]> git.sur5r.net Git - cc65/blob - doc/atari.sgml
64a28c7b5ff727c11a6371b9cec11b6355a5a310
[cc65] / doc / atari.sgml
1 <!doctype linuxdoc system>
2
3 <article>
4
5 <title>Atari specific information for cc65
6 <author>
7 <url url="mailto:shawnjefferson@24fightingchickens.com" name="Shawn Jefferson"> and<newline>
8 <url url="mailto:chris@groessler.org" name="Christian Groessler">
9 <date>2014-04-10
10
11 <abstract>
12 An overview over the Atari runtime system as it is implemented for the cc65 C
13 compiler.
14 </abstract>
15
16 <!-- Table of contents -->
17 <toc>
18
19 <!-- Begin the document -->
20
21 <sect>Overview<p>
22
23 This file contains an overview of the Atari runtime system as it comes
24 with the cc65 C compiler. It describes the memory layout, Atari specific
25 header files, available drivers, and any pitfalls specific to that
26 platform.
27
28 The Atari runtime support comes in two flavors: <tt/atari/ and <tt/atarixl/.
29 The <tt/atari/ target supports all Atari 8-bit computers, the <tt/atarixl/ only
30 supports XL type or newer machines (excluding the 600XL).
31
32 The <tt/atarixl/ runtime makes the whole 64K of memory available, with the
33 exception of the I/O area at &dollar;D000 - &dollar;D7FF. Since the
34 <tt/atarixl/ runtime has some <ref name="limitations" id="limitations">, it is
35 recommended to use the <tt/atari/ target unless lack of memory dictates the
36 use of the <tt/atarixl/ target.
37
38 Please note that Atari specific functions are just mentioned here, they are
39 described in detail in the separate <url url="funcref.html" name="function
40 reference">. Even functions marked as "platform dependent" may be available on
41 more than one platform. Please see the function reference for more
42 information.
43
44
45 <sect>Binary format<p>
46
47 The Atari DOS executable file format supports more than one load block (<it/chunk/).
48
49 The default binary output format generated by the linker for the
50 Atari target is a machine language program with a standard executable
51 header (FF FF &lt;load chunk #1&gt; ... &lt;load chunk #n&gt).
52 A load chunk has the format &lsqb;&lt;2 byte start address&gt; &lt;2 bytes end address&gt;
53 &lt;chunk data&gt;&rsqb;.
54 A run vector is added to the end of the
55 file (&dollar;02E0 &dollar;02E1 &lt;run vector&gt;) and is calculated using
56 the <tt/start/ label in crt0.s.  (Technically the run vector is also a load chunk,
57 but is not regarded as such here.)
58
59 An <tt/atari/ program has two load chunks, an <tt/atarixl/ program has three load
60 chunks.  The load chunks are defined in the linker configuration files.  For more
61 detailed information about the load chunks see the chapter
62 <ref name="Technical details" id="techdetail">. For the discussion here it's
63 sufficient to know that the first load chunk(s) do preparation work and the
64 main part of the program is in the last load chunk.
65
66 The values determining the size of the main part of the program (the second load
67 chunk for <tt/atari/, the third load chunk for <tt/atarixl/) are calculated in
68 the crt0.s file from the __STARTUP_LOAD__ and __BSS_LOAD__ values.
69 Be aware of that if you create a custom linker config file and start moving segments around (see section
70 <ref name="Reserving a memory area inside the program" id="memhole">).
71
72
73 <sect>Memory layout<p>
74
75 <sect1><tt/atari/ target<p>
76
77 The default linker config file assumes that the BASIC ROM is disabled (or
78 the BASIC cartridge unplugged). This gives a usable memory range of
79 &lsqb;&dollar;2000-&dollar;BC1F&rsqb;. The library startup code examines the
80 current memory configuration, which depends on the size of the
81 installed memory and cartridges. It does so by using the value in
82 the MEMTOP (&dollar;2E5) variable as highest memory address the program
83 can use. The initial stack pointer, which is the upper bound of
84 memory used by the program, is set to this value, minus an optionally
85 defined __RESERVED_MEMORY__ value.
86
87 The default load address of &dollar;2000 can be changed by creating a custom
88 linker config file or by using the "--start-addr" cl65 command line
89 argument or the "--start-addr" or "-S" ld65 command line arguments.
90
91 Please note that the first load chunk (which checks the available memory)
92 will always be loaded at &dollar;2E00, regardless of the specified start
93 address. This address can only be changed by a custom linker config file.
94
95 Special locations:
96
97 <descrip>
98   <tag/Text screen/
99   The text screen depends on the installed memory size and cartridges
100   and can be obtained from the SAVMSC variable (&dollar;58).
101
102   <tag/Stack/
103   The C runtime stack is located at MEMTOP and grows downwards,
104   regardless of how your linker config file is setup.  This
105   accommodates the different memory configurations of the Atari
106   machines, as well as having a cartridge installed.  You can override
107   this behaviour by writing your own crt0.s file and linking it to
108   your program (see also <ref name="Final note"
109   id="memhole_final_note">).
110
111   <tag/Heap/
112   The C heap is located at the end of the program and grows towards the C
113   runtime stack.
114
115 </descrip><p>
116
117 <sect1><tt/atarixl/ target<p>
118
119 The startup code rearranges the memory as follows:
120
121 <enum>
122 <item>Sceen memory and display list are moved below the program start address.
123 <item>The ROM is disabled, making the memory in the areas &lsqb;&dollar;C000-&dollar;CFFF&rsqb;
124 and &lsqb;&dollar;D800-&dollar;FFF9&rsqb; available.
