OSC2016 Kyoto PSG tunes on NetBSD luna68k

OSC2016京都のNetBSDセミナーで発表した『NetBSD/luna68kで「PSG音源の調べ」』のスライドです。

Transcript

1. NetBSD/luna68kで 「PSG音源の調べ」 オープンソース カンファレンス2016京都 Z80といえばあのマシンです Izumi Tsutsui tsutsui@NetBSD.org
2. 発表タイトルは OpenBSD/luna88k 青山さんのOSC名古屋のスライドから 拝借しました _o_ http://www.slideshare.net/ao_kenji/osc2016-nagoya
3. LUNAとは  よしだともこ先生のブロクより LUNAというのは、1980年代から1990年代 の初めごろにかけて、京都に本社を持つ オムロン株式会社が発売していた、 UNIXワークステーションの名前です （その当時、私はこの会社のUNIXワークス 　テーション開発部門で働いていました） http://notredameningen.kyo2.jp/e422862.html
4. LUNA＠OSC京都  2011年にデビュー(?) http://movapic.com/ebijun/pic/3813540
5. 展示→コミット も５年前 http://mail-index.netbsd.org/source-changes/2011/07/16/msg024675.html
6. 最近のluna68kコミット http://www.nerv.org/netbsd/index2.cgi
7. 11コミット／年 ネタ切れすいません
8. さて
9. 去年はこんな発表でしたが https://speakerdeck.com/tsutsui/osc2015kyoto-netbsd-and-old-machines
10. 20年以上前のマシンを いじっている方は NetBSD界隈に限らず 世の中にたくさん いらっしゃいます
11. 5月の連休中に こんなイベントに行ってきました http://www.dennouyuen.com/
12. パワーグローブとか https://twitter.com/tsutsuii/status/726658904545873921
13. PC-8801mkIISRとか https://twitter.com/tsutsuii/status/726637860846096386
14. 160x100ドットとか https://twitter.com/tsutsuii/status/726640229751226368
15. Acorn26マシンも https://twitter.com/tsutsuii/status/726653193589919744
16. ✌('ω'✌)三✌('ω')✌三(✌'ω')✌ 楽しい!!!
17. OSCのブースで LUNAとかを見て 喜んでくれる方の 気持ちがちょっと わかりました （ ﾟ∀ﾟ）
18. 連休後半はPC88の修理をしたり https://twitter.com/tsutsuii/status/729354539531272193
19. PC-6001を修理したりしてたら
20. こんなPC-6001動画を発見 https://youtu.be/dpRihhIxznc
21. ちゃんとアニメしてる! PSGで音楽も鳴ってる! テープからロードしながら 画面スクロールしてる!!! おっさんには衝撃の動画でした
22. しばらくP6で遊んでました https://twitter.com/Hashi6001/status/737768083301900292
23. 21世紀の8ビットPC開発環境 https://twitter.com/tsutsuii/status/731607753332920321
24. 21世紀の8ビットPC開発環境 https://twitter.com/tsutsuii/status/741703537499897856
25. 21世紀の8ビットPC開発環境 https://twitter.com/tsutsuii/status/746990413190303744
26. で、こんなのを作りました https://twitter.com/tsutsuii/status/746998884086386688
27. PC-6001で音楽といえば PSG音源です （27枚目にしてようやく本題）
28. PSG音源とは • いわゆるピコピコ音 × 3和音 • 元はアーケードゲーム用？ • BASICだと PLAY 文で MMLという書式で書いて演奏 こんなの→ "C8<D+D+8G8F8G8D+>D+DD+F"
29. • 「アプリを実行しながら鳴らす」 　→標準のBASICだと結構大変ですが • 割り込みを使うドライバがあります BGMとして鳴らすには http://park10.wakwak.com/~yosh/p6.html
30. • なぜかWindows用のMMLコンパイラが あったりします BGMデータを作るには http://www.tiny-yarou.com/deepp6.html
31. なぜか手厚いサポート https://twitter.com/tiny_yarou/status/746785754722926593
32. 元ネタの方に見られたり https://twitter.com/jot6001/status/747404020453507073
33. こんな感じのP6月間でした https://twitter.com/tsutsuii/status/745584274837889024
34. と、PC-6001で 遊んでいるうちに OSC京都本番の 7月に入って しまったのですが
35. OSC沖縄直前のとある日 https://twitter.com/tsutsuii/status/748123873997107200
36. かつての証言 その１  OSC2011京都 ブース来場者の方 「ハード設計者がZ80を大好きで、 　周辺回路制御にZ80が載ることに 　なったんですが、ソフトを作る側 　としてはすごくたいへんでした」
37. かつての証言 その２  とあるZ80のツイート https://twitter.com/ebijun/status/92406581764956160
38. かつてのとある資料  OMRON TECHNICS Vol.29 No.1 https://twitter.com/tsutsuii/status/426963345388732416
