Mimo że Motorola 68000 i Sega Genesis są dość stare (wczesne lata 80-te), nie znajdziesz niskonakładowego (tj. 8-bitowego) AVR, który mógłby emulować całą maszynę do gier.

Sega Genesis działał z częstotliwością 7,61 MHz i miał 72 KB pamięci RAM (plus dodatkowe 64 KB pamięci wideo). Jednak programy gier znajdowały się w pamięci ROM, więc będziesz potrzebować dodatkowej pamięci RAM do ich przechowywania (chyba że planujesz w jakiś sposób podłączyć oryginalne wkłady). Większość kartridży z grami miała mniej niż 4 MB, ale istnieje co najmniej jedna gra (Pier Solar, wydana w 2010 r.), Która ma 8 MB ROM.

Ponadto system z pewnością musiał zawierać systemową pamięć ROM, która działał jako jakiś dyrektor wykonawczy, a także zapewniłby wspólną bibliotekę we / wy dla kaset (nie mogę znaleźć żadnego odniesienia do tego, jak duże było to). Będziesz musiał znaleźć ROMy (lub obrazy ROM) dla nich i skopiować je również do pamięci RAM (lub dodać sekcję ROM do swojego systemu).

IMO, którego będziesz chciał użyć 32-bitowy mikrokontroler. Jeśli masz zamiar używać oryginalnych wkładów oraz pamięci ROM programu i nie potrzebujesz MB pamięci RAM, możesz użyć większości dowolnego 32-bitowego mikrokontrolera, który ma wystarczająco dużo miejsca dla twojego emulatora. Jeśli zamierzasz pobrać kasety i systemowy obraz ROM do pamięci RAM, to aby uzyskać 8 MB lub więcej pamięci RAM, będziesz potrzebować mikrokontrolera z zewnętrzną magistralą pamięci (nie możesz uzyskać 8 MB na ten sam chip co mikrokontroler).

Biorąc pod uwagę, że chcesz pozostać przy AVR, proponuję procesor taki jak AT32UC3A3256, który ma 256 KB Flash, 128 KB RAM i działa z częstotliwością 84 MHz. Problem polega na tym, że jest to 144-pinowe urządzenie do montażu powierzchniowego, które będzie trudne do lutowania.

Jednak jest zestaw testowy za ten procesor od Element 14 za jedyne 31,25 USD. Nie musisz się więc martwić o lutowanie. Dodatkowo płyta ma 8 MB zewnętrznej pamięci RAM, więc możesz załadować kasetę do pamięci RAM.

Tak dla porządku , nadal uważam, że powinieneś rozważyć Raspberry Pi, pracujące z częstotliwością 700 MHz z 512 MB pamięci RAM za nieco mniej niż koszt płyty rozwojowej powyżej. Pracując z taką prędkością, nie miałbyś problemów z emulacją kodu 68000 i wykonywaniem operacji we / wy z odpowiednią prędkością.

Niezależnie od tego, czy wybierzesz trasę AVR, czy Raspberry Pi, oprócz 68000 Sega Genesis zawierał również Zilog Z80 i kilka układów specjalnego przeznaczenia, w tym Yamaha YM2612 i Texas Instruments SN76489A. Z80 był używany do sterowania dźwiękiem, a także zapewnia kompatybilność wsteczną z wcześniejszym systemem Sega Master. Układ Yamaha był syntezatorem dźwięku FM, a układ TI był programowalnym generatorem dźwięku (ta maszyna miała wiele opcji dźwiękowych). Był też wirtualny procesor wyświetlania (VDP). Prawdopodobnie możesz pominąć dźwięk (co oznacza, że ​​nie musisz martwić się o Z80, układy Yamaha lub TI), ale będziesz musiał emulować sprzęt graficzny.

Kilka zasobów:

EASy68K - edytor / asembler / symulator dla 68000. Open source, więc powinieneś być w stanie odszukać kod symulacyjny 68K

Cyclone 68000 - emulator mikroprocesora 68000 napisany w asemblerze ARM 32-bit. Przydatne tylko, jeśli zdecydujesz się użyć Raspberry Pi

Wreszcie, jeśli nie znasz jeszcze zestawu instrukcji 68000, zaplanuj spędzenie tygodni (lub więcej), aby zostać ekspertem. Wiele operacji debugowania zostanie przeprowadzonych na poziomie emulatora, próbując dowiedzieć się, dlaczego sekcja kodu 68000 w kasecie z grą nie wykonuje się poprawnie. (Co oznacza, że ​​prawdopodobnie będziesz chciał mieć możliwość ustawienia wirtualnego punktu przerwania w kodzie kasety). Będziesz także potrzebować dezasemblera, więc nie będziesz musiał zajmować się kodem maszynowym; oto źródło dla jednego.