125 <item>Character generator data is copied from ROM to the CHARGEN location specified in the
126 linker config file.  This is (in the default <tt/atarixl.cfg/ file) at the same address as
127 where it is in ROM (&dollar;E000, it can be changed, see <ref name="atarixl chargen location"
128 id="chargenloc">).  With the character generator at &dollar;E000, there are two upper memory
129 areas available, &lsqb;&dollar;D800-&dollar;DFFF&rsqb; and &lsqb;&dollar;E400-&dollar;FFF9&rsqb;.
130 </enum>
131
132 With the default load address of &dollar;2400 this gives a usable memory range of
133 &lsqb;&dollar;2400-&dollar;CFFF&rsqb;.
134
135 Please note that the first load chunk (which checks the system
136 compatibilty and available memory) will always be loaded at
137 &dollar;2E00, regardless of the specified start address. This address
138 can only be changed by a custom linker config file.
139
140 Special locations:
141
142 <descrip>
143   <tag/Text screen/
144   The text screen depends on the selected load address (&dollar;2400
145   by default), and resides directly before that address, rounded to the next
146   lower page boundary.
147   The screen memory's start address can be obtained from the SAVMSC variable
148   (&dollar;58).
149
150   <tag/Stack/
151   The C runtime stack is located at end of the RAM memory area (&dollar;CFFF)
152   and grows downwards.
153
154   <tag/Heap/
155   The C heap is located at the end of the program (end of BSS segment) and
156   grows towards the C runtime stack.
157
158 </descrip><p>
159
160 <sect>Linker configurations<p>
161
162 The ld65 linker comes with default config files for the Atari. There
163 are two targets for the Atari, <tt/atari/ and <tt/atarixl/.
164 The default config file for <tt/atari/ is selected with
165 <tt/-t atari/, and the default config file for <tt/atarixl/ is selected with
166 <tt/-t atarixl/.
167 The Atari package comes with additional secondary linker config files which
168 can be used via <tt/-t atari -C &lt;configfile&gt;/ (for <tt/atari/ target) or
169 <tt/-t atarixl -C &lt;configfile&gt;/ (for <tt/atarixl/ target).
170
171 <sect1><tt/atari/ config files<p>
172
173 <sect2>default config file (<tt/atari.cfg/)<p>
174
175 The default configuration is tailored to C programs. It creates files
176 which have a default load address of &dollar;2000.
177
178 The files generated by this config file include the
179 <ref name="&dquot;system check&dquot;" id="syschk"> load chunk. It can
180 optionally be left out, see <ref name="Getting rid of the &dquot;system check&dquot; load chunk" id="nosyschk">.
181
182 <sect2><tt/atari-asm.cfg/<p>
183
184 This config file aims to give the assembler programmer maximum
185 flexibility. All program segments (<tt/CODE/, <tt/DATA/, etc.) are
186 optional.
187
188 By default it creates regular DOS executable files, which have a default
189 load address of &dollar;2E00. It's also possible to generate an image of
190 just the program data without EXE header, load address, or (auto-)start address.
191 To you so, you have to define the symbols <tt/__AUTOSTART__/ and <tt/__EXEHDR__/
192 when linking the program. Therefore, to generate a "plain" binary file, pass the
193 options "<tt/-D__AUTOSTART__=1 -D__EXEHDR__=1/" to the linker.
194 It's also possible to create a non auto-starting program file, by defining
195 only the <tt/__AUTOSTART__/ symbol. Such a program has to be run manually
196 after being loaded by DOS (for example by using the "M" option of DOS 2.5).
197 Defining only the <tt/__EXEHDR__/ symbol will create a (useless) file which
198 doesn't conform to the DOS executable file format (like a "plain" binary file)
199 but still has the "autostart" load chunk appended.
200
201 The sections of the file which the defines refer to (<tt/__AUTOSTART__/ for
202 the autostart trailer, <tt/__EXEHDR__/ for the EXE header and load address)
203 is <it/left out/, keep this in mind.
204
205 The values you assign to the two symbols <tt/__AUTOSTART__/ and <tt/__EXEHDR__/
206 don't matter.
207
208 <sect2><tt/atari-cart.cfg/<p>
209
210 This config file can be used to create 8K or 16K cartridges. It's suited both
211 for C and assembly language programs.
212
213 By default, an 8K cartridge is generated. To create a 16K cartridge, pass the
214 size of the cartridge to the linker, like "<tt/-D__CARTSIZE__=0x4000/".
215 The only valid values for <tt/__CARTSIZE__/ are 0x2000 and 0x4000.
216
217 The option byte of the cartridge can be set with the <tt/__CARTFLAGS__/
218 value, passed to the linker. The default value is &dollar;01, which means
219 that the cartridge doesn't prevent the booting of DOS.
220
221 The option byte will be located at address &dollar;BFFD. For more information
222 about its use, see e.g. "Mapping the Atari".
223
224 <sect2><tt/atari-cassette.cfg/<p>
225
226 This config file can be used to create cassette boot files. It's suited both
227 for C and assembly language programs.
228
229 The size of a cassette boot file is restricted to 32K. Larger programs
230 would need to be split in more parts and the parts to be loaded manually.
231
232 To write the generated file to a cassette, a utility to run
233 on an Atari is provided in the <tt/targetutil/ directory (<tt/w2cas.com/).
234
235 <sect1><tt/atarixl/ config files<p>
236
237 <sect2>default config file (<tt/atarixl.cfg/)<p>
238
239 The default configuration is tailored to C programs. It creates files
240 which have a default load address of &dollar;2400.
241
242 The files generated by this config file include the
243 <ref name="&dquot;system check&dquot;" id="syschkxl"> load chunk. It can
244 optionally be left out, see <ref name="Getting rid of the &dquot;system check&dquot; load chunk" id="nosyschk">.
