]> git.sur5r.net Git - cc65/blob - doc/atari.sgml
f911d568ec660bd1239852935bd2f75eb905d568
[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>2014-04-24
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 MAIN 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>_is_cmdline_dos
279 <item>_rest_vecs
280 <item>_save_vecs
281 <item>_scroll
282 <item>_setcolor
283 <item>_setcolor_low
284 </itemize>
285
286
287 <sect1>Hardware access<p>
288
289 The following pseudo variables declared in the <tt/atari.h/ header
290 file do allow access to hardware located in the address space. Some
291 variables are structures, accessing the struct fields will access the
292 chip registers.
293
294 <descrip>
295
296   <tag><tt/GTIA_READ/ and <tt/GTIA_WRITE/</tag>
297   The <tt/GTIA_READ/ structure allows read access to the GTIA. The
298   <tt/GTIA_WRITE/ structure allows write access to the GTIA.
299   See the <tt/_gtia.h/ header file located in the include directory
300   for the declaration of the structure.
301
302   <tag><tt/POKEY_READ/ and <tt/POKEY_WRITE/</tag>
303   The <tt/POKEY_READ/ structure allows read access to the POKEY. The
304   <tt/POKEY_WRITE/ structure allows write access to the POKEY.
305   See the <tt/_pokey.h/ header file located in the include directory
306   for the declaration of the structure.
307
308   <tag><tt/ANTIC/</tag>
309   The <tt/ANTIC/ structure allows read access to the ANTIC.
310   See the <tt/_antic.h/ header file located in the include directory
311   for the declaration of the structure.
312
313   <tag><tt/PIA/</tag>
314   The <tt/PIA/ structure allows read access to the PIA 6520.
315   See the <tt/_pia.h/ header file located in the include directory
316   for the declaration of the structure.
317
318 </descrip><p>
319
320
321
322 <sect>Loadable drivers<p>
323
324 The names in the parentheses denote the symbols to be used for static linking of the drivers.
325
326
327 <sect1>Graphics drivers<p>
328
329 <table><tabular ca="rrrr">
330 <tt/atari/|<tt/atarixl/|screen resolution|display pages@<hline>
331 <tt/atr3.tgi (atr3_tgi)/|<tt/atrx3.tgi (atrx3_tgi)/|40x24x4 (CIO mode 3, ANTIC mode 8)|1@
332 <tt/atr4.tgi (atr4_tgi)/|<tt/atrx4.tgi (atrx4_tgi)/|80x48x2 (CIO mode 4, ANTIC mode 9)|1@
333 <tt/atr5.tgi (atr5_tgi)/|<tt/atrx5.tgi (atrx5_tgi)/|80x48x4 (CIO mode 5, ANTIC mode A)|1@
334 <tt/atr6.tgi (atr6_tgi)/|<tt/atrx6.tgi (atrx6_tgi)/|160x96x2 (CIO mode 6, ANTIC mode B)|1@
335 <tt/atr7.tgi (atr7_tgi)/|<tt/atrx7.tgi (atrx7_tgi)/|160x96x4 (CIO mode 7, ANTIC mode D)|1@
336 <tt/atr8.tgi (atr8_tgi)/|<tt/atrx8.tgi (atrx8_tgi)/|320x192x2 (CIO mode 8, ANTIC mode F)|1@
337 <tt/atr8p2.tgi (atr8p2_tgi)/|<tt/atrx8p2.tgi (atrx8p2_tgi)/|320x192x2 (CIO mode 8, ANTIC mode F)|2@
338 <tt/atr9.tgi (atr9_tgi)/|<tt/atrx9.tgi (atrx9_tgi)/|80x192x16b (CIO mode 9, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;40)|1@
339 <tt/atr9p2.tgi (atr9p2_tgi)/|<tt/atrx9p2.tgi (atrx9p2_tgi)/|80x192x16b (CIO mode 9, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;40)|2@
340 <tt/atr10.tgi (atr10_tgi)/|<tt/atrx10.tgi (atrx10_tgi)/|80x192x9 (CIO mode 10, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;80)|1@
341 <tt/atr10p2.tgi (atr10p2_tgi)/|<tt/atrx10p2.tgi (atrx10p2_tgi)/|80x192x9 (CIO mode 10, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;80)|2@
