de1_nes/dummy-mos6502.vhd

   1 library ieee;\r
   2 use ieee.std_logic_1164.all;\r
   3 \r
   4 entity mos6502 is \r
   5     generic (   dsize : integer := 8;\r
   6                 asize : integer :=16\r
   7             );\r
   8     port (  \r
   9     signal dbg_instruction  : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  10     signal dbg_int_d_bus    : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  11     signal dbg_exec_cycle   : out std_logic_vector (5 downto 0);\r
  12     signal dbg_ea_carry     : out std_logic;\r
  13 \r
  14 --    signal dbg_index_bus    : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  15 --    signal dbg_acc_bus      : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  16     signal dbg_status       : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  17     signal dbg_pcl, dbg_pch, dbg_sp, dbg_x, dbg_y, dbg_acc       : out std_logic_vector(7 downto 0);\r
  18     signal dbg_dec_oe_n    : out std_logic;\r
  19     signal dbg_dec_val     : out std_logic_vector (7 downto 0);\r
  20     signal dbg_int_dbus    : out std_logic_vector (7 downto 0);\r
  21 --    signal dbg_status_val    : out std_logic_vector (7 downto 0);\r
  22     signal dbg_stat_we_n    : out std_logic;\r
  23     signal dbg_idl_h, dbg_idl_l, dbg_dbb_r, dbg_dbb_w    : out std_logic_vector (7 downto 0);\r
  24 \r
  25             input_clk   : in std_logic; --phi0 input pin.\r
  26             rdy         : in std_logic;\r
  27             rst_n       : in std_logic;\r
  28             irq_n       : in std_logic;\r
  29             nmi_n       : in std_logic;\r
  30             dbe         : in std_logic;\r
  31             r_nw        : out std_logic;\r
  32             phi1        : out std_logic;\r
  33             phi2        : out std_logic;\r
  34             addr        : out std_logic_vector ( asize - 1 downto 0);\r
  35             d_io        : inout std_logic_vector ( dsize - 1 downto 0)\r
  36     );\r
  37 end mos6502;\r
  38 \r
  39 architecture rtl of mos6502 is\r
  40 \r
  41 \r
  42 begin\r
  43     phi1 <= input_clk;\r
  44     phi2 <= not input_clk;\r
  45 \r
  46     --set ppu value...\r
  47     set_ppu_p : process (input_clk, rst_n)\r
  48     use ieee.std_logic_arith.conv_std_logic_vector;\r
  49 \r
  50     variable init_step_cnt, plt_step_cnt, \r
  51             nt_step_cnt, spr_step_cnt, dma_step_cnt, scl_step_cnt, \r
  52             enable_ppu_step_cnt, nmi_step_cnt : integer;\r
  53     variable init_done : std_logic;\r
  54     variable global_step_cnt : integer;\r
  55     constant cpu_io_multi : integer := 3; --io happens every 4 cpu cycle.\r
  56     variable i, j : integer;\r
  57     variable ch : integer := 16#41# ;\r
  58     variable nmi_oam_x : integer range 0 to 255;\r
  59     variable nmi_scl_y : integer range 0 to 255;\r
  60 \r
  61     variable ref_cnt : integer range 0 to 120;\r
  62 \r
  63 procedure io_out (ad: in integer; dt : in integer) is\r
  64 begin\r
  65     r_nw <= '0';\r
  66     addr <= conv_std_logic_vector(ad, 16);\r
  67     d_io <= conv_std_logic_vector(dt, 8);\r
  68 end;\r
  69 procedure io_brk is\r
  70 begin\r
  71     addr <= (others => 'Z');\r
  72     d_io <= (others => 'Z');\r
  73     r_nw <= 'Z';\r
  74 end;\r
  75 \r
  76     begin\r
  77         if (rst_n = '0') then\r
  78             \r
  79             r_nw <= 'Z';\r
  80             addr <= (others => 'Z');\r
  81             d_io <= (others => 'Z');\r
  82             \r
  83             init_done := '0';\r
  84             global_step_cnt := 0;\r
  85             init_step_cnt := 0;\r
  86             plt_step_cnt := 0;\r
  87             nt_step_cnt := 0;\r
  88             spr_step_cnt := 0;\r
  89             dma_step_cnt := 0;\r
  90             scl_step_cnt := 0;\r
  91             enable_ppu_step_cnt := 0;\r
  92             nmi_step_cnt := 0;\r
  93             nmi_oam_x := 0;\r
  94             nmi_scl_y := 200;\r
  95             ref_cnt := 0;\r
  96 \r
  97         elsif (rising_edge(input_clk)) then\r
  98 \r
  99             if (rdy = '1') then\r
 100                 if (init_done = '0') then\r
 101                     if (global_step_cnt = 0) then\r
 102                         --step0.0 = init ppu.\r
 103                         if (init_step_cnt = 0 * cpu_io_multi) then\r