245
246 <sect2><tt/atarixl-largehimem.cfg/<p>
247
248 This is the same as the default config file, but it rearranges the
249 high memory beneath the ROM into one large block. In order for this
250 config file to work, the runtime library has to be recompiled with a
251 special define. See the file <tt/libsrc&sol;atari&sol;Makefile.inc/ in the
252 source distribution.
253
254 The files generated by this config file include the
255 <ref name="&dquot;system check&dquot;" id="syschkxl"> load chunk. It can
256 optionally be left out, see <ref name="Getting rid of the &dquot;system check&dquot; load chunk" id="nosyschk">.
257
258
259 <sect>Platform specific header files<p>
260
261 Programs containing Atari specific code may use the <tt/atari.h/
262 header file.
263
264
265 <sect1>Atari specific functions<p>
266
267 The functions and global variable listed below are special for the Atari.
268 See the <url url="funcref.html" name="function reference"> for declaration and usage.
269
270 <itemize>
271 <item>get_ostype
272 <item>get_tv
273 <item>_dos_type
274 <item>_gtia_mkcolor
275 <item>_getcolor
276 <item>_getdefdev
277 <item>_graphics
278 <item>_rest_vecs
279 <item>_save_vecs
280 <item>_scroll
281 <item>_setcolor
282 <item>_setcolor_low
283 </itemize>
284
285
286 <sect1>Hardware access<p>
287
288 The following pseudo variables declared in the <tt/atari.h/ header
289 file do allow access to hardware located in the address space. Some
290 variables are structures, accessing the struct fields will access the
291 chip registers.
292
293 <descrip>
294
295   <tag><tt/GTIA_READ/ and <tt/GTIA_WRITE/</tag>
296   The <tt/GTIA_READ/ structure allows read access to the GTIA. The
297   <tt/GTIA_WRITE/ structure allows write access to the GTIA.
298   See the <tt/_gtia.h/ header file located in the include directory
299   for the declaration of the structure.
300
301   <tag><tt/POKEY_READ/ and <tt/POKEY_WRITE/</tag>
302   The <tt/POKEY_READ/ structure allows read access to the POKEY. The
303   <tt/POKEY_WRITE/ structure allows write access to the POKEY.
304   See the <tt/_pokey.h/ header file located in the include directory
305   for the declaration of the structure.
306
307   <tag><tt/ANTIC/</tag>
308   The <tt/ANTIC/ structure allows read access to the ANTIC.
309   See the <tt/_antic.h/ header file located in the include directory
310   for the declaration of the structure.
311
312   <tag><tt/PIA/</tag>
313   The <tt/PIA/ structure allows read access to the PIA 6520.
314   See the <tt/_pia.h/ header file located in the include directory
315   for the declaration of the structure.
316
317 </descrip><p>
318
319
320
321 <sect>Loadable drivers<p>
322
323 The names in the parentheses denote the symbols to be used for static linking of the drivers.
324
325
326 <sect1>Graphics drivers<p>
327
328 <table><tabular ca="rrrr">
329 <tt/atari/|<tt/atarixl/|screen resolution|display pages@<hline>
330 <tt/atr3.tgi (atr3_tgi)/|<tt/atrx3.tgi (atrx3_tgi)/|40x24x4 (CIO mode 3, ANTIC mode 8)|1@
331 <tt/atr4.tgi (atr4_tgi)/|<tt/atrx4.tgi (atrx4_tgi)/|80x48x2 (CIO mode 4, ANTIC mode 9)|1@
332 <tt/atr5.tgi (atr5_tgi)/|<tt/atrx5.tgi (atrx5_tgi)/|80x48x4 (CIO mode 5, ANTIC mode A)|1@
333 <tt/atr6.tgi (atr6_tgi)/|<tt/atrx6.tgi (atrx6_tgi)/|160x96x2 (CIO mode 6, ANTIC mode B)|1@
334 <tt/atr7.tgi (atr7_tgi)/|<tt/atrx7.tgi (atrx7_tgi)/|160x96x4 (CIO mode 7, ANTIC mode D)|1@
335 <tt/atr8.tgi (atr8_tgi)/|<tt/atrx8.tgi (atrx8_tgi)/|320x192x2 (CIO mode 8, ANTIC mode F)|1@
336 <tt/atr8p2.tgi (atr8p2_tgi)/|<tt/atrx8p2.tgi (atrx8p2_tgi)/|320x192x2 (CIO mode 8, ANTIC mode F)|2@
337 <tt/atr9.tgi (atr9_tgi)/|<tt/atrx9.tgi (atrx9_tgi)/|80x192x16b (CIO mode 9, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;40)|1@
338 <tt/atr9p2.tgi (atr9p2_tgi)/|<tt/atrx9p2.tgi (atrx9p2_tgi)/|80x192x16b (CIO mode 9, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;40)|2@
339 <tt/atr10.tgi (atr10_tgi)/|<tt/atrx10.tgi (atrx10_tgi)/|80x192x9 (CIO mode 10, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;80)|1@
340 <tt/atr10p2.tgi (atr10p2_tgi)/|<tt/atrx10p2.tgi (atrx10p2_tgi)/|80x192x9 (CIO mode 10, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;80)|2@
341 <tt/atr11.tgi (atr11_tgi)/|<tt/atrx11.tgi (atrx11_tgi)/|80x192x16h (CIO mode 11, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;C0)|1@
342 <tt/atr14.tgi (atr14_tgi)/|<tt/atrx14.tgi (atrx14_tgi)/|160x192x2 (CIO mode 14, ANTIC mode C)|1@
343 <tt/atr15.tgi (atr15_tgi)/|<tt/atrx15.tgi (atrx15_tgi)/|160x192x4 (CIO mode 15, ANTIC mode E)|1@
344 <tt/atr15p2.tgi (atr15p2_tgi)/|<tt/atrx15p2.tgi (atrx15p2_tgi)/|160x192x4 (CIO mode 15, ANTIC mode E)|2
345 </tabular>
346 <!-- <caption>bla bla -->
347 </table>
348
349
350 Many graphics modes require more memory than the text screen which is
351 in effect when the program starts up. Therefore the programmer has to
352 tell the program beforehand the memory requirements of the graphics
353 modes the program intends to use.
