]> git.sur5r.net Git - cc65/blob - doc/atari.sgml
Build files in the extra directory.
[cc65] / doc / atari.sgml
1 <!doctype linuxdoc system>
2
3 <article>
4
5 <title>Atari specific information for cc65
6 <author>Shawn Jefferson, <htmlurl
7 url="mailto:shawnjefferson@24fightingchickens.com"
8 name="shawnjefferson@24fightingchickens.com"> and 
9 Christian Groessler, <htmlurl url="mailto:cpg@aladdin.de" name="cpg@aladdin.de">
10 <date>03-Jan-2006
11
12 <abstract>
13 An overview over the Atari runtime system as it is implemented for the cc65 C
14 compiler.
15 </abstract>
16
17 <!-- Table of contents -->
18 <toc>
19
20 <!-- Begin the document -->
21
22 <sect>Overview<p>
23
24 This file contains an overview of the Atari runtime system as it comes
25 with the cc65 C compiler. It describes the memory layout, Atari specific
26 header files, available drivers, and any pitfalls specific to that
27 platform.
28
29 Please note that Atari specific functions are just mentioned here, they are
30 described in detail in the separate <htmlurl url="funcref.html" name="function
31 reference">. Even functions marked as "platform dependent" may be available on
32 more than one platform. Please see the function reference for more
33 information.
34
35
36 <sect>Binary format<p>
37
38 The standard binary output format generated by the linker for the
39 Atari target is a machine language program with a standard executable
40 header (FF FF &lt;2 byte start address&gt; &lt;2 bytes end address&gt;
41 &lsqb;program bytes&rsqb;). These values are calculated in the crt0.s
42 file from the __CODE_LOAD__ and __BSS_LOAD__ values, so keep this in
43 mind if you create a custom linker config file and start moving
44 segments around (see section <ref name="Reserving a memory area inside the program" id="memhole">).  You can
45 override this behaviour by creating your own crt0.s file and linking
46 it into your program.  A run vector is added to the end of the file
47 (&dollar;02E0 &lt;run vector&gt;) and is calculated using
48 __CODE_LOAD__ in crt0.s.
49
50
51 <sect>Memory layout<p>
52
53 The default linker script assumes that the BASIC ROM is disabled (or
54 the BASIC cartridge unplugged). This gives a usable memory range from
55 &dollar;2E00 - &dollar;BC1F. The library startup code examines the
56 current memory configuration, which depends on the size of the
57 installed memory and cartridges present, by inspecting the value in
58 the MEMTOP (&dollar;2E5) variable. Then the initial stack pointer,
59 which indicates the upper bound of memory used, is adjusted. The load
60 address of &dollar;2E00 was chosen to accommodate having a DOS loaded
61 and a driver that resides in low memory such as the 850 R: handler.
62 You can override this behaviour by creating a custom linker config
63 file.
64
65 Special locations:
66
67 <descrip>
68   <tag/Text screen/
69   The text screen depends on the installed memory size and cartridges
70   and can be obtained from the SAVMSC variable (&dollar;58).
71
72   <tag/Stack/
73   The C runtime stack is located at MEMTOP and grows downwards,
74   regardless of how your linker config file is setup.  This
75   accommodates the different memory configurations of the Atari
76   machines, as well as having a cartridge installed.  You can override
77   this behaviour by writing your own crt0.s file and linking it to
78   your program (see also <ref name="Final note"
79   id="memhole_final_note">).
80
81   <tag/Heap/
82   The C heap is located at the end of the program and grows towards the C
83   runtime stack.
84
85 </descrip><p>
86
87
88
89 <sect>Platform specific header files<p>
90
91 Programs containing Atari specific code may use the <tt/atari.h/
92 header file.
93
94
95 <sect1>Atari specific functions<p>
96
97 The functions listed below are special for the Atari. See the <htmlurl
98 url="funcref.html" name="function reference"> for declaration and usage.
99
100 <itemize>
101 <item>get_ostype
102 <item>get_tv
103 <item>_gtia_mkcolor
104 <item>_getcolor
105 <item>_getdefdev
106 <item>_graphics
107 <item>_rest_vecs
108 <item>_save_vecs
109 <item>_scroll
110 <item>_setcolor
111 <item>_setcolor_low
112 </itemize>
113
114
115 <sect1>Hardware access<p>
116
117 The following pseudo variables declared in the <tt/atari.h/ header
118 file do allow access to hardware located in the address space. Some
119 variables are structures, accessing the struct fields will access the
120 chip registers.
121
122 <descrip>
123
124   <tag><tt/GTIA_READ/ and <tt/GTIA_WRITE/</tag>
125   The <tt/GTIA_READ/ structure allows read access to the GTIA. The
126   <tt/GTIA_WRITE/ structure allows write access to the GTIA.
127   See the <tt/_gtia.h/ header file located in the include directory
128   for the declaration of the structure.
129
130   <tag><tt/POKEY_READ/ and <tt/POKEY_WRITE/</tag>
131   The <tt/POKEY_READ/ structure allows read access to the POKEY. The
132   <tt/POKEY_WRITE/ structure allows write access to the POKEY.
133   See the <tt/_pokey.h/ header file located in the include directory
134   for the declaration of the structure.
135
136   <tag><tt/ANTIC/</tag>
137   The <tt/ANTIC/ structure allows read access to the ANTIC.
138   See the <tt/_antic.h/ header file located in the include directory
139   for the declaration of the structure.
140
141   <tag><tt/PIA/</tag>
142   The <tt/PIA/ structure allows read access to the PIA 6520.
143   See the <tt/_pia.h/ header file located in the include directory
144   for the declaration of the structure.
145
146 </descrip><p>
147
148
149
150 <sect>Loadable drivers<p>
151
152 <sect1>Graphics drivers<p>
153
154 Currently there are no graphics drivers available for the Atari platform.
155 However, the runtime library provides a function named _graphics, with
156 a mode parameter just like the BASIC GRAPHICS command. This function will
157 switch to the requested graphics mode.
158 There are currently no functions available to access the graphics
159 memory. The access must be implemented manually.
160
161 Many graphics modes require more memory than the text screen which is
162 in effect when the program starts up. Therefore the programmer has to
163 tell the program beforehand the memory requirements of the graphics
164 modes the program intends to use. 
165 This can be done by using the __RESERVED_MEMORY__ linker config
166 variable. The number specified there describes the number of bytes to
167 subtract from the top of available memory as seen from the runtime
168 library. This memory is then used by the screen buffer.
169
170 The numbers for the different graphics modes presented below should
171 only be seen as a rule of thumb. Since the screen buffer memory needs
172 to start at specific boundaries, the numbers depend on the current top
173 of available memory.
174 The following numbers were determined by a BASIC program.
175
176 <table>
177 <tabular ca="rr">
178 graphics mode|reserved memory@<hline>
179 0|1@
180 1|1@
181 2|1@
182 3|1@
183 4|1@
184 5|182@
185 6|1182@
186 7|3198@
187 8|7120@
188 9|7146@
189 10|7146@
190 11|7146@
191 12|162@
192 13|1@
193 14|3278@
194 15|7120@
195 16|1@
196 17|1@
197 18|1@
198 19|1@
199 20|1@
200 21|184@
201 22|1192@
202 23|3208@
203 24|7146@
204 25|7146@
205 26|7146@
206 27|7146@
207 28|160@
208 29|1@
209 30|3304@
210 31|7146
211 </tabular>
212 <caption>reserved memory required for different graphics modes
213 </table>
214
215 The values of "1" are needed because the graphics command crashes if
216 it doesn't have at least one byte available. This seems to be a bug of
217 the Atari ROM code.
218
219 <sect1>Extended memory drivers<p>
220
221 Currently there are no extended memory drivers available for the Atari
222 platform.
223
224 <sect1>Joystick drivers<p>
225
226 <descrip>
227
228   <tag><tt/ataristd.joy/</tag>
229   Supports up to four standard joysticks connected to the joystick ports of
230   the Atari.
231
232 </descrip><p>
233
234
235
236 <sect1>Mouse drivers<p>
237
238 Currently no drivers available (in fact, the API for loadable mouse drivers
239 does not exist). There is a static driver you can use.
240
241
242 <sect1>RS232 device drivers<p>
243
244 Currently there are no RS232 loadable drivers available for the Atari
245 platform. There is a static driver you can use.
246
247
248 <sect>Limitations<p>
249
250
251 <sect>DIO implementation<label id="dio"><p>
252
253 The Atari supports disk drives with either 128 or 256 byte sectors.
254 The first three sectors of any disk are always 128 bytes long though. This is
255 because the system can only boot from 128 bytes sectors.
256
257 Therefore the DIO read and write functions transfer only 128 bytes
258 for sectors 1 to 3, regardless of the type of diskette.
259
260
261 <sect>CONIO implementation<label id="conio"><p>
262
263 The console I/O is speed optimized therefore support for XEP80 hardware
264 or f80.com software is missing. Of course you may use stdio.h functions.