342 <tt/atr11.tgi (atr11_tgi)/|<tt/atrx11.tgi (atrx11_tgi)/|80x192x16h (CIO mode 11, ANTIC mode F, GTIA mode &dollar;C0)|1@
343 <tt/atr14.tgi (atr14_tgi)/|<tt/atrx14.tgi (atrx14_tgi)/|160x192x2 (CIO mode 14, ANTIC mode C)|1@
344 <tt/atr15.tgi (atr15_tgi)/|<tt/atrx15.tgi (atrx15_tgi)/|160x192x4 (CIO mode 15, ANTIC mode E)|1@
345 <tt/atr15p2.tgi (atr15p2_tgi)/|<tt/atrx15p2.tgi (atrx15p2_tgi)/|160x192x4 (CIO mode 15, ANTIC mode E)|2
346 </tabular>
347 <!-- <caption>bla bla -->
348 </table>
349
350
351 Many graphics modes require more memory than the text screen which is
352 in effect when the program starts up. Therefore the programmer has to
353 tell the program beforehand the memory requirements of the graphics
354 modes the program intends to use.
355
356 On the <tt/atari/ target his can be done by using the __RESERVED_MEMORY__
357 linker config variable. The number specified there describes the number
358 of bytes to subtract from the top of available memory as seen from the
359 runtime library. This memory is then used by the screen buffer.
360
361 On the <tt/atarixl/ target the screen memory resides below the program
362 load address.  In order to reserve memory for a graphics mode, one
363 simply uses a higher program load address.  There are restrictions on
364 selectable load addresses,
365 see <ref name="Selecting a good program load address" id="loadaddr">.
366
367 The numbers for the different graphics modes presented below should
368 only be seen as a rule of thumb. Since the screen buffer memory needs
369 to start at specific boundaries, the numbers depend on the current top
370 of available memory.
371 The following numbers were determined by a BASIC program.
372
373 <table>
374 <tabular ca="rr">
375 graphics mode|reserved memory@<hline>
376 0|1@
377 1|1@
378 2|1@
379 3|1@
380 4|1@
381 5|182@
382 6|1182@
383 7|3198@
384 8|7120@
385 9|7146@
386 10|7146@
387 11|7146@
388 12|162@
389 13|1@
390 14|3278@
391 15|7120@
392 16|1@
393 17|1@
394 18|1@
395 19|1@
396 20|1@
397 21|184@
398 22|1192@
399 23|3208@
400 24|7146@
401 25|7146@
402 26|7146@
403 27|7146@
404 28|162@
405 29|1@
406 30|3304@
407 31|7146
408 </tabular>
409 <caption>reserved memory required for different graphics modes
410 </table>
411
412 The values of "1" are needed because the graphics command crashes if
413 it doesn't have at least one byte available. This seems to be a bug of
414 the Atari ROM code.
415
416 Default drivers: <tt/atr8.tgi (atr8_tgi)/ and <tt/atrx8.tgi (atrx8_tgi)/.
417
418 <sect1>Extended memory drivers<p>
419
420 Currently there is only one extended memory driver.  It manages the second 64K of a 130XE.
421
422 <table>
423 <tabular ca="rr">
424 <tt/atari/|<tt/atarixl/@<hline>
425 <tt/atr130.emd (atr130_emd)/|<tt/atrx130.emd (atrx130_emd)/
426 </tabular>
427 </table>
428
429 <sect1>Joystick drivers<p>
430
431 Currently there are two joystick drivers available:
432
433 <table>
434 <tabular ca="rrr">
435 <tt/atari/|<tt/atarixl/|description@<hline>
436 <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.)@
437 <tt/atrmj8.joy (atrmj8_joy)/|<tt/atrxmj8.joy (atrxmj8_joy)/|Supports up to eight standard joysticks connected to a MultiJoy adapter.