To się nie wydarzy.

Największym mikrokontrolerem w linii ATmega z obsługą pamięci zewnętrznej jest ATmega1284, ale tylko ten ma 8 KB wewnętrznej pamięci SRAM i może zaadresować do 64 KB pamięci pamięć zewnętrzna. To nie wystarczy do emulacji Genesis, która miała 72 KB pamięci RAM i kolejne 64 KB pamięci wideo. Możliwe byłoby zaimplementowanie dostępu do dodatkowej pamięci poprzez przełączanie banków, ale to spowodowałoby, że dostęp do pamięci z AVR byłby bardzo kosztowny.

Jest kilka części w linii ATmega z bardziej wewnętrzną pamięcią SRAM, jak ATmega1284 (16 KB), ale te w ogóle nie obsługują pamięci zewnętrznej. Krótko mówiąc, adresowanie ponad 64 KB pamięci RAM z ATmega jest raczej trudne.

(Nie jestem pewien, skąd masz 16 MB. 68000 nie ma żadnej pamięci wewnętrznej w ogóle, poza rejestrami; ilość pamięci w systemie 68000 może się znacznie różnić.)

Dodatkowo procesor 68000 w Genesis działa z częstotliwością 7,6 MHz. Emulowanie tego na AVR 16 MHz nie będzie możliwe - podczas gdy częstotliwość taktowania AVR jest wprawdzie nieco wyższa, 68000 jest 32-bitowym procesorem, więc emulacja jednej z jego instrukcji będzie często wymagać znacznie więcej niż jednej instrukcji na AVR. (Nawet proste dodanie prawdopodobnie będzie wymagało kilkudziesięciu instrukcji.)

Jeśli chcesz emulować Genesis, polecam zamiast tego przyjrzeć się mikrokontrolerom ARM.

Czy istnieje mikrokontroler z 16 MB pamięci RAM?

Tak. Jednak jedyny, o którym wiem, należy do rodziny Renesas SuperH i nie zawiera pamięci ROM - więc musisz mieć zewnętrzną pamięć flash, ale ma 16 MB wbudowanej pamięci SRAM.

Chcę napisać emulator dla Sega Megadrive (Sega Genesis), który działa na AVR.

W rodzinie Atmel AVR nie ma 16MB mikrokontrolerów SRAM. Lub gdziekolwiek w linii produktów Atmel.

Jednak kilka urządzeń z linii Atmel AVR posiada interfejs zewnętrznej magistrali, który pozwoli na podłączenie dodatkowej pamięci. W szczególności ATxmega128A1U może obsługiwać do 16 MB zewnętrznej pamięci SRAM.

Szukałem więc mikrokontrolera, który ma podobne właściwości do Motoroli 68k dostarczanej z MegaDrive.

...

Jestem pewien, że nowoczesny SRAM nie jest prawie taki sam, jak to, co miał 68k, ale czy mogę dostać mikro AVR, pasuje do mocy 68k, czy źle patrzę na ten problem? Czy muszę zmienić projekt, aby pomieścić nowoczesne mikroukłady?

Nie wiem, czy jakieś zewnętrzne źródło pamięci będzie wystarczająco szybkie.

Ach, oto problem.

Procesor 68k (tj. Motorola 68000) NIE jest mikrokontrolerem i NIE ma 16 MB wewnętrznej pamięci SRAM.

Podczas gdy procesor ma wewnętrznie 32 bity, ze względu na ograniczenia pinów może adresować tylko do 16 MB pamięci zewnętrznej, w tym flash, sram i dowolnych urządzeń mapowanych w pamięci.

Nie potrzebujesz mikrokontrolera z 16 MB wewnętrznej pamięci SRAM do emulacji procesor 68k.

Czy istnieje 8-bitowy mikrokontroler Atmel AVR, który może emulować procesor Motorolla 68000?

Myślę, że tak. ATxmega128A1U ma zewnętrzną magistralę pamięci tak dużą jak magistrala procesora 68k i ma dużo pamięci flash i RAM, które pozwoliłyby mu na uruchomienie wersji mikrokodu procesora 68k.

Może działać z częstotliwością do 32 MHz, a wiele instrukcji zajmuje jeden cykl, ale nawet najgorszy przypadek zajmuje 5 cykli w pamięci wewnętrznej. Zewnętrzny interfejs jest wolniejszy, ale jeśli wybierzesz szybką pamięć, nadal będzie o wiele szybszy niż 68k.