 104                             --PPUCTRL=00\r
 105                             io_out(16#2000#, 16#00#);\r
 106                         elsif (init_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 107                             --PPUMASK=00\r
 108                             io_out(16#2001#, 16#00#);\r
 109                         else\r
 110                             io_brk;\r
 111                             if (init_step_cnt > 2 * cpu_io_multi) then\r
 112                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 113                             end if;\r
 114                         end if;\r
 115                         init_step_cnt := init_step_cnt + 1;\r
 116                     elsif (global_step_cnt = 1) then\r
 117                         --step0.1 = palette set.\r
 118     --palettes:\r
 119     --;;;bg palette\r
 120     --  .byte   $0f, $00, $10, $20\r
 121     --  .byte   $0f, $04, $14, $24\r
 122     --  .byte   $0f, $08, $18, $28\r
 123     --  .byte   $0f, $0c, $1c, $2c\r
 124     --;;;spr palette\r
 125     --  .byte   $0f, $00, $10, $20\r
 126     --  .byte   $0f, $06, $16, $26\r
 127     --  .byte   $0f, $08, $18, $28\r
 128     --  .byte   $0f, $0a, $1a, $2a\r
 129                         \r
 130                         \r
 131                         if (plt_step_cnt = 0 * cpu_io_multi) then\r
 132                             --set vram addr 3f00\r
 133                             io_out(16#2006#, 16#3f#);\r
 134                         elsif (plt_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 135                             io_out(16#2006#, 16#00#);\r
 136                         \r
 137                         elsif (plt_step_cnt = 2 * cpu_io_multi) then\r
 138                             --set palette bg data\r
 139                             io_out(16#2007#, 16#11#);\r
 140                         elsif (plt_step_cnt = 3 * cpu_io_multi) then\r
 141                             io_out(16#2007#, 16#01#);\r
 142                         elsif (plt_step_cnt = 4 * cpu_io_multi) then\r
 143                             io_out(16#2007#, 16#03#);\r
 144                         elsif (plt_step_cnt = 5 * cpu_io_multi) then\r
 145                             io_out(16#2007#, 16#13#);\r
 146 \r
 147                         elsif (plt_step_cnt = 6 * cpu_io_multi) then\r
 148                             io_out(16#2007#, 16#0f#);\r
 149                         elsif (plt_step_cnt = 7 * cpu_io_multi) then\r
 150                             io_out(16#2007#, 16#04#);\r
 151                         elsif (plt_step_cnt = 8 * cpu_io_multi) then\r
 152                             io_out(16#2007#, 16#14#);\r
 153                         elsif (plt_step_cnt = 9 * cpu_io_multi) then\r
 154                             io_out(16#2007#, 16#24#);\r
 155      \r
 156                         elsif (plt_step_cnt = 10 * cpu_io_multi) then\r
 157                             io_out(16#2007#, 16#0f#);\r
 158                         elsif (plt_step_cnt = 11 * cpu_io_multi) then\r
 159                             io_out(16#2007#, 16#08#);\r
 160                         elsif (plt_step_cnt = 12 * cpu_io_multi) then\r
 161                             io_out(16#2007#, 16#18#);\r
 162                         elsif (plt_step_cnt = 13 * cpu_io_multi) then\r
 163                             io_out(16#2007#, 16#28#);\r
 164      \r
 165                         elsif (plt_step_cnt = 14 * cpu_io_multi) then\r
 166                             io_out(16#2007#, 16#05#);\r
 167                         elsif (plt_step_cnt = 15 * cpu_io_multi) then\r
 168                             io_out(16#2007#, 16#0c#);\r
 169                         elsif (plt_step_cnt = 16 * cpu_io_multi) then\r
 170                             io_out(16#2007#, 16#1c#);\r
 171                         elsif (plt_step_cnt = 17 * cpu_io_multi) then\r
 172                             io_out(16#2007#, 16#2c#);\r
 173 \r
 174                          elsif (plt_step_cnt = 18 * cpu_io_multi) then\r
 175                             --below is sprite pallete\r
 176                             io_out(16#2007#, 16#00#);\r
 177                         elsif (plt_step_cnt = 19 * cpu_io_multi) then\r
 178                             io_out(16#2007#, 16#24#);\r
 179                         elsif (plt_step_cnt = 20 * cpu_io_multi) then\r
 180                             io_out(16#2007#, 16#1b#);\r
 181                         elsif (plt_step_cnt = 21 * cpu_io_multi) then\r
 182                             io_out(16#2007#, 16#11#);\r
 183 \r
 184                         elsif (plt_step_cnt = 22 * cpu_io_multi) then\r
 185                             io_out(16#2007#, 16#00#);\r
 186                         elsif (plt_step_cnt = 23 * cpu_io_multi) then\r
 187                             io_out(16#2007#, 16#32#);\r
 188                         elsif (plt_step_cnt = 24 * cpu_io_multi) then\r
 189                             io_out(16#2007#, 16#16#);\r
 190                         elsif (plt_step_cnt = 25 * cpu_io_multi) then\r
 191                             io_out(16#2007#, 16#20#);\r
 192 \r
 193                         elsif (plt_step_cnt = 26 * cpu_io_multi) then\r
 194                             io_out(16#2007#, 16#00#);\r
 195                         elsif (plt_step_cnt = 27 * cpu_io_multi) then\r
 196                             io_out(16#2007#, 16#26#);\r
 197                         elsif (plt_step_cnt = 28 * cpu_io_multi) then\r
 198                             io_out(16#2007#, 16#01#);\r
 199                         elsif (plt_step_cnt = 29 * cpu_io_multi) then\r
 200                             io_out(16#2007#, 16#31#);\r
 201 \r
 202                         else\r
 203                             io_brk;\r
 204                             if (plt_step_cnt > 30 * cpu_io_multi) then\r
 205                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 206                             end if;\r
 207                         end if;\r
 208                         plt_step_cnt := plt_step_cnt + 1;\r
 209                         \r
 210                     elsif (global_step_cnt = 2) then\r
 211                         --step1 = name table set.\r
 212                         if (nt_step_cnt = 0 * cpu_io_multi) then\r
 213                             --set vram addr 2005 (first row, 6th col)\r
 214                             io_out(16#2006#, 16#20#);\r
 215                         elsif (nt_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 216                             io_out(16#2006#, 16#03#);\r
 217                         elsif (nt_step_cnt = 2 * cpu_io_multi) then\r
 218                             --set name tbl data\r
 219                             --0x44, 45, 45 = DEE\r
 220                             io_out(16#2007#, 16#44#);\r
 221                         elsif (nt_step_cnt = 3 * cpu_io_multi) then\r
 222                             io_out(16#2007#, 16#45#);\r
 223                         elsif (nt_step_cnt = 4 * cpu_io_multi) then\r
 224                             io_out(16#2007#, 16#45#);\r
 225 \r
 226 \r
 227                         elsif (nt_step_cnt = 5 * cpu_io_multi) then\r
 228                             io_out(16#2006#, 16#20#);\r
 229                         elsif (nt_step_cnt = 6 * cpu_io_multi) then\r
 230                             io_out(16#2006#, 16#2a#);\r
 231                         elsif (nt_step_cnt = 7 * cpu_io_multi) then\r
 232                             io_out(16#2007#, 16#44#);\r
 233 \r
 234                         elsif (nt_step_cnt = 8 * cpu_io_multi) then\r
 235                             io_out(16#2006#, 16#24#);\r
 236                         elsif (nt_step_cnt = 9 * cpu_io_multi) then\r
 237                             io_out(16#2006#, 16#43#);\r
 238                         elsif (nt_step_cnt = 10 * cpu_io_multi) then\r
 239                             io_out(16#2007#, 16#6d#);\r
 240                         elsif (nt_step_cnt = 11 * cpu_io_multi) then\r
 241                             io_out(16#2007#, 16#6f#);\r
 242                         elsif (nt_step_cnt = 12 * cpu_io_multi) then\r
 243                             io_out(16#2007#, 16#74#);\r
 244                         elsif (nt_step_cnt = 13 * cpu_io_multi) then\r
 245                             io_out(16#2007#, 16#6f#);\r
 246                             \r
 247                         elsif (nt_step_cnt = 14 * cpu_io_multi) then\r
 248                             io_out(16#2006#, 16#2e#);\r
 249                         elsif (nt_step_cnt = 15 * cpu_io_multi) then\r
 250                             io_out(16#2006#, 16#93#);\r
 251                         elsif (nt_step_cnt = 16 * cpu_io_multi) then\r
 252                             io_out(16#2007#, 16#59#);\r
 253 \r
 254                         elsif (nt_step_cnt = 17 * cpu_io_multi) then\r
 255                             io_out(16#2007#, 16#00#);\r
 256 \r
 257                         else\r
 258                             io_brk;\r
 259                             if (nt_step_cnt > 4 * cpu_io_multi) then\r
 260                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 261                             end if;\r
 262                         end if;\r
 263                         \r
 264                         nt_step_cnt := nt_step_cnt + 1;\r
 265                         \r
 266                     elsif (global_step_cnt = 3) then\r
 267                         --step2 = sprite set.\r
 268                         if (spr_step_cnt = 0) then\r
 269                             --set sprite addr=00 (first sprite)\r
 270                             io_out(16#2003#, 16#00#);\r
 271                         elsif (spr_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 272                             --set sprite data: y=02\r
 273                             io_out(16#2004#, 16#01#);\r
 274                         elsif (spr_step_cnt = 2 * cpu_io_multi) then\r
 275                             --tile=0x4d (ascii 'M')\r
 276                             io_out(16#2004#, 16#4d#);\r
 277                         elsif (spr_step_cnt = 3 * cpu_io_multi) then\r
 278                             --set sprite attr=03 (palette 03)\r
 279                             io_out(16#2004#, 16#01#);\r
 280                         elsif (spr_step_cnt = 4 * cpu_io_multi) then\r
 281                             --set sprite data: x=100\r
 282                             io_out(16#2004#, 16#64#);\r
 283 \r
 284                         elsif (spr_step_cnt = 5 * cpu_io_multi) then\r
 285                             --set sprite data: y=50\r
 286                             io_out(16#2004#, 8);\r
 287                         elsif (spr_step_cnt = 6 * cpu_io_multi) then\r
 288                             --tile=0x4d (ascii 'O')\r
 289                             io_out(16#2004#, 16#4f#);\r
 290                         elsif (spr_step_cnt = 7 * cpu_io_multi) then\r
 291                             --set sprite attr=01\r
 292                             io_out(16#2004#, 16#01#);\r
 293                         elsif (spr_step_cnt = 8 * cpu_io_multi) then\r
 294                             --set sprite data: x=30\r
 295                             io_out(16#2004#, 16#1e#);\r
 296 \r
 297                         elsif (spr_step_cnt = 9 * cpu_io_multi) then\r
 298                             --set sprite data: y=60\r
 299                             io_out(16#2004#, 60);\r
 300                         elsif (spr_step_cnt = 10 * cpu_io_multi) then\r
 301                             --tile=0x4d (ascii 'P')\r
 302                             io_out(16#2004#, 16#50#);\r
 303                         elsif (spr_step_cnt = 11 * cpu_io_multi) then\r
 304                             --set sprite attr=01\r
 305                             io_out(16#2004#, 16#01#);\r
 306                         elsif (spr_step_cnt = 12 * cpu_io_multi) then\r
 307                             --set sprite data: x=33\r
 308                             io_out(16#2004#, 16#21#);\r
 309 \r
 310                         elsif (spr_step_cnt = 13 * cpu_io_multi) then\r
 311                             --set sprite data: y=61\r
 312                             io_out(16#2004#, 16#3d#);\r
 313                         elsif (spr_step_cnt = 14 * cpu_io_multi) then\r
 314                             --tile=0x4d (ascii 'Q')\r
 315                             io_out(16#2004#, 16#51#);\r
 316                         elsif (spr_step_cnt = 15 * cpu_io_multi) then\r
 317                             --set sprite attr=02\r
 318                             io_out(16#2004#, 16#02#);\r
 319                         elsif (spr_step_cnt = 16 * cpu_io_multi) then\r
 320                             --set sprite data: x=45\r