438 </tabular>
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 </table>
457
458 All mouse devices connect to joystick port #0.
459
460 Default drivers: <tt/atrst.mou (atrst_mou)/ and <tt/atrxst.mou (atrxst_mou)/.
461
462 <sect2>Mouse callbacks<p>
463
464 There are two mouse callbacks available.
465 <p>
466 The "text mode" callbacks (<tt/mouse_txt_callbacks/) display the mouse cursor as a "diamond" character
467 on the standard "GRAPHICS 0" text mode screen. The mouse cursor character can be changed by an
468 assembly file defining the character by exporting the zeropage symbol <tt/mouse_txt_char/.
469 The default file looks like this:
470 <tscreen><verb>
471         .export mouse_txt_char : zp = 96     ; 'diamond' screen code
472 </verb></tscreen>
473 <p>
474 The "P/M" callbacks (<tt/mouse_pm_callbacks/) use Player-Missile graphics for the mouse cursor.
475 The cursor shape can be changed, too, by an assembly file. Here's the default shape definition:
476 <tscreen><verb>
477         .export mouse_pm_bits
478         .export mouse_pm_height    : zeropage
479         .export mouse_pm_hotspot_x : zeropage
480         .export mouse_pm_hotspot_y : zeropage
481         .rodata
482 mouse_pm_bits:
483         .byte   %11110000
484         .byte   %11000000
485         .byte   %10100000
486         .byte   %10010000
487         .byte   %10001000
488         .byte   %00000100
489         .byte   %00000010
490 mouse_pm_height = * - mouse_pm_bits
491 ; hot spot is upper left corner
492 mouse_pm_hotspot_x = 0
493 mouse_pm_hotspot_y = 0
494 </verb></tscreen>
495 <p>
496 <tt/mouse_pm_bits/ defines the shape of the cursor, <tt/mouse_pm_height/ defines the number of
497 bytes in <tt/mouse_pm_bits/. <tt/mouse_pm_hotspot_x/ and <tt/mouse_pm_hotspot_y/ define the
498 position in the shape where "the mouse points to". When using this callback page #6 (&dollar;600
499  - &dollar;6FF) is used for the P/M graphics data and no P/M graphics can otherwise be used
500 by the program. The height of the shape (<tt/mouse_pm_height/)
501 must not exceed 32 lines since the callback routines cannot handle more than 32 lines.
502 <p>
503 The default callbacks definition (<tt/mouse_def_callbacks/) is an alias for the "P/M" callbacks.
504
505 <sect1>RS232 device drivers<p>
506
507 Currently there is one RS232 driver.  It uses the R: device (therefore
508 an R: driver needs to be installed) and was tested with the 850
509 interface module.
510
511 <table>
512 <tabular ca="rr">
513 <tt/atari/|<tt/atarixl/@<hline>
514 <tt/atrrdev.ser (atrrdev_ser)/|<tt/atrxrdev.ser (atrxrdev_ser)/
515 </tabular>
516 </table>
517
518
519 <sect>Limitations<p>
520
521 <sect1><tt/atarixl/<#if output="info|latex2e"> limitations</#if><label id="limitations"<p>
522
523 <itemize>
524 <item>The display is cleared at program start and at program termination.  This is a side
525 effect of relocating the display memory below the program start address.
526 <item>Not all possible CIO and SIO functions are handled by the runtime stub code which banks
527 the ROM in and out.  All functions used by the runtime library are handled, though.
528 <item>The <tt/_sys()/ function is not supported.
529 <item>It is not compatible with DOSes or other programs using the memory below the ROM.
530 </itemize>
531
532 <sect>DIO implementation<label id="dio"><p>
533
534 The Atari supports disk drives with either 128 or 256 byte sectors.
535 The first three sectors of any disk are always 128 bytes long though. This is
536 because the system can only boot from 128 bytes sectors.
537
538 Therefore the DIO read and write functions transfer only 128 bytes
539 for sectors 1 to 3, regardless of the type of diskette.
540
541
542 <sect>CONIO implementation<label id="conio"><p>
543
544 The console I/O is speed optimized therefore support for XEP80 hardware
545 or f80.com software is missing. Of course you may use stdio.h functions.