Procesor 68k nie tylko działa 4 razy wolniej, ale także zajmuje co najmniej 4 razy najszybsze operacje, jakie posiada. cykle zegara, a wiele z nich zajmuje 2-4 razy dłużej, szczególnie dostęp do pamięci.

Więc nawet przy wolnej (jak na dzisiejsze standardy) pamięci SRAM (powiedzmy, część 70nS 8 MB za mniej niż 10 $) możesz użyć 0 stanów oczekiwania na procesorze 32 MHz i biegnij w kółko wokół 68k z częstotliwością 7 MHz. Na przykład prosta instrukcja ruchu na 68k, która zajęłaby 4 cykle przy 7,61 MHz, zajmuje 525 nS. Podobna prosta instrukcja ruchu na ATxmega128A1U pracującym z częstotliwością 32 MHz zajmuje 31 nS. Więc AVR mógł wykonać 16 ruchów, zanim 68K wykonał jeden. 68k zajmuje 50 cykli dla niektórych typów przerwań, podczas gdy AVR skacze do przerwania w 3 cyklach - tak więc AVR może obsłużyć kilka przerwań w czasie potrzebnym 68k, aby po prostu wskoczyć do jednego.

Spodziewam się, że możesz uruchomić cykl z dokładnym wysiłkiem, jeśli zaakceptujesz jitter, chociaż możesz być w stanie sprawić, by działał idealnie z dokładnością cykliczną bez jittera, jeśli będziesz skrupulatny. Procesory AVR działają dobrze z umiarkowanym przetaktowaniem, więc prawdopodobnie mógłbyś uruchomić go z częstotliwością 38,35 MHz i mieć 5 cykli AVR na cykl zegara 68k.

Nie oznacza to, że byłoby to łatwe i może być kilka bardzo skomplikowanych instrukcji, które zajęłyby więcej czasu na AVR niż w innym przypadku - ale nawet te można uwzględnić przy starannym zaprojektowaniu.

Czy mogę emulować Sega Genesis z 8-bitowym AVR Atmela?

Nie. Sega Genesis ma w sercu procesor 68k, ale ma również procesor dźwięku (Z80) i procesor wideo, których emulacja wymagałaby znacznie więcej zasobów. Na poniższym schemacie znajdziesz procesor 68k w lewym górnym rogu - zwróć uwagę, że jest to jedna mała porcja wszystkiego, co jest potrzebne do emulacji pełnego systemu Sega Genesis.

Więc chociaż mógłbyś łatwo emulować rdzeń 68k Sega Genesis, nie byłbyś w stanie uruchamiać gier stworzonych dla Genesis z tylko jednym mikrokontrolerem AVR. Emulowanie samego 68k na jednym chipie byłoby wystarczająco trudne - nawet jeśli uprościsz rzeczy, wątpię, abyś mógł zmieścić wszystkie trzy procesory w jednym układzie AVR 32 MHz.

Jednak prawdopodobnie mógłbyś emulować te dwa chipy z dwoma więcej AVR. Jeśli celujesz w prostszy graficzny wyświetlacz LCD, który nie wymaga dziwnych taktowań i generacji NTSC, możesz być w stanie nieco uprościć sprawę, a być może nawet umieścić obie funkcje w jednym oddzielnym chipie.

To ogromny projekt, na pewno nie weekendowy. Jeśli jesteś na etapie, na którym czujesz się komfortowo tylko z płytkami rozwojowymi Arduino, interesujące może być utworzenie prostego emulatora procesora 68k i podłączenie małej zewnętrznej pamięci ROM i RAM w celu uzyskania dostępu do pamięci. Arduino ATMega nie ma interfejsu pamięci zewnętrznej, ale można łączyć linie we / wy i emulować je. Jeśli zajdziesz wystarczająco daleko w projekcie, aby emulować proste programy 68k, to może warto porzucić arduino, używając środowiska programistycznego Atmel i lepszego układu AVR z interfejsem zewnętrznej magistrali i możesz zacząć czytać i wykonywać naboje. Możesz nawet przesłać dane wideo i dźwiękowe do komputera i zinterpretować je podczas przetwarzania - nadal będzie to zbyt wolne (Arduino Mega ma tylko 16 MHz), ale przynajmniej da ci dobre wyobrażenie o ilości pracy, którą musiałbyś wykonać, aby uzyskać emulację z pełną prędkością i możesz zacząć majstrować przy tym, ile wysiłku wymagałoