Programování pro CP/M-68K

Operační systém CP/M-68K poskytuje běžícím programům sadu služeb zvanou BDOS (Basic Disk Operating System). Díky nim program v jazyce C nemusí znát fyzické detaily hardwaru (např. na kterém pinu mikrokontroléru PIC je sériová linka). Místo toho program požádá CP/M o standardizovanou službu – například “vypiš znak” nebo “přečti klávesu”.

Na procesorech řady Motorola 68000 se tyto služby volají softwarovým přerušením pomocí instrukce trap #2.

Předávání parametrů

Když chceš zavolat funkci BDOS z assembleru, CP/M-68K očekává následující konvenci:

1. Registr d0 (spodní word): Číslo funkce BDOS (např. 2 pro výpis znaku, 9 pro výpis řetězce).

2. Registr d1 (nebo a0 pro adresy): Parametr funkce (např. jaký znak vypsat, nebo adresa řetězce v paměti).

3. Instrukce trap #2: Předání řízení operačnímu systému.

4. Registr d0: Po návratu z trap #2 obsahuje d0 výsledek operace (např. přečtený znak nebo návratový kód).

Seznam nejdůležitějších funkcí BDOS

Zde je přehled základních funkcí, které se ti budou při programování retro her a utilit na 68k-MBC nejvíce hodit:

Příklad 1: Neblokující čtení klávesnice

Protože staré kompilátory jazyka C (jako Alcyon C) často nepodporují snadné vkládání assembleru přímo do C kódu (inline assembly), řeší se systémová volání tak, že se napíše malá funkce v assembleru, která se v C pouze deklaruje a následně s ním slinkuje.

Klíčové pravidlo: Funkce volané z jazyka C musí mít v assembleru na začátku názvu podtržítko (např. _getch_noblock).

1. Kód v Assembleru (KEY.S)

Zde je onen brilantní a optimalizovaný kód využívající BDOS funkci 11 (Status) a 6 (Direct I/O):

.text
        .globl  _getch_noblock  ; Export pro linker (C kompilátor přidává podtržítka)

_getch_noblock:
        ; Zjištění stavu klávesnice (BDOS 11)
        move.w  #11,d0
        trap    #2
        tst.w   d0              ; Je klávesa stisknuta?
        beq.s   L_empty         ; Pokud ne (d0 == 0), skoč na L_empty

        ; Přečtení znaku bez echa (BDOS 6)
        move.w  #6,d0
        move.l  #255,d1         ; 255 znamená "čti" (bez blokování a zobrazení)
        trap    #2
        andi.l  #255,d0         ; Ořízni případné smetí, ponech jen 8 bitů (ASCII)
        rts                     ; Návrat do C (výsledek je v d0)

L_empty:
        moveq   #0,d0           ; Vrať 0 (žádný znak)
        rts

        .end

2. Použití v jazyce C (K&R Standard)

Historický dialekt C (tzv. K&R) před příchodem ANSI C (C89) neznal klíčové slovo void, návratový typ byl implicitně int a do prototypů funkcí se nepsaly datové typy parametrů.

/* Soubor: MAIN.C */

/* Deklarace naší funkce z KEY.S */
int getch_noblock();

main()
{
    int c;

    printf("Stiskni klavesu 'q' pro ukonceni...\n");

    while(1) {
        c = getch_noblock(); /* Volame nas ASM stub */

        if (c != 0) {
            printf("Stisknuto: %c (ASCII: %d)\n", c, c);
            if (c == 'q' || c == 'Q') {
                break;
            }
        }
        /* Zde muze bezet herni smycka (pohyb ufounu, hada, atd.) */
    }

    return 0;
}

Příklad 2: Vlastní výpis řetězce

Který se obejde bez těžkopádné funkce printf.

Procesor MC68008 na 68k-MBC je při parsování funkce printf docela vytížený (zabírá cenné takty). Pokud chceme vypsat čistý text (např. ANSI sekvenci) co nejrychleji, můžeme obalit BDOS funkci 9 (Print String).