546
547
548 <sect>Technical details<label id="techdetail"><p>
549
550 <sect1><tt/atari/<#if output="info|latex2e"> details</#if><p>
551
552 <sect2><#if output="info|latex2e"><tt/atari/ </#if>Load chunks<p>
553
554 An <tt/atari/ program contains two load chunks.
555
556 <enum>
557 <item>"system check"<label id="syschk">&nl;
558 This load chunk is always loaded at address &dollar;2E00, and checks if the system has
559 enough memory to run the program. It also checks if the program start address is not
560 below MEMLO. If any of the checks return false, the loading of the program is aborted.&nl;
561 The contents of this chunk come from the SYSCHKCHNK memory area of the linker config file.
562 <item>main program&nl;
563 This load chunk is loaded at the selected program start address (default &dollar;2000) and
564 contains all of the code and data of the program.&nl;
565 The contents of this chunk come from the MAIN memory area of the linker config file.
566 </enum>
567
568
569 <sect1><tt/atarixl/<#if output="info|latex2e"> details</#if><p>
570
571 <sect2>General operation<p>
572
573 The <tt/atarixl/ target banks out the ROM while the program is running in
574 order to make more memory available to the program.
575
576 The screen memory is by default located at the top of available memory,
577 &dollar;BFFF if BASIC is not enabled, &dollar;9FFF if BASIC is enabled.
578 Therefore, in order to create a largest possible continuous memory area,
579 the screen memory is moved below the program load address.  This gives
580 a memory area from &lt;program load addr&gt; to &dollar;CFFF.
581
582 The startup code installs wrappers for interrupt handlers and ROM routines.
583 When an interrupt or call to a ROM routine happens, the wrappers enable the
584 ROM, call the handler or routine, and disable the ROM again.
585
586 The "wrapping" of the ROM routines is done by changing the ROM entry
587 point symbols in <tt/atari.inc/ to point to the wrapper functions.
588
589 For ROM functions which require input or output buffers, the wrappers
590 copy the data as required to buffers in low memory.
591
592 <sect2><#if output="info|latex2e"><tt/atarixl/ </#if>Load chunks<label id="xlchunks"><p>
593
594 An <tt/atarixl/ program contains three load chunks.
595
596 <enum>
597 <item>"system check"<label id="syschkxl">&nl;
598 This load chunk is always loaded at address &dollar;2E00, and checks if the system is
599 suitable for running the program. It also checks if there is enough room between MEMLO
600 and the program start address to move the text mode screen buffer there. If any of the
601 checks return false, the loading of the program is aborted.&nl;
602 The contents of this chunk come from the SYSCHKCHNK memory area of the linker config file.
603 <item>"shadow RAM prepare"&nl;
604 The second load chunk gets loaded to the selected program load address (default &dollar;2400).
605 It moves the screen memory below the program load address, copies the character generator
606 from ROM to its new place in RAM, and copies the parts of the program which reside in
607 high memory below the ROM to their place. The high memory parts are included in this load chunk.&nl;
608 At the beginning of this load chunk there is a .bss area, which is not part of the
609 EXE file. Therefore the on-disk start address of this load chunk will be higher than the
610 selected start address. This .bss area (segment LOWBSS) contains the buffers for the
611 double buffering of ROM input and output data.  If you add contents to this segment be aware
612 that the contents won't be zero initialized by the startup code.&nl;
613 The contents of this chunk come from the SRPREPCHNK memory area of the linker config file.
614 <item>main program&nl;
615 This load chunk is loaded just above the LOWBSS segment, replacing the code of
616 the previous load chunk. It contains all remaining code and data sections of the program,
617 including the startup code.&nl;
618 The contents of this chunk come from the RAM memory area of the linker config file.
619 </enum>
620
621 <sect2>Moving screen memory below the program start address<p>
622
623 When setting a graphics mode, the ROM looks at the RAMTOP location. RAMTOP
624 describes the amount of installed memory in pages (RAMTOP is only one byte).
625 The screen memory and display list are placed immediately below RAMTOP.
626
627 Now in order to relocate the screen memory to lower memory, the startup code
628 puts a value into RAMTOP which causes the ROM routines to allocate the display
629 memory below the program start address and then it issues a ROM call to setup
630 the regular text mode.
631
632 <sect2>Selecting a good program load address<label id="loadaddr"><p>
633
634 Due to the movement of the screen memory below the program start, there are some
635 load addresses which are sub-optimal because they waste memory or prevent a
636 higher resolution graphics mode from being enabled.
637
638 There are restrictions at which addresses screen memory (display buffer and display
639 list) can be placed. The display buffer cannot cross a 4K boundary and a display
640 list cannot cross a 1K boundary.
641
642 The startup code takes this into account when moving the screen memory down.
643 If the program start address (aligned to the next lower page boundary) minus
644 the screen buffer size would result in a screen buffer which spans a 4K
645 boundary, the startup code lowers RAMTOP to this 4K boundary.&nl;
646 The size of the screen buffer in text mode is 960 (&dollar;3C0) bytes. So, for
647 example, a selected start address of &dollar;2300 would span the 4K boundary
648 at &dollar;2000. The startup code would adjust the RAMTOP value in such way that
649 the screen memory would be located just below this boundary (at &dollar;1C40).
650 This results in the area &lsqb;&dollar;2000-&dollar;22FF&rsqb; being wasted.
651 Additionally, the program might fail to load since the lowest address used
652 by the screen memory could be below MEMLO. (The lowest address used in this
653 example would be at &dollar;1C20, where the display list would allocated.)
654
655 These calculations are performed by the startup code (in the first two
656 load chunks), but the startup code only takes the default 40x24 text mode
657 into account. If the program later wants to load TGI drivers which set
658 a more memory consuming graphics mode, the user has to pick a higher
659 load address.
660 Using higher resolution modes there is a restriction in the ROM that it
661 doesn't expect RAMTOP to be at arbitrary values. The Atari memory modules
662 came only in 8K or 16K sizes, so the ROM expects RAMTOP to only have
663 values in 8K steps. Therefore, when using the highest resolution modes
664 the program start address must be at an 8K boundary.
665
666
667 <sect2>Character generator location<label id="chargenloc"><p>
668
669 The default <tt/atarixl/ linker config file (<tt/atarixl.cfg/) leaves the
670 character generator location at the same address where it is in ROM
671 (&dollar;E000). This has the disadvatage to split the upper memory into
672 two parts (&lsqb;&dollar;D800-&dollar;DFFF&rsqb; and
673 &lsqb;&dollar;E400-&dollar;FFF9&rsqb;). For applications which
674 require a large continuous upper memory area, an alternative linker
675 config file (<tt/atarixl-largehimem.cfg/) is provided. It relocates the
676 character generator to &dollar;D800, providing a single big upper
677 memory area at &lsqb;&dollar;DC00-&dollar;FFF9&rsqb;.
678
679 With the character generator at a different address than in ROM, the routines
680 which enable and disable the ROM also have to update the chargen pointer.
681 This code is not enabled by default. In order to enable it,
682 uncomment the line which sets CHARGEN_RELOC in <tt/libsrc&sol;atari&sol;Makefile.inc/
683 and recompile the <tt/atarixl/ runtime library.
684
685 <sect>Other hints<p>
686
687
688 <sect1>Function keys<p>
689
690 Function keys are mapped to Atari + number key.
691
692
693 <sect1>Passing arguments to the program<p>
694
695 Command line arguments can be passed to <tt/main()/ when the used DOS supports it.
696
697 <enum>
698 <item>Arguments are separated by spaces.
699 <item>Leading and trailing spaces around an argument are ignored.
700 <item>The first argument passed to <tt/main/ is the program name.
701 <item>A maximum number of 16 arguments (including the program name) are
702       supported.
703 </enum>
704
705
706 <sect1>Interrupts<p>
707
708 The runtime for the Atari uses routines marked as <tt/.INTERRUPTOR/ for
709 interrupt handlers. Such routines must be written as simple machine language
710 subroutines and will be called automatically by the VBI handler code
711 when they are linked into a program. See the discussion of the <tt/.CONDES/
712 feature in the <url url="ca65.html" name="assembler manual">.