354
355 On the <tt/atari/ target his can be done by using the __RESERVED_MEMORY__
356 linker config variable. The number specified there describes the number
357 of bytes to subtract from the top of available memory as seen from the
358 runtime library. This memory is then used by the screen buffer.
359
360 On the <tt/atarixl/ target the screen memory resides below the program
361 load address.  In order to reserve memory for a graphics mode, one
362 simply uses a higher program load address.  There are restrictions on
363 selectable load addresses,
364 see <ref name="Selecting a good program load address" id="loadaddr">.
365
366 The numbers for the different graphics modes presented below should
367 only be seen as a rule of thumb. Since the screen buffer memory needs
368 to start at specific boundaries, the numbers depend on the current top
369 of available memory.
370 The following numbers were determined by a BASIC program.
371
372 <table>
373 <tabular ca="rr">
374 graphics mode|reserved memory@<hline>
375 0|1@
376 1|1@
377 2|1@
378 3|1@
379 4|1@
380 5|182@
381 6|1182@
382 7|3198@
383 8|7120@
384 9|7146@
385 10|7146@
386 11|7146@
387 12|162@
388 13|1@
389 14|3278@
390 15|7120@
391 16|1@
392 17|1@
393 18|1@
394 19|1@
395 20|1@
396 21|184@
397 22|1192@
398 23|3208@
399 24|7146@
400 25|7146@
401 26|7146@
402 27|7146@
403 28|162@
404 29|1@
405 30|3304@
406 31|7146
407 </tabular>
408 <caption>reserved memory required for different graphics modes
409 </table>
410
411 The values of "1" are needed because the graphics command crashes if
412 it doesn't have at least one byte available. This seems to be a bug of
413 the Atari ROM code.
414
415 Default drivers: <tt/atr8.tgi (atr8_tgi)/ and <tt/atrx8.tgi (atrx8_tgi)/.
416
417 <sect1>Extended memory drivers<p>
418
419 Currently there is only one extended memory driver.  It manages the second 64K of a 130XE.
420
421 <table>
422 <tabular ca="rr">
423 <tt/atari/|<tt/atarixl/@<hline>
424 <tt/atr130.emd (atr130_emd)/|<tt/atrx130.emd (atrx130_emd)/
425 </tabular>
426 </table>
427
428 <sect1>Joystick drivers<p>
429
430 Currently there are two joystick drivers available:
431
432 <table>
433 <tabular ca="rrr">
434 <tt/atari/|<tt/atarixl/|description@<hline>
435 <tt/atrstd.joy (atrstd_joy)/|<tt/atrxstd.joy (atrxstd_joy)/|Supports up to two/four standard joysticks connected to the joystick ports of the Atari. (Four on the pre-XL systems, two on XL or newer.)@
436 <tt/atrmj8.joy (atrmj8_joy)/|<tt/atrxmj8.joy (atrxmj8_joy)/|Supports up to eight standard joysticks connected to a MultiJoy adapter.
437 </tabular>
438 <caption>
439 </table>
440
441 Default drivers: <tt/atrstd.joy (atrstd_joy)/ and <tt/atrxstd.joy (atrxstd_joy)/.
442
443 <sect1>Mouse drivers<p>
444
445 Currently there are five mouse drivers available:
446
447 <table>
448 <tabular ca="rrr">
449 <tt/atari/|<tt/atarixl/|description@<hline>
450 <tt/atrjoy.mou (atrjoy_mou)/|<tt/atrxjoy.mou (atrxjoy_mou)/|Supports a mouse emulated by a standard joystick.@
451 <tt/atrst.mou (atrst_mou)/|<tt/atrxst.mou (atrxst_mou)/|Supports an Atari ST mouse.@
452 <tt/atrami.mou (atrami_mou)/|<tt/atrxami.mou (atrxami_mou)/|Supports an Amiga mouse.@
453 <tt/atrtrk.mou (atrtrk_mou)/|<tt/atrxtrk.mou (atrxtrk_mou)/|Supports an Atari trakball.@
454 <tt/atrtt.mou (atrtt_mou)/|<tt/atrxtt.mou (atrxtt_mou)/|Supports an Atari touch tablet.
455 </tabular>
456 <caption>
457 </table>
458
459 All mouse devices connect to joystick port #0.
460
461 Default drivers: <tt/atrst.mou (atrst_mou)/ and <tt/atrxst.mou (atrxst_mou)/.
462
463 <sect2>Mouse callbacks<p>
464
465 There are two mouse callbacks available.
466 <p>
467 The "text mode" callbacks (<tt/mouse_txt_callbacks/) display the mouse cursor as a "diamond" character
468 on the standard "GRAPHICS 0" text mode screen. The mouse cursor character can be changed by an
469 assembly file defining the character by exporting the zeropage symbol <tt/mouse_txt_char/.