 321                             io_out(16#2004#, 45);\r
 322 \r
 323                         else\r
 324                             io_brk;\r
 325                             if (spr_step_cnt > 8 * cpu_io_multi) then\r
 326                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 2;\r
 327                             end if;\r
 328                         end if;\r
 329                         spr_step_cnt := spr_step_cnt + 1;\r
 330 \r
 331                     elsif (global_step_cnt = 4) then\r
 332                         --step3 = dma set.\r
 333                         for i in 0 to 64 loop\r
 334                             j := i * 4;\r
 335                             if (ch = 16#5b#) then\r
 336                                 ch := 16#41#;\r
 337                             else\r
 338                                 ch := 16#41# + i;\r
 339                             end if;\r
 340 \r
 341                             --if (i < 64) then\r
 342                             if (i < 10) then\r
 343                                 --set dma value on the ram.\r
 344                                 if    (dma_step_cnt = (0 + j) * cpu_io_multi) then\r
 345                                     io_out(16#0200# + j, i);\r
 346                                 elsif (dma_step_cnt = (1 + j) * cpu_io_multi) then\r
 347                                     io_out(16#0201# + j, ch);\r
 348                                 elsif (dma_step_cnt = (2 + j) * cpu_io_multi) then\r
 349                                     io_out(16#0202# + j, 16#01#);\r
 350                                 elsif (dma_step_cnt = (3 + j) * cpu_io_multi) then\r
 351                                     io_out(16#0203# + j, j);\r
 352                                 elsif (dma_step_cnt = (0 + j) * cpu_io_multi + 1) or\r
 353                                         (dma_step_cnt = (1 + j) * cpu_io_multi + 1) or\r
 354                                         (dma_step_cnt = (2 + j) * cpu_io_multi + 1) or\r
 355                                         (dma_step_cnt = (3 + j) * cpu_io_multi + 1) then\r
 356                                     io_brk;\r
 357                                 end if;\r
 358                             else\r
 359                                 if    (dma_step_cnt = (0 + j) * cpu_io_multi) then\r
 360                                     --start dma\r
 361                                     io_out(16#4014#, 16#02#);\r
 362                                 elsif (dma_step_cnt = (0 + j) * cpu_io_multi + 1) then\r
 363                                     io_brk;\r
 364                                 elsif (dma_step_cnt = (0 + j) * cpu_io_multi + 2) then\r
 365                                     io_brk;\r
 366                                     global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 367                                 end if;\r
 368                             end if;\r
 369                         end loop;\r
 370                         \r
 371                         dma_step_cnt := dma_step_cnt + 1;\r
 372 \r
 373                     elsif (global_step_cnt = 5) then\r
 374                         --step4 = scroll test.\r
 375                         if (scl_step_cnt = 0) then\r
 376                             --x scroll pos=123\r
 377                             io_out(16#2005#, 0);\r
 378                         elsif (scl_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 379                             --y scroll pos=100\r
 380                             io_out(16#2005#, 0);\r
 381 \r
 382                         else\r
 383                             io_brk;\r
 384                             if (scl_step_cnt > 1 * cpu_io_multi) then\r
 385                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 386                             end if;\r
 387                         end if;\r
 388                         scl_step_cnt := scl_step_cnt + 1;\r
 389 \r
 390                     elsif (global_step_cnt = 6) then\r
 391                         --final step = enable ppu.\r
 392                         if (enable_ppu_step_cnt = 0 * cpu_io_multi) then\r
 393                             --show bg\r
 394                             --PPUMASK=1e (show bg and sprite)\r
 395                             --PPUMASK=0e (show bg only)\r