713
714 Please note that on the Atari targets the <tt/.INTERRUPTOR/s are being
715 run in NMI context. The other targets run them in IRQ context.
716
717 <sect1>Reserving a memory area inside a program<label id="memhole"><p>
718
719 (This section is primarily applicable to the <tt/atari/ target, but the
720 principles apply to <tt/atatixl/ as well.)
721
722 The Atari 130XE maps its additional memory into CPU memory in 16K
723 chunks at address &dollar;4000 to &dollar;7FFF. One might want to
724 prevent this memory area from being used by cc65. Other reasons to
725 prevent the use of some memory area could be to reserve space for the
726 buffers for display lists and screen memory.
727 <p>
728 The Atari executable format allows holes inside a program, e.g. one
729 part loads into &dollar;2E00 to &dollar;3FFF, going below the reserved
730 memory area (assuming a reserved area from &dollar;4000 to
731 &dollar;7FFF), and another part loads into &dollar;8000 to
732 &dollar;BC1F.
733 <p>
734 Each load chunk of the executable starts with a 4 byte header which
735 defines its load address and size. In the following linker config files
736 these headers are named HEADER and SECHDR (for the MEMORY layout), and
737 accordingly NEXEHDR and CHKHDR (for the SEGMENTS layout).
738 <p>
739 <sect2>Low code and high data example<p>
740 Goal: Create an executable with 2 load chunks which doesn't use the
741 memory area from &dollar;4000 to &dollar;7FFF. The CODE segment of
742 the program should go below &dollar;4000 and the DATA and RODATA
743 segments should go above &dollar;7FFF.
744 <p>
745 The main problem is that the EXE header generated by the cc65 runtime
746 lib is wrong. It defines a single load chunk with the sizes/addresses
747 of the STARTUP, LOWCODE, ONCE, CODE, RODATA, and DATA segments, in
748 fact, the whole user program (we're disregarding the "system check"
749 load chunk here).
750 <p>
751 The contents of the EXE header come from the EXEHDR and MAINHDR segments.
752 The EXEHDR segment just contains the &dollar;FFFF value which is required
753 to be the first bytes of the EXE file.&nl;
754 The MAINHDR are defined in in crt0.s. This cannot be changed without
755 modifying and recompiling the cc65 atari runtime library. Therefore
756 the original contents of this segment must be discarded and be
757 replaced by a user created one. This discarding is done by assigning the
758 MAINHDR segment to the (new introduced) DISCARD memory area. The DISCARD memory area is
759 thrown away in the new linker config file (written to file "").
760 We add a new FSTHDR segment for the chunk header of the first chunk.
761 <p>
762 The user needs to create a customized linker config file which adds
763 new memory areas and segments to hold the new header data for the first load
764 chunk and the header data for the second load chunk. Also an assembly source file
765 needs to be created which defines the contents of the new header data
766 for the two load chunks.
767 <p>
768 <p>
769 This is an example of a modified cc65 Atari linker configuration file
770 (split.cfg):
771 <tscreen><verb>
772 SYMBOLS {
773     __STACKSIZE__:       value = $800   type = weak;    # 2K stack
774     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, type = weak;
775 }
776 FEATURES {
777     STARTADDRESS: default = $2E00;
778 }
779 MEMORY {
780     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
781
782     HEADER: start = $0000, size = $2, file = %O;        # first load chunk
783
784     FSTHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
785     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
786
787     DISCARD: start = $4000, size = $4000, file = "";
788
789     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
790     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
791 }
792 SEGMENTS {
793     EXEHDR: load = HEADER, type = ro;
794
795     MAINHDR: load = DISCARD, type = ro;
796
797     NEXEHDR: load = FSTHDR, type = ro;                  # first load chunk
798     STARTUP: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
799     LOWCODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes, optional = yes;
800     ONCE: load = RAMLO, type = ro, optional = yes;
801     CODE: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
802
803     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
804     RODATA: load = RAM, type = ro, define = yes;
805     DATA: load = RAM, type = rw, define = yes;
806     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
807
808     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
809     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
810 }
811 FEATURES {
812     CONDES: segment = ONCE,
813             type = constructor,
814             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
815             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
816     CONDES: segment = RODATA,
817             type = destructor,
818             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
819             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
820 }
821 </verb></tscreen>
822 <p>
823
824 A new memory area DISCARD was added.
825 It gets loaded with the contents of the (now unused) MAINHDR segment. But the
826 memory area isn't written to the output file. This way the contents of
827 the MAINHDR segment get discarded.