470 The default file looks like this:
471 <tscreen><verb>
472         .export mouse_txt_char : zp = 96     ; 'diamond' screen code
473 </verb></tscreen>
474 <p>
475 The "P/M" callbacks (<tt/mouse_pm_callbacks/) use Player-Missile graphics for the mouse cursor.
476 The cursor shape can be changed, too, by an assembly file. Here's the default shape definition:
477 <tscreen><verb>
478         .export mouse_pm_bits
479         .export mouse_pm_height    : zeropage
480         .export mouse_pm_hotspot_x : zeropage
481         .export mouse_pm_hotspot_y : zeropage
482         .rodata
483 mouse_pm_bits:
484         .byte   %11110000
485         .byte   %11000000
486         .byte   %10100000
487         .byte   %10010000
488         .byte   %10001000
489         .byte   %00000100
490         .byte   %00000010
491 mouse_pm_height = * - mouse_pm_bits
492 ; hot spot is upper left corner
493 mouse_pm_hotspot_x = 0
494 mouse_pm_hotspot_y = 0
495 </verb></tscreen>
496 <p>
497 <tt/mouse_pm_bits/ defines the shape of the cursor, <tt/mouse_pm_height/ defines the number of
498 bytes in <tt/mouse_pm_bits/. <tt/mouse_pm_hotspot_x/ and <tt/mouse_pm_hotspot_y/ define the
499 position in the shape where "the mouse points to". When using this callback page #6 (&dollar;600
500  - &dollar;6FF) is used for the P/M graphics data and no P/M graphics can otherwise be used
501 by the program. The height of the shape (<tt/mouse_pm_height/)
502 must not exceed 32 lines since the callback routines cannot handle more than 32 lines.
503 <p>
504 The default callbacks definition (<tt/mouse_def_callbacks/) is an alias for the "P/M" callbacks.
505
506 <sect1>RS232 device drivers<p>
507
508 Currently there is one RS232 driver.  It uses the R: device (therefore
509 an R: driver needs to be installed) and was tested with the 850
510 interface module.
511
512 <table>
513 <tabular ca="rr">
514 <tt/atari/|<tt/atarixl/@<hline>
515 <tt/atrrdev.ser (atrrdev_ser)/|<tt/atrxrdev.ser (atrxrdev_ser)/
516 </tabular>
517 </table>
518
519
520 <sect>Limitations<p>
521
522 <sect1><tt/atarixl/<#if output="info|latex2e"> limitations</#if><label id="limitations"<p>
523
524 <itemize>
525 <item>The display is cleared at program start and at program termination.  This is a side
526 effect of relocating the display memory below the program start address.
527 <item>Not all possible CIO and SIO functions are handled by the runtime stub code which banks
528 the ROM in and out.  All functions used by the runtime library are handled, though.
529 <item>The <tt/_sys()/ function is not supported.
530 <item>It is not compatible with DOSes or other programs using the memory below the ROM.
531 </itemize>
532
533 <sect>DIO implementation<label id="dio"><p>
534
535 The Atari supports disk drives with either 128 or 256 byte sectors.
536 The first three sectors of any disk are always 128 bytes long though. This is
537 because the system can only boot from 128 bytes sectors.
538
539 Therefore the DIO read and write functions transfer only 128 bytes
540 for sectors 1 to 3, regardless of the type of diskette.
541
542
543 <sect>CONIO implementation<label id="conio"><p>
544
545 The console I/O is speed optimized therefore support for XEP80 hardware
546 or f80.com software is missing. Of course you may use stdio.h functions.
547
548
549 <sect>Technical details<label id="techdetail"><p>
550
551 <sect1><tt/atari/<#if output="info|latex2e"> details</#if><p>
552
553 <sect2><#if output="info|latex2e"><tt/atari/ </#if>Load chunks<p>
554
555 An <tt/atari/ program contains two load chunks.
556
557 <enum>
558 <item>"system check"<label id="syschk">&nl;
559 This load chunk is always loaded at address &dollar;2E00, and checks if the system has
560 enough memory to run the program. It also checks if the program start address is not
561 below MEMLO. If any of the checks return false, the loading of the program is aborted.&nl;
562 The contents of this chunk come from the SYSCHKCHNK memory area of the linker config file.
563 <item>main program&nl;
564 This load chunk is loaded at the selected program start address (default &dollar;2000) and
565 contains all of the code and data of the program.&nl;
566 The contents of this chunk come from the RAM memory area of the linker config file.
567 </enum>
568
569
570 <sect1><tt/atarixl/<#if output="info|latex2e"> details</#if><p>
571
572 <sect2>General operation<p>
573
574 The <tt/atarixl/ target banks out the ROM while the program is running in
575 order to make more memory available to the program.
576
577 The screen memory is by default located at the top of available memory,
578 &dollar;BFFF if BASIC is not enabled, &dollar;9FFF if BASIC is enabled.
579 Therefore, in order to create a largest possible continuous memory area,
580 the screen memory is moved below the program load address.  This gives
581 a memory area from &lt;program load addr&gt; to &dollar;CFFF.
582
583 The startup code installs wrappers for interrupt handlers and ROM routines.
584 When an interrupt or call to a ROM routine happens, the wrappers enable the
585 ROM, call the handler or routine, and disable the ROM again.
586
587 The "wrapping" of the ROM routines is done by changing the ROM entry
588 point symbols in <tt/atari.inc/ to point to the wrapper functions.
589
590 For ROM functions which require input or output buffers, the wrappers
591 copy the data as required to buffers in low memory.