 396                             io_out(16#2001#, 16#1e#);\r
 397                         elsif (enable_ppu_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 398                             --enable nmi\r
 399                             --PPUCTRL=80\r
 400                             io_out(16#2000#, 16#80#);\r
 401                         else\r
 402                             io_brk;\r
 403                             if (enable_ppu_step_cnt > 1 * cpu_io_multi) then\r
 404                                 global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 405                             end if;\r
 406                         end if;\r
 407                         enable_ppu_step_cnt := enable_ppu_step_cnt + 1;\r
 408 \r
 409                     elsif (global_step_cnt = 7) then\r
 410                         ----nmi tests.....\r
 411                         if (nmi_n = '0') then\r
 412 \r
 413                             if (nmi_step_cnt = 0 * cpu_io_multi) then\r
 414                                 --set sprite addr=00 (first sprite)\r
 415                                 io_out(16#2003#, 16#03#);\r
 416                             elsif (nmi_step_cnt = 1 * cpu_io_multi) then\r
 417                                 --set sprite data: x=100\r
 418                                 io_out(16#2004#, nmi_oam_x);\r
 419                             elsif (nmi_step_cnt = 2 * cpu_io_multi) then\r
 420                                 --scroll x=0\r
 421 --                                io_out(16#2005#, nmi_scl_y);\r
 422                                 io_brk;\r
 423                             elsif (nmi_step_cnt = 3 * cpu_io_multi) then\r
 424                                 --scroll y++\r
 425 --                                io_out(16#2005#, nmi_scl_y);\r
 426                                 io_brk;\r
 427                             else\r
 428                                 if (ref_cnt = 0) then\r
 429                                     nmi_oam_x := nmi_oam_x + 1;\r
 430                                 end if;\r
 431                                 if (nmi_step_cnt mod 10 = 0) then\r
 432                                     nmi_scl_y := nmi_scl_y + 1;\r
 433                                 end if;\r
 434                                 io_brk;\r
 435                                 if (nmi_step_cnt > 3 * cpu_io_multi) then\r
 436                                     ref_cnt := ref_cnt + 1;\r
 437                                     global_step_cnt := global_step_cnt + 1;\r
 438                                 end if;\r
 439                             end if;\r
 440                             nmi_step_cnt := nmi_step_cnt + 1;\r
 441                         end if;\r
 442                     elsif (global_step_cnt = 8) then\r
 443                         ----back to nmi tests.....\r
 444                         if (nmi_n = '1') then\r
 445                             nmi_step_cnt := 0;\r
 446                             global_step_cnt := global_step_cnt - 1;\r
 447                         end if;\r
 448                     else\r
 449                         io_brk;\r
 450                         init_done := '1';\r
 451                     end if;\r
 452                 end if;--if (init_done = '0') then\r
 453             else\r
 454                 r_nw <= 'Z';\r
 455                 addr <= (others => 'Z');\r
 456                 d_io <= (others => 'Z');\r
 457             end if;--if (rdy = '1') then\r
 458         end if; --if (rst_n = '0') then\r
 459     end process;\r
 460 \r
 461 end rtl;\r
 462 \r
 463 \r
 464 \r
 465 \r
 466 \r
 467 \r
 468 -----------dummy prg rom\r
 469 library ieee;\r
 470 use ieee.std_logic_1164.all;\r
 471 entity prg_rom is \r
 472     generic (abus_size : integer := 15; dbus_size : integer := 8);\r
 473     port (\r
 474             clk             : in std_logic;\r
 475             ce_n            : in std_logic;     --active low.\r
 476             addr            : in std_logic_vector (abus_size - 1 downto 0);\r
 477             data            : out std_logic_vector (dbus_size - 1 downto 0)\r
 478         );\r
 479 end prg_rom;\r
 480 architecture rtl of prg_rom is\r
 481 begin\r
 482     data <= (others => 'Z');\r
 483 end rtl;\r
 484 \r