828 <p>
829 The newly added NEXEHDR segment defines the correct chunk header for the
830 first intended load chunk. It
831 puts the STARTUP, LOWCODE, ONCE, and CODE segments, which are the
832 segments containing only code, into load chunk #1 (RAMLO memory area).
833 <p>
834 The header for the second load chunk comes from the new CHKHDR
835 segment. It puts the RODATA, DATA, BSS, and ZPSAVE segments into load
836 chunk #2 (RAM memory area).
837 <p>
838 <p>
839 The contents of the new NEXEHDR and CHKHDR segments come from this
840 file (split.s):
841 <tscreen><verb>
842         .import __CODE_LOAD__, __BSS_LOAD__, __CODE_SIZE__
843         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__, __STARTUP_LOAD__
844
845         .segment "NEXEHDR"
846         .word    __STARTUP_LOAD__
847         .word    __CODE_LOAD__ + __CODE_SIZE__ - 1
848
849         .segment "CHKHDR"
850         .word    __RODATA_LOAD__
851         .word    __BSS_LOAD__ - 1
852 </verb></tscreen>
853 <p>
854 Compile with
855 <tscreen><verb>
856 cl65 -t atari -C split.cfg -o prog.com prog.c split.s
857 </verb></tscreen>
858
859 <sect2>Low data and high code example<p>
860
861
862 Goal: Put RODATA and DATA into low memory and STARTUP, LOWCODE, ONCE,
863 CODE, BSS, ZPSAVE into high memory (split2.cfg):
864
865 <tscreen><verb>
866 SYMBOLS {
867     __STACKSIZE__:       value = $800   type = weak;    # 2K stack
868     __RESERVED_MEMORY__: value = $0000, type = weak;
869 }
870 FEATURES {
871     STARTADDRESS: default = $2E00;
872 }
873 MEMORY {
874     ZP: start = $82, size = $7E, type = rw, define = yes;
875
876     HEADER: start = $0000, size = $2, file = %O;        # first load chunk
877
878     FSTHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
879     RAMLO: start = %S, size = $4000 - %S, file = %O;
880
881     DISCARD: start = $4000, size = $4000, file = "";
882
883     SECHDR: start = $0000, size = $4, file = %O;        # second load chunk
884     RAM: start = $8000, size = $3C20, file = %O;        # $3C20: matches upper bound $BC1F
885 }
886 SEGMENTS {
887     EXEHDR: load = HEADER, type = ro;                     # discarded old EXE header
888
889     MAINHDR: load = DISCARD, type = ro;
890
891     NEXEHDR: load = FSTHDR, type = ro;                  # first load chunk
892     RODATA: load = RAMLO, type = ro, define = yes;
893     DATA: load = RAMLO, type = rw, define = yes;
894
895     CHKHDR: load = SECHDR, type = ro;                   # second load chunk
896     STARTUP: load = RAM, type = ro, define = yes;
897     ONCE: load = RAM, type = ro, optional = yes;
898     CODE: load = RAM, type = ro, define = yes;
899     BSS: load = RAM, type = bss, define = yes;
900
901     ZEROPAGE: load = ZP, type = zp;
902     AUTOSTRT: load = RAM, type = ro;                    # defines program entry point
903 }
904 FEATURES {
905     CONDES: segment = ONCE,
906             type = constructor,
907             label = __CONSTRUCTOR_TABLE__,
908             count = __CONSTRUCTOR_COUNT__;
909     CONDES: segment = RODATA,
910             type = destructor,
911             label = __DESTRUCTOR_TABLE__,
912             count = __DESTRUCTOR_COUNT__;
913 }
914 </verb></tscreen>
915
916 New contents for NEXEHDR and CHKHDR are needed (split2.s):
917 <tscreen><verb>
918         .import __STARTUP_LOAD__, __BSS_LOAD__, __DATA_SIZE__
919         .import __DATA_LOAD__, __RODATA_LOAD__
920
921         .segment "NEXEHDR"
922         .word    __RODATA_LOAD__
923         .word    __DATA_LOAD__ + __DATA_SIZE__ - 1
924
925         .segment "CHKHDR"
926         .word    __STARTUP_LOAD__
927         .word    __BSS_LOAD__ - 1
928 </verb></tscreen>
929
930 Compile with
931 <tscreen><verb>
932 cl65 -t atari -C split2.cfg -o prog.com prog.c split2.s
933 </verb></tscreen>
934
935 <sect2>Final note<label id="memhole_final_note"><p>
936
937 There are two other memory areas which don't appear directly in the
938 linker config file. They are the stack and the heap.