592
593 <sect2><#if output="info|latex2e"><tt/atarixl/ </#if>Load chunks<label id="xlchunks"><p>
594
595 An <tt/atarixl/ program contains three load chunks.
596
597 <enum>
598 <item>"system check"<label id="syschkxl">&nl;
599 This load chunk is always loaded at address &dollar;2E00, and checks if the system is
600 suitable for running the program. It also checks if there is enough room between MEMLO
601 and the program start address to move the text mode screen buffer there. If any of the
602 checks return false, the loading of the program is aborted.&nl;
603 The contents of this chunk come from the SYSCHKCHNK memory area of the linker config file.
604 <item>"shadow RAM prepare"&nl;
605 The second load chunk gets loaded to the selected program load address (default &dollar;2400).
606 It moves the screen memory below the program load address, copies the character generator
607 from ROM to its new place in RAM, and copies the parts of the program which reside in
608 high memory below the ROM to their place. The high memory parts are included in this load chunk.&nl;
609 At the beginning of this load chunk there is a .bss area, which is not part of the
610 EXE file. Therefore the on-disk start address of this load chunk will be higher than the
611 selected start address. This .bss area (segment LOWBSS) contains the buffers for the
612 double buffering of ROM input and output data.  If you add contents to this segment be aware
613 that the contents won't be zero initialized by the startup code.&nl;
614 The contents of this chunk come from the SRPREPCHNK memory area of the linker config file.
615 <item>main program&nl;
616 This load chunk is loaded just above the LOWBSS segment, replacing the code of
617 the previous load chunk. It contains all remaining code and data sections of the program,
618 including the startup code.&nl;
619 The contents of this chunk come from the RAM memory area of the linker config file.
620 </enum>
621
622 <sect2>Moving screen memory below the program start address<p>
623
624 When setting a graphics mode, the ROM looks at the RAMTOP location. RAMTOP
625 describes the amount of installed memory in pages (RAMTOP is only one byte).
626 The screen memory and display list are placed immediately below RAMTOP.
627
628 Now in order to relocate the screen memory to lower memory, the startup code
629 puts a value into RAMTOP which causes the ROM routines to allocate the display
630 memory below the program start address and then it issues a ROM call to setup
631 the regular text mode.
632
633 <sect2>Selecting a good program load address<label id="loadaddr"><p>
634
635 Due to the movement of the screen memory below the program start, there are some
636 load addresses which are sub-optimal because they waste memory or prevent a
637 higher resolution graphics mode from being enabled.
638
639 There are restrictions at which addresses screen memory (display buffer and display
640 list) can be placed. The display buffer cannot cross a 4K boundary and a display
641 list cannot cross a 1K boundary.
642
643 The startup code takes this into account when moving the screen memory down.
644 If the program start address (aligned to the next lower page boundary) minus
645 the screen buffer size would result in a screen buffer which spans a 4K
646 boundary, the startup code lowers RAMTOP to this 4K boundary.&nl;
647 The size of the screen buffer in text mode is 960 (&dollar;3C0) bytes. So, for
648 example, a selected start address of &dollar;2300 would span the 4K boundary
649 at &dollar;2000. The startup code would adjust the RAMTOP value in such way that
650 the screen memory would be located just below this boundary (at &dollar;1C40).
651 This results in the area &lsqb;&dollar;2000-&dollar;22FF&rsqb; being wasted.
652 Additionally, the program might fail to load since the lowest address used
653 by the screen memory could be below MEMLO. (The lowest address used in this
654 example would be at &dollar;1C20, where the display list would allocated.)
655
656 These calculations are performed by the startup code (in the first two
657 load chunks), but the startup code only takes the default 40x24 text mode
658 into account. If the program later wants to load TGI drivers which set
659 a more memory consuming graphics mode, the user has to pick a higher
660 load address.
661 Using higher resolution modes there is a restriction in the ROM that it
662 doesn't expect RAMTOP to be at arbitrary values. The Atari memory modules
663 came only in 8K or 16K sizes, so the ROM expects RAMTOP to only have
664 values in 8K steps. Therefore, when using the highest resolution modes
665 the program start address must be at an 8K boundary.
666
667
668 <sect2>Character generator location<label id="chargenloc"><p>
669
670 The default <tt/atarixl/ linker config file (<tt/atarixl.cfg/) leaves the
671 character generator location at the same address where it is in ROM
672 (&dollar;E000). This has the disadvatage to split the upper memory into
673 two parts (&lsqb;&dollar;D800-&dollar;DFFF&rsqb; and
674 &lsqb;&dollar;E400-&dollar;FFF9&rsqb;). For applications which
675 require a large continuous upper memory area, an alternative linker
676 config file (<tt/atarixl-largehimem.cfg/) is provided. It relocates the
677 character generator to &dollar;D800, providing a single big upper
678 memory area at &lsqb;&dollar;DC00-&dollar;FFF9&rsqb;.
679
680 With the character generator at a different address than in ROM, the routines
681 which enable and disable the ROM also have to update the chargen pointer.
682 This code is not enabled by default. In order to enable it,
683 uncomment the line which sets CHARGEN_RELOC in <tt/libsrc&sol;atari&sol;Makefile.inc/
684 and recompile the <tt/atarixl/ runtime library.
685
686 <sect>Other hints<p>
687
688
689 <sect1>Function keys<p>
690
691 Function keys are mapped to Atari + number key.
692
693
694 <sect1>Passing arguments to the program<p>
695
696 Command line arguments can be passed to <tt/main()/ when the used DOS supports it.
697
698 <enum>
699 <item>Arguments are separated by spaces.
700 <item>Leading and trailing spaces around an argument are ignored.
701 <item>The first argument passed to <tt/main/ is the program name.
702 <item>A maximum number of 16 arguments (including the program name) are
703       supported.
704 </enum>
705
706
707 <sect1>Interrupts<p>
708
709 The runtime for the Atari uses routines marked as <tt/.INTERRUPTOR/ for
710 interrupt handlers. Such routines must be written as simple machine language
711 subroutines and will be called automatically by the VBI handler code
712 when they are linked into a program. See the discussion of the <tt/.CONDES/
713 feature in the <url url="ca65.html" name="assembler manual">.