1. Kód v Assembleru (PRINT.S)

.text
        .globl  _print_cpm

_print_cpm:
        ; Starý K&R C předává parametry přes zásobník.
        ; Návratová adresa je na 4(sp), první parametr (adresa textu) je na 8(sp).
        move.l  8(sp), d1       ; Načti adresu řetězce do d1 pro BDOS
        move.w  #9, d0          ; BDOS funkce 9 (Print String)
        trap    #2
        rts
        .end

2. Použití v jazyce C

U BDOS funkce 9 musíme pamatovat na to, že CP/M ukončuje řetězce znakem $, nikoliv nulou \0 jako jazyk C!

/* Deklarace nasi ASM funkce */
int print_cpm();

main()
{
    /* Retezec musi byt ukonceny znakem dolaru! */
    char *clear_screen = "\033[2J\033[1;1H$";
    char *message = "Tento text se vypsal bleskove pres BDOS volani!$";

    /* Rychle smazani obrazovky a presun kurzoru */
    print_cpm(clear_screen);

    /* Vypsani hlašky */
    print_cpm(message);

    return 0;
}

Jak se to celé překládá na 68k-MBC?

Když píšešeme programy na reálném stroji nebo v historickém toolchainu přímo pro operační systém CP/M-68K, proces probíhá následovně:

1. Překlad C kódu (Alcyon C): Kompilátor vezme MAIN.C a přeloží ho do objektového souboru. Zpracování zaštiťuje dávkový příkaz (přes preprocesor, C kompilátor a optimalizátor).

2. Překlad Assembleru:

Systémový assembler převede .s do objektových kódů.
A> AS68 KEY.S A> AS68 PRINT.S

3. Slinkování (CLINK):

Linker spojí objektový soubor Céčka, tvoje zkompilované ASM knihovny a systémovou céčkovou knihovnu (clib) do spustitelného souboru s příponou .68K.
A> CLINK MAIN KEY PRINT

4. Spuštění:

Na obrazovce napíšeš jen jméno vzniklého programu:
A> MAIN

Parametry z příkazové řádky

Aby program v C mohl přijímat parametry (argumenty) z příkazové řádky, stačí lehce upravit definici hlavní funkce main. Místo prázdných závorek přidáme dvě speciální proměnné: tradičně se nazývají argc a argv.

Základní syntaxe

int main(int argc, char *argv[]) {
    // tvůj kód
    return 0;
}

Co tyto proměnné znamenají?

argc (Argument Count): Celočíselná proměnná, která systému říká, kolik parametrů bylo programu předáno.
argv (Argument Vector): Pole textových řetězců (ukazatelů na znaky), které obsahuje samotné předané parametry.

Důležité pravidlo: První parametr, tedy argv[0], je vždy název samotného spuštěného programu (nebo cesta k němu). Skutečné argumenty, které uživatel zadá, začínají až od indexu argv[1]. Proto je hodnota argc vždy minimálně 1, i když programu nepředáš žádný dodatečný parametr.

Příklad použití

Tady je jednoduchý kód, který projde všechny předané parametry a vypíše je na obrazovku:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("Celkovy pocet parametru: %d\n", argc);

    for (int i = 0; i < argc; i++) {
        printf("Parametr %d: %s\n", i, argv[i]);
    }

    return 0;
}

Jak to vypadá po spuštění v terminálu:
Pokud tento program zkompilujeme (např. jako program) a spustíme s parametry: ./program test 123

Výstup bude: Celkovy pocet parametru: 3 Parametr 0: ./program Parametr 1: test Parametr 2: 123

Převod textu na čísla

Je důležité pamatovat na to, že všechno v poli argv je text (string). I když do příkazové řádky napíšeme číslo 123, program ho vidí jako text "123".

Pokud chceme parametr použít k matematickým výpočtům, musíme ho převést pomocí vestavěných funkcí z knihovny <stdlib.h>:

atoi() (ASCII to Integer) – pro převod na celé číslo.

atof() (ASCII to Float) – pro převod na desetinné číslo.

Příklad převodu:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc > 1) {
        int cislo = atoi(argv[1]);
        printf("Dvojnasobek zadaneho cisla je: %d\n", cislo * 2);
    }
    return 0;
}