265
266
267 <sect>Other hints<p>
268
269 <sect1>Function keys<p>
270
271 These are defined to be Atari + number key.
272
273 <sect1>Reserving a memory area inside a program<label id="memhole"><p>
274
275 The Atari 130XE maps its additional memory into CPU memory in 16K
276 chunks at address &dollar;4000 to &dollar;7FFF. One might want to
277 prevent this memory area from being used by cc65. Other reasons to
278 prevent the use of some memory area could be the buffers for display
279 lists and screen memory.
280 <p>
281 The Atari executable format allows holes inside a program, e.g. one
282 part loads into &dollar;2E00 to &dollar;3FFF, going below the reserved
283 memory area (assuming a reserved area from &dollar;4000 to
284 &dollar;7FFF), and another part loads into &dollar;8000 to
285 &dollar;BC1F.
286 <p>
287 Each load chunk of the executable starts with a 4 byte header which
288 defines its load address and size.
289 <p>
290 <sect2>Low code and high data example<p>
291 Goal: Create an executable with 2 load chunks which doesn't use the
292 memory area from &dollar;4000 to &dollar;7FFF. The CODE segment of
293 the program should go below &dollar;4000 and the DATA and RODATA
294 segments should go above &dollar;7FFF.
295 <p>
296 The main problem is that the EXE header generated by the cc65 runtime
297 lib is wrong. It defines a single load chunk with the sizes/addresses
298 of the LOWCODE, INIT, CODE, RODATA, and DATA segments (the whole user
299 program).
300 <p>
301 The contents of the EXE header come from the EXEHDR segment, which is
302 defined in crt0.s. This cannot be changed w/o modifying and
303 recompiling the cc65 atari runtime lib. Therefore the original EXE
304 header must be discarded. It will be replaced by a user created
305 one.
306 <p>
307 The user needs to create a customized linker config file which adds
308 new memory areas and segments to hold the new EXE header and the
309 header data for the second load chunk. Also an assembly source file
310 needs to be created which defines the contents of the new EXE header
311 and the second load chunk header.
312 <p>
313 <p>
314 This is a modified cc65 Atari linker configuration file (split.cfg):
315 <tscreen><verb>
316 MEMORY {
317     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
318
319     HEADER: start = $0000, size = $6, file = %O;        # first load chunk
320     RAMLO: start = $2E00, size = $1200, file = %O;
321
322     BANK: start = $4000, size = $4000, file = "";
323
324     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
325     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
326     TRAILER: start = $0000, size = $0006, file = %O;
327 }
328 SEGMENTS {
329     EXEHDR: load = BANK, type = ro;
330
331     NEXEHDR: load = HEADER, type = ro;                  # first load chunk
332     LOWCODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes, optional = yes;
333     INIT: load = RAMLO, type = ro, optional = yes;
334     CODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
335
336     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
337     RODATA: load = RAM, type = ro, define = yes;
338     DATA: load = RAM, type = rw, define = yes;
339     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
340
341     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
342     AUTOSTRT: load = TRAILER, type = ro;                # defines program entry point
343 }
344 FEATURES {
345     CONDES: segment = RODATA,
346             type = constructor,
347             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
348             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
349     CONDES: segment = RODATA,
350             type = destructor,
351             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
352             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
353 }
354 SYMBOLS {
355     __STACKSIZE__ = $800;       # 2K stack
356     __RESERVED_MEMORY__: value = $0, weak = yes;
357 }
358 </verb></tscreen>
359 <p>
360
361 A new memory area BANK was added which describes the reserved area.
362 It gets loaded with the contents of the old EXEHDR segment. But the
363 memory area isn't written to the output file. This way the contents of
364 the EXEHDR segment get discarded.
365 <p>
366 The added NEXEHDR segment defines the correct EXE header. It puts only
367 the CODE segment into load chunk #1 (RAMLO memory area).
368 <p>
369 The header for the second load chunk comes from the new CHKHDR
370 segment. It puts the RODATA and DATA segments into load chunk #2 (RAM
371 memory area).