714
715 Please note that on the Atari targets the <tt/.INTERRUPTOR/s are being
716 run in NMI context. The other targets run them in IRQ context.
717
718 <sect1>Reserving a memory area inside a program<label id="memhole"><p>
719
720 (This section is primarily applicable to the <tt/atari/ target, but the
721 principles apply to <tt/atatixl/ as well.)
722
723 The Atari 130XE maps its additional memory into CPU memory in 16K
724 chunks at address &dollar;4000 to &dollar;7FFF. One might want to
725 prevent this memory area from being used by cc65. Other reasons to
726 prevent the use of some memory area could be to reserve space for the
727 buffers for display lists and screen memory.
728 <p>
729 The Atari executable format allows holes inside a program, e.g. one
730 part loads into &dollar;2E00 to &dollar;3FFF, going below the reserved
731 memory area (assuming a reserved area from &dollar;4000 to
732 &dollar;7FFF), and another part loads into &dollar;8000 to
733 &dollar;BC1F.
734 <p>
735 Each load chunk of the executable starts with a 4 byte header which
736 defines its load address and size. In the following linker config files
737 these headers are named HEADER and SECHDR (for the MEMORY layout), and
738 accordingly NEXEHDR and CHKHDR (for the SEGMENTS layout).
739 <p>
740 <sect2>Low code and high data example<p>
741 Goal: Create an executable with 2 load chunks which doesn't use the
742 memory area from &dollar;4000 to &dollar;7FFF. The CODE segment of
743 the program should go below &dollar;4000 and the DATA and RODATA
744 segments should go above &dollar;7FFF.
745 <p>
746 The main problem is that the EXE header generated by the cc65 runtime
747 lib is wrong. It defines a single load chunk with the sizes/addresses
748 of the STARTUP, LOWCODE, INIT, CODE, RODATA, and DATA segments, in
749 fact, the whole user program (we're disregarding the "system check"
750 load chunk here).
751 <p>
752 The contents of the EXE header come from the EXEHDR and MAINHDR segments.
753 The EXEHDR segment just contains the &dollar;FFFF value which is required
754 to be the first bytes of the EXE file.&nl;
755 The MAINHDR are defined in in crt0.s. This cannot be changed without
756 modifying and recompiling the cc65 atari runtime library. Therefore
757 the original contents of this segment must be discarded and be
758 replaced by a user created one. This discarding is done by assigning the
759 MAINHDR segment to the (new introduced) DISCARD memory area. The DISCARD memory area is
760 thrown away in the new linker config file (written to file "").
761 We add a new FSTHDR segment for the chunk header of the first chunk.
762 <p>
763 The user needs to create a customized linker config file which adds
764 new memory areas and segments to hold the new header data for the first load
765 chunk and the header data for the second load chunk. Also an assembly source file
766 needs to be created which defines the contents of the new header data
767 for the two load chunks.
768 <p>
769 <p>
770 This is an example of a modified cc65 Atari linker configuration file
771 (split.cfg):
772 <tscreen><verb>
773 SYMBOLS {
774     __STACKSIZE__:       value = $800   type = weak;    # 2K stack
775     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, type = weak;
776 }
777 FEATURES {
778     STARTADDRESS: default = $2E00;
779 }
780 MEMORY {
781     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
782
783     HEADER: start = $0000, size = $2, file = %O;        # first load chunk
784
785     FSTHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
786     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
787
788     DISCARD: start = $4000, size = $4000, file = "";
789
790     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
791     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
792 }
793 SEGMENTS {
794     EXEHDR: load = HEADER, type = ro;
795
796     MAINHDR: load = DISCARD, type = ro;
797
798     NEXEHDR: load = FSTHDR, type = ro;                  # first load chunk
799     STARTUP: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
800     LOWCODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes, optional = yes;
801     INIT: load = RAMLO, type = ro, optional = yes;
802     CODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
803
804     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
805     RODATA: load = RAM, type = ro, define = yes;
806     DATA: load = RAM, type = rw, define = yes;
807     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
808
809     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
810     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
811 }
812 FEATURES {
813     CONDES: segment = RODATA,
814             type = constructor,
815             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
816             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
817     CONDES: segment = RODATA,
818             type = destructor,
819             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
820             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
821 }
822 </verb></tscreen>
823 <p>
824
825 A new memory area DISCARD was added.
826 It gets loaded with the contents of the (now unused) MAINHDR segment. But the
827 memory area isn't written to the output file. This way the contents of
828 the MAINHDR segment get discarded.
829 <p>
830 The newly added NEXEHDR segment defines the correct chunk header for the
831 first intended load chunk. It
832 puts the STARTUP, LOWCODE, INIT, and CODE segments, which are the
833 segments containing only code, into load chunk #1 (RAMLO memory area).
834 <p>
835 The header for the second load chunk comes from the new CHKHDR
836 segment. It puts the RODATA, DATA, BSS, and ZPSAVE segments into load
837 chunk #2 (RAM memory area).