39. http://www.slideshare.net/ao_kenji/osc2016-nagoya 最近の証言
40. というわけで 改めて調査
41. 初代LUNA OMRON TECHNICS Vol.29 No.1 “LUNA(デスクトップWS)のハードウェア”
42. 初代LUNA OMRON TECHNICS Vol.29 No.1 “LUNA(デスクトップWS)のハードウェア” 確かにある
43. LUNA-II OMRON TECHNICS Vol.31 No.2 “68040を搭載したワークステーションLUNA-IIのハードウェア” 無いっぽい
44. LUNA-88K2 OMRON TECHNICS Vol.32 “マルチRISCワークステーションLUNA-88K2” やっぱり無い？
45. 某マニュアル 消されてますが ソフト的には ほぼPSG互換です （MSXにも載ってる）
46. HD647180 とは https://twitter.com/ebijun/status/426961951877394432
47. HD647180 とは  日立製 Zilog Z80 上位互換マイコン • 6.144MHz クロック • タイマ、シリアル、DMA内蔵 • MMU内蔵で1MBアドレスサポート • 647180は ワンタイム PROM版
48. LUNAチェック
49. YM2149
50. HD647180XP
51. リセット信号 割り込み要求 I/Oプロセッサ構成 MC68030 8255 PIO HD647180 共有 メモリ 64KB アドレス 71000000h 〜 7100FFFFh アドレス 0000h 〜 FFFFh YM2149 SSG タイマ SCI
52. 某マニュアル記載 「XP起動方法」 • 68030から8255経由でリセット信号駆動 • リセット中に、共有メモリへ 647180用 プログラムを書き込み • 書き込みが終わったらリセットを解除 →とりあえずなんとかなりそう？ 本体起動直後は8255のリセット信号は解除状態らしい のですが、そのときはどう動いてるのでしょう……
53. PC-6001 PSGドライバ検討 https://twitter.com/tsutsuii/status/748250450470674432
54.  2msタイマ • PC-6001 では 2.051ms周期割り込み使用 • 演奏開始でフック、演奏停止で戻してる • HD647180には内蔵タイマあり ⇒自前でタイマ割り込みを書けばいける？ PSGドライバ機種依存部①
55.  I/Oポート マニュアルに記載あり • $82: データリード, アドレスライト • $83: データライト ……と安心してたら実は$82と$83が逆ということが後で判明(´・ω・｀) PSGドライバ機種依存部②
56.  PSGクロック • PC-6001 は 2MHz が入っているらしい • LUNAの YM2149 は 1.536MHz 入力 クロックが異なると音程データもズレるので、 適当にデータを変換してやる必要がある？ PSGドライバ機種依存部③
57. 再び天の声 https://twitter.com/tiny_yarou/status/748261462016040960
58.  ファームウェアがありません PSGドライバの次はCPU自体が問題 • パソコンだったらROMが初期化してくれる • LUNAのHD647180にはROMが無い ⇒割り込みとか CPU自身とか、 全部自前で初期化が必要… HD647180依存部
59. いきなり書いても 動く自信が無いので 純正のUniOSが どうしているのか 調べてみる
61.  心眼grep バイナリダンプでZ80っぽい命令を探索 • C3 とか CD とか C9 とか無いか見てみる ⇒どうもカーネル内には 　Z80バイナリは無いっぽい？ カーネル調査①
62.  XP grep "xp” が名前に含まれる関数を探索 • open/close/ioctl のドライバはある感じ • read/write は無い? • ioctl が copyin(9) してて 8255のリセットも叩いているっぽい？ カーネル調査②
63.  野生の勘grep • カーネルコンフィグ関連ソースには ioctl っぽい定義はあるが中身は記載無し • /dev/xp を触ってるものをバイナリ探索 ⇒ /etc/rc にこんなのが！ echo -n 'XP firmware down load' /etc/dnl /etc/BOOT /etc/MAIN • ハンド逆アセンブルでなんとなく把握 ユーザーランド調査
64.  わりと地味作業 • 各種システムレジスタ初期化 • MMU設定、割り込み設定 I/O命令がHD647180独自拡張命令で ZASMで直接書けなくてちょっと面倒…… 初期化処理実装
65.  一応設計書書きました • 2msタイマ割り込み • 割り込みハンドラ登録／解除 • ホストからの再生/停止/フェードコマンド • ホストへのコマンド実行状態の通知 • ループ再生回数の通知 • PSGドライバ本体はほぼ変更なし PSGドライバ実装
66. デバッグ①
67. デバッグ②
69.  ブートローダー＝タイニーカーネル • ブートローダーにZ80コードを組み込み • 専用コマンド追加してダウンロードと リセット発行 • ついでにPSG演奏停止コマンドも実装 • NFSでサーバー上の曲データも読めるよ！ • 音楽鳴らしながらカーネルロードとか ブートローダー万能説
70.  だいぶつかれてきてます…… • 適当に probe / attach を実装 • open と close は適当にコピペ • ioctl でバイナリを渡してリセット発行 • mmap も用意して共有メモリ上書きも カーネルとアプリと同時に書いて 同時にデバッグしなきゃいけない。 めんどい。 次はカーネルとアプリ実装
71. “I’m not a programmer”
72. イベント駆動学習
73. ようやくデモ完成 https://twitter.com/tsutsuii/status/757044103276134400
74. • いろんなイベントに行ってみよう • たまには違うマシンも良いです • 過去マシン＋最新開発環境＝快適! • 自分で鳴らす音楽っていいですね • 「動いたわーい」が何にも勝る 楽しさの原動力でした！ まとめ