939
940 The cc65 runtime lib places the stack location at the end of available
941 memory. This is dynamically set from the MEMTOP system variable at
942 startup. The heap is located in the area between the end of the BSS
943 segment and the top of the stack as defined by __STACKSIZE__.
944
945 If BSS and/or the stack shouldn't stay at the end of the program,
946 some parts of the cc65 runtime lib need to be replaced/modified.
947
948 common/_heap.s defines the location of the heap and atari/crt0.s
949 defines the location of the stack by initializing sp.
950
951
952 <sect1>Upgrading from an older cc65 version<p>
953
954 If you are using a customized linker config file you might get some errors
955 regarding the MAINHDR segment. Like this:
956
957 <tscreen><verb>
958 ld65: Error: Missing memory area assignment for segment `MAINHDR'
959 </verb></tscreen>
960
961 The old "HEADER" memory description contained six bytes: &dollar;FFFF
962 and the first and last memory addess of the program. For the "system
963 check" load chunk this had to be split into two memory assigments. The
964 "HEADER" now only contains the &dollar;FFFF. The main program's first
965 and last memory address were moved to a new segment, called "MAINHDR",
966 which in the new linker config file goes into its own memory area (also
967 called "MAINHDR").&nl;&nl;
968 A simple way to adapt your old linker config file is to add the
969 following line to the "SEGMENTS" section:
970
971 <tscreen><verb>
972 MAINHDR: load = HEADER, type = ro;
973 </verb></tscreen>
974
975
976
977 <sect1>Getting rid of the "system check" load chunk<label id="nosyschk"><p>
978
979 If, for some reason, you don't want to include the "system check" load
980 chunk, you can do so by defining the symbol <tt/__SYSTEM_CHECK__/ when linking the
981 program. The "system check" chunk doesn't include vital parts of the
982 program. So if you don't want the system checks, it is save to leave them out.
983 This is probably mostly interesting for debugging.
984
985 When using cl65, you can leave it out with this command line:
986
987 <tscreen><verb>
988 cl65 -Wl -D__SYSTEM_CHECK__=1 <arguments>
989 </verb></tscreen>
990
991 The value you assign to <tt/__SYSTEM_CHECK_/ doesn't matter. If the
992 <tt/__SYSTEM_CHECK__/ symbol is defined, the load chunk won't be included.
993
994
995 <sect>License<p>
996
997 This software is provided 'as-is', without any expressed or implied
998 warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
999 arising from the use of this software.
1000
1001 Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
1002 including commercial applications, and to alter it and redistribute it
1003 freely, subject to the following restrictions:
1004
1005 <enum>
1006 <item>  The origin of this software must not be misrepresented; you must not
1007         claim that you wrote the original software. If you use this software
1008         in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
1009         appreciated but is not required.
1010 <item>  Altered source versions must be plainly marked as such, and must not
1011         be misrepresented as being the original software.
1012 <item>  This notice may not be removed or altered from any source
1013         distribution.
1014 </enum>
1015
1016 </article>