838 <p>
839 <p>
840 The contents of the new NEXEHDR and CHKHDR segments come from this
841 file (split.s):
842 <tscreen><verb>
843         .import __CODE_LOAD__, __BSS_LOAD__, __CODE_SIZE__
844         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__, __STARTUP_LOAD__
845
846         .segment "NEXEHDR"
847         .word    __STARTUP_LOAD__
848         .word    __CODE_LOAD__ + __CODE_SIZE__ - 1
849
850         .segment "CHKHDR"
851         .word    __RODATA_LOAD__
852         .word    __BSS_LOAD__ - 1
853 </verb></tscreen>
854 <p>
855 Compile with
856 <tscreen><verb>
857 cl65 -t atari -C split.cfg -o prog.com prog.c split.s
858 </verb></tscreen>
859
860 <sect2>Low data and high code example<p>
861
862
863 Goal: Put RODATA and DATA into low memory and STARTUP, LOWCODE, INIT,
864 CODE, BSS, ZPSAVE into high memory (split2.cfg):
865
866 <tscreen><verb>
867 SYMBOLS {
868     __STACKSIZE__:       value = $800   type = weak;    # 2K stack
869     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, type = weak;
870 }
871 FEATURES {
872     STARTADDRESS: default = $2E00;
873 }
874 MEMORY {
875     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
876
877     HEADER: start = $0000, size = $2, file = %O;        # first load chunk
878
879     FSTHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
880     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
881
882     DISCARD: start = $4000, size = $4000, file = "";
883
884     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
885     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
886 }
887 SEGMENTS {
888     EXEHDR: load = HEADER, type = ro;                     # discarded old EXE header
889
890     MAINHDR: load = DISCARD, type = ro;
891
892     NEXEHDR: load = FSTHDR, type = ro;                  # first load chunk
893     RODATA: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
894     DATA: load = RAMLO, type = rw, define = yes;
895
896     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
897     STARTUP: load = RAM, type = ro, define = yes;
898     INIT: load = RAM, type = ro, optional = yes;
899     CODE: load = RAM, type = ro, define = yes;
900     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
901
902     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
903     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
904 }
905 FEATURES {
906     CONDES: segment = RODATA,
907             type = constructor,
908             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
909             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
910     CONDES: segment = RODATA,
911             type = destructor,
912             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
913             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
914 }
915 </verb></tscreen>
916
917 New contents for NEXEHDR and CHKHDR are needed (split2.s):
918 <tscreen><verb>
919         .import __STARTUP_LOAD__, __BSS_LOAD__, __DATA_SIZE__
920         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__
921
922         .segment "NEXEHDR"
923         .word    __RODATA_LOAD__
924         .word    __DATA_LOAD__ + __DATA_SIZE__ - 1
925
926         .segment "CHKHDR"
927         .word    __STARTUP_LOAD__
928         .word    __BSS_LOAD__ - 1
929 </verb></tscreen>
930
931 Compile with
932 <tscreen><verb>
933 cl65 -t atari -C split2.cfg -o prog.com prog.c split2.s
934 </verb></tscreen>
935
936 <sect2>Final note<label id="memhole_final_note"><p>
937
938 There are two other memory areas which don't appear directly in the
939 linker config file. They are the stack and the heap.
940
941 The cc65 runtime lib places the stack location at the end of available
942 memory. This is dynamically set from the MEMTOP system variable at
943 startup. The heap is located in the area between the end of the BSS
944 segment and the top of the stack as defined by __STACKSIZE__.
945
946 If BSS and/or the stack shouldn't stay at the end of the program,
947 some parts of the cc65 runtime lib need to be replaced/modified.
948
949 common/_heap.s defines the location of the heap and atari/crt0.s
950 defines the location of the stack by initializing sp.
951
952
953 <sect1>Upgrading from an older cc65 version<p>
954
955 If you are using a customized linker config file you might get some errors
956 regarding the MAINHDR segment. Like this:
957
958 <tscreen><verb>
959 ld65: Error: Missing memory area assignment for segment `MAINHDR'
960 </verb></tscreen>
961
962 The old "HEADER" memory description contained six bytes: &dollar;FFFF
963 and the first and last memory addess of the program. For the "system
964 check" load chunk this had to be split into two memory assigments. The
965 "HEADER" now only contains the &dollar;FFFF. The main program's first
966 and last memory address were moved to a new segment, called "MAINHDR",
967 which in the new linker config file goes into its own memory area (also
968 called "MAINHDR").&nl;&nl;
969 A simple way to adapt your old linker config file is to add the
970 following line to the "SEGMENTS" section:
971
972 <tscreen><verb>
973 MAINHDR: load = HEADER, type = ro;
974 </verb></tscreen>
975
976
977
978 <sect1>Getting rid of the "system check" load chunk<label id="nosyschk"><p>
979
980 If, for some reason, you don't want to include the "system check" load
981 chunk, you can do so by defining the symbol <tt/__SYSTEM_CHECK__/ when linking the
982 program. The "system check" chunk doesn't include vital parts of the
983 program. So if you don't want the system checks, it is save to leave them out.
984 This is probably mostly interesting for debugging.
985
986 When using cl65, you can leave it out with this command line:
987
988 <tscreen><verb>
989 cl65 -Wl -D__SYSTEM_CHECK__=1 <arguments>
990 </verb></tscreen>
991
992 The value you assign to <tt/__SYSTEM_CHECK_/ doesn't matter. If the
993 <tt/__SYSTEM_CHECK__/ symbol is defined, the load chunk won't be included.
994
995
996 <sect>License<p>
997
998 This software is provided 'as-is', without any expressed or implied
999 warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
1000 arising from the use of this software.
1001
1002 Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
1003 including commercial applications, and to alter it and redistribute it
1004 freely, subject to the following restrictions:
1005
1006 <enum>
1007 <item>  The origin of this software must not be misrepresented; you must not
1008         claim that you wrote the original software. If you use this software
1009         in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
1010         appreciated but is not required.
1011 <item>  Altered source versions must be plainly marked as such, and must not
1012         be misrepresented as being the original software.
1013 <item>  This notice may not be removed or altered from any source
1014         distribution.
1015 </enum>
1016
1017 </article>