细的GBA 资料,名字叫做GBA探索日记.同时也可以到www.gbadev.org去查看许多国外的教程.www.gbadev.org是个十分齐全的GBA开发网站,你可以在上面找很多国外的朋友写的demo,开发工具,源代码,文章等等.虽然目前国内还没有正式的GBA开发网站,但是可以到 www.cgdn.net论坛上找到很多已经在做GBA开发的朋友.在这里我要提醒大家的是,开发GBA程序其实是很简单的事情,困难的是资料的缺乏,尤其是中文资料.最后我把我的联系方式告诉大家,如果大家在做GBA过程有什么问题,希望我能帮上你.QQ:8664220,email: [email protected],msn:[email protected]