]> git.sur5r.net Git - cc65/blob - doc/atari.sgml
ccf2ec323ec1627ddeab54829b367dbb085b86d7
[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   <tag><tt/atarim8.joy/</tag>
233   Supports up to eight standard joysticks connected to a MultiJoy adapter.
234
235 </descrip><p>
236
237
238
239 <sect1>Mouse drivers<p>
240
241 Currently no drivers available (in fact, the API for loadable mouse drivers
242 does not exist). There is a static driver you can use.
243
244
245 <sect1>RS232 device drivers<p>
246
247 Currently there are no RS232 loadable drivers available for the Atari
248 platform. There is a static driver you can use.
249
250
251 <sect>Limitations<p>
252
253
254 <sect>DIO implementation<label id="dio"><p>
255
256 The Atari supports disk drives with either 128 or 256 byte sectors.
257 The first three sectors of any disk are always 128 bytes long though. This is
258 because the system can only boot from 128 bytes sectors.
259
260 Therefore the DIO read and write functions transfer only 128 bytes
261 for sectors 1 to 3, regardless of the type of diskette.
262
263
264 <sect>CONIO implementation<label id="conio"><p>
265
266 The console I/O is speed optimized therefore support for XEP80 hardware
267 or f80.com software is missing. Of course you may use stdio.h functions.
268
269
270 <sect>Other hints<p>
271
272 <sect1>Function keys<p>
273
274 Function keys are mapped to Atari + number key.
275
276 <sect1>Reserving a memory area inside a program<label id="memhole"><p>
277
278 The Atari 130XE maps its additional memory into CPU memory in 16K
279 chunks at address &dollar;4000 to &dollar;7FFF. One might want to
280 prevent this memory area from being used by cc65. Other reasons to
281 prevent the use of some memory area could be to reserve space for the
282 buffers for display lists and screen memory.
283 <p>
284 The Atari executable format allows holes inside a program, e.g. one
285 part loads into &dollar;2E00 to &dollar;3FFF, going below the reserved
286 memory area (assuming a reserved area from &dollar;4000 to
287 &dollar;7FFF), and another part loads into &dollar;8000 to
288 &dollar;BC1F.
289 <p>
290 Each load chunk of the executable starts with a 4 byte header which
291 defines its load address and size. In the following linker scripts
292 these headers are named HEADER and SECHDR (for the MEMORY layout), and
293 accordingly NEXEHDR and CHKHDR (for the SEGMENTS layout).
294 <p>
295 <sect2>Low code and high data example<p>
296 Goal: Create an executable with 2 load chunks which doesn't use the
297 memory area from &dollar;4000 to &dollar;7FFF. The CODE segment of
298 the program should go below &dollar;4000 and the DATA and RODATA
299 segments should go above &dollar;7FFF.
300 <p>
301 The main problem is that the EXE header generated by the cc65 runtime
302 lib is wrong. It defines a single load chunk with the sizes/addresses
303 of the STARTUP, LOWCODE, INIT, CODE, RODATA, and DATA segments (the whole user
304 program).
305 <p>
306 The contents of the EXE header come from the EXEHDR segment, which is
307 defined in crt0.s. This cannot be changed without modifying and
308 recompiling the cc65 atari runtime lib. Therefore the original EXE
309 header must be discarded. It will be replaced by a user created
310 one. The discarding is done by assigning the EXEHDR segment to the
311 BANK memory area. The BANK memory area is discarded in the new linker
312 script (written to file "").
313 <p>
314 The user needs to create a customized linker config file which adds
315 new memory areas and segments to hold the new EXE header and the
316 header data for the second load chunk. Also an assembly source file
317 needs to be created which defines the contents of the new EXE header
318 and the second load chunk header.
319 <p>
320 <p>
321 This is an example of a modified cc65 Atari linker configuration file
322 (split.cfg):
323 <tscreen><verb>
324 SYMBOLS {
325     __STACKSIZE__ = $800;                               # 2K stack
326     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, weak = yes;
327 }
328 FEATURES {
329     STARTADDRESS: default = $2E00;
330 }
331 MEMORY {
332     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
333
334     HEADER: start = $0000, size = $6, file = %O;        # first load chunk
335     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
336
337     BANK: start = $4000, size = $4000, file = "";
338
339     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
340     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
341 }
342 SEGMENTS {
343     EXEHDR: load = BANK, type = ro;
344
345     NEXEHDR: load = HEADER, type = ro;                  # first load chunk
346     STARTUP: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
347     LOWCODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes, optional = yes;
348     INIT: load = RAMLO, type = ro, optional = yes;
349     CODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
350
351     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
352     RODATA: load = RAM, type = ro, define = yes;
353     DATA: load = RAM, type = rw, define = yes;
354     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
355     ZPSAVE: load = RAM, type = bss, define = yes;
356
357     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
358     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
359 }
360 FEATURES {
361     CONDES: segment = RODATA,
362             type = constructor,
363             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
364             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
365     CONDES: segment = RODATA,
366             type = destructor,
367             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
368             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
369 }
370 </verb></tscreen>
371 <p>
372
373 A new memory area BANK was added which describes the reserved area.
374 It gets loaded with the contents of the old EXEHDR segment. But the
375 memory area isn't written to the output file. This way the contents of
376 the EXEHDR segment get discarded.