372 <p>
373 <p>
374 The contents of the new NEXEHDR and CHKHDR segments come from this
375 file (split.s):
376 <tscreen><verb>
377         .import __LOWCODE_LOAD__, __BSS_LOAD__, __CODE_SIZE__
378         .import __CODE_LOAD__, __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__
379
380         .segment "NEXEHDR"
381         .word    $FFFF          ; EXE file magic number
382         ; 1st load chunk
383         .word    __LOWCODE_LOAD__
384         .word    __CODE_LOAD__ + __CODE_SIZE__ - 1
385
386         .segment "CHKHDR"
387         ; 2nd load chunk (contains with AUTOSTRT in fact a 3rd load chunk)
388         .word    __RODATA_LOAD__
389         .word    __BSS_LOAD__ - 1
390 </verb></tscreen>
391 <p>
392 Compile with
393 <tscreen><verb>
394 cl65 -t atari -C split.cfg -o prog.com prog.c split.s
395 </verb></tscreen>
396
397 <sect2>Low data and high code example<p>
398
399
400 Goal: Put RODATA and DATA into low memory and LOWCODE, INIT, CODE, BSS
401 into high memory (split2.cfg):
402
403 <tscreen><verb>
404 MEMORY {
405     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
406
407     HEADER: start = $0000, size = $6, file = %O;        # first load chunk
408     RAMLO: start = $2E00, size = $1200, file = %O;
409
410     BANK: start = $4000, size = $4000, file = "";
411
412     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
413     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
414     TRAILER: start = $0000, size = $0006, file = %O;
415 }
416 SEGMENTS {
417     EXEHDR: load = BANK, type = ro;                     # discarded old EXE header
418
419     NEXEHDR: load = HEADER, type = ro;                  # first load chunk
420     RODATA: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
421     DATA: load = RAMLO, type = rw, define = yes;
422
423     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
424     LOWCODE: load = RAM, type = ro, define = yes, optional = yes;
425     INIT: load = RAM, type = ro, optional = yes;
426     CODE: load = RAM, type = ro, define = yes;
427     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
428
429     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
430     AUTOSTRT: load = TRAILER, type = ro;                # defines program entry point
431 }
432 FEATURES {
433     CONDES: segment = RODATA,
434             type = constructor,
435             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
436             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
437     CONDES: segment = RODATA,
438             type = destructor,
439             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
440             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
441 }
442 SYMBOLS {
443     __STACKSIZE__ = $800;       # 2K stack
444     __RESERVED_MEMORY__: value = $0, weak = yes;
445 }
446 </verb></tscreen>
447
448 New contents for NEXEHDR and CHKHDR are needed (split2.s):
449 <tscreen><verb>
450         .import __LOWCODE_LOAD__, __BSS_LOAD__, __DATA_SIZE__
451         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__
452
453         .segment "NEXEHDR"
454         .word    $FFFF
455         .word    __RODATA_LOAD__
456         .word    __DATA_LOAD__ + __DATA_SIZE__ - 1
457
458         .segment "CHKHDR"
459         .word    __LOWCODE_LOAD__
460         .word    __BSS_LOAD__ - 1
461 </verb></tscreen>
462
463 Compile with
464 <tscreen><verb>
465 cl65 -t atari -C split2.cfg -o prog.com prog.c split2.s
466 </verb></tscreen>
467
468 <sect2>Final note<label id="memhole_final_note"><p>
469
470 There are two other memory areas which don't appear directly in the
471 linker script. They are the stack and the heap.
472
473 The cc65 runtime lib places the stack location at the end of available
474 memory. This is dynamically set from the MEMTOP system variable at
475 startup. The heap is located in the area between the end of the BSS
476 segment and the top of the stack as defined by __STACKSIZE__.
477
478 If BSS and/or the stack shouldn't stay at the end of the program,
479 some parts of the cc65 runtime lib need to be replaced/modified.
480
481 common/_heap.s defines the location of the heap and atari/crt0.s
482 defines the location of the stack by initializing sp.
483
484
485 <sect>Bugs/Feedback<p>
486
487 If you have problems using the library, if you find any bugs, or if you're
488 doing something interesting with it, I would be glad to hear from you. Feel
489 free to contact me by email (<htmlurl url="mailto:uz@cc65.org"
490 name="uz@cc65.org"> or <htmlurl url="mailto:cpg@aladdin.de"
491 name="cpg@aladdin.de">).
492
493
494
495 <sect>License<p>
496
497 This software is provided 'as-is', without any expressed or implied
498 warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
499 arising from the use of this software.
500
501 Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
502 including commercial applications, and to alter it and redistribute it
503 freely, subject to the following restrictions:
504
505 <enum>
506 <item>  The origin of this software must not be misrepresented; you must not
507         claim that you wrote the original software. If you use this software
508         in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
509         appreciated but is not required.
510 <item>  Altered source versions must be plainly marked as such, and must not
511         be misrepresented as being the original software.
512 <item>  This notice may not be removed or altered from any source
513         distribution.
514 </enum>
515
516 </article>