377 <p>
378 The newly added NEXEHDR segment defines the correct EXE header. It
379 puts the STARTUP, LOWCODE, INIT, and CODE segments, which are the
380 segments containing only code, into load chunk #1 (RAMLO memory area).
381 <p>
382 The header for the second load chunk comes from the new CHKHDR
383 segment. It puts the RODATA, DATA, BSS, and ZPSAVE segments into load
384 chunk #2 (RAM memory area).
385 <p>
386 <p>
387 The contents of the new NEXEHDR and CHKHDR segments come from this
388 file (split.s):
389 <tscreen><verb>
390         .import __CODE_LOAD__, __BSS_LOAD__, __CODE_SIZE__
391         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__, __STARTUP_LOAD__
392
393         .segment "NEXEHDR"
394         .word    $FFFF
395         .word    __STARTUP_LOAD__
396         .word    __CODE_LOAD__ + __CODE_SIZE__ - 1
397
398         .segment "CHKHDR"
399         .word    __RODATA_LOAD__
400         .word    __BSS_LOAD__ - 1
401 </verb></tscreen>
402 <p>
403 Compile with
404 <tscreen><verb>
405 cl65 -t atari -C split.cfg -o prog.com prog.c split.s
406 </verb></tscreen>
407
408 <sect2>Low data and high code example<p>
409
410
411 Goal: Put RODATA and DATA into low memory and STARTUP, LOWCODE, INIT,
412 CODE, BSS, ZPSAVE into high memory (split2.cfg):
413
414 <tscreen><verb>
415 SYMBOLS {
416     __STACKSIZE__ = $800;       # 2K stack
417     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, weak = yes;
418 }
419 FEATURES {
420     STARTADDRESS: default = $2E00;
421 }
422 MEMORY {
423     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
424
425     HEADER: start = $0000, size = $6, file = %O;        # first load chunk
426     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
427
428     BANK: start = $4000, size = $4000, file = "";
429
430     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
431     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
432 }
433 SEGMENTS {
434     EXEHDR: load = BANK, type = ro;                     # discarded old EXE header
435
436     NEXEHDR: load = HEADER, type = ro;                  # first load chunk
437     RODATA: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
438     DATA: load = RAMLO, type = rw, define = yes;
439
440     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
441     STARTUP: load = RAM, type = ro, define = yes;
442     INIT: load = RAM, type = ro, optional = yes;
443     CODE: load = RAM, type = ro, define = yes;
444     ZPSAVE: load = RAM, type = bss, define = yes;
445     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
446
447     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
448     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
449 }
450 FEATURES {
451     CONDES: segment = RODATA,
452             type = constructor,
453             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
454             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
455     CONDES: segment = RODATA,
456             type = destructor,
457             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
458             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
459 }
460 </verb></tscreen>
461
462 New contents for NEXEHDR and CHKHDR are needed (split2.s):
463 <tscreen><verb>
464         .import __STARTUP_LOAD__, __ZPSAVE_LOAD__, __DATA_SIZE__
465         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__
466
467         .segment "NEXEHDR"
468         .word    $FFFF
469         .word    __RODATA_LOAD__
470         .word    __DATA_LOAD__ + __DATA_SIZE__ - 1
471
472         .segment "CHKHDR"
473         .word    __STARTUP_LOAD__
474         .word    __ZPSAVE_LOAD__ - 1
475 </verb></tscreen>
476
477 Compile with
478 <tscreen><verb>
479 cl65 -t atari -C split2.cfg -o prog.com prog.c split2.s
480 </verb></tscreen>
481
482 <sect2>Final note<label id="memhole_final_note"><p>
483
484 There are two other memory areas which don't appear directly in the
485 linker script. They are the stack and the heap.
486
487 The cc65 runtime lib places the stack location at the end of available
488 memory. This is dynamically set from the MEMTOP system variable at
489 startup. The heap is located in the area between the end of the BSS
490 segment and the top of the stack as defined by __STACKSIZE__.
491
492 If BSS and/or the stack shouldn't stay at the end of the program,
493 some parts of the cc65 runtime lib need to be replaced/modified.
494
495 common/_heap.s defines the location of the heap and atari/crt0.s
496 defines the location of the stack by initializing sp.
497
498
499 <sect>Bugs/Feedback<p>
500
501 If you have problems using the library, if you find any bugs, or if you're
502 doing something interesting with it, I would be glad to hear from you. Feel
503 free to contact me by email (<htmlurl url="mailto:uz@cc65.org"
504 name="uz@cc65.org"> or <htmlurl url="mailto:cpg@aladdin.de"
505 name="cpg@aladdin.de">).
506
507
508
509 <sect>License<p>
510
511 This software is provided 'as-is', without any expressed or implied
512 warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
513 arising from the use of this software.
514
515 Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
516 including commercial applications, and to alter it and redistribute it
517 freely, subject to the following restrictions:
518
519 <enum>
520 <item>  The origin of this software must not be misrepresented; you must not
521         claim that you wrote the original software. If you use this software
522         in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
523         appreciated but is not required.
524 <item>  Altered source versions must be plainly marked as such, and must not
525         be misrepresented as being the original software.
526 <item>  This notice may not be removed or altered from any source
527         distribution.
528 </enum>
529
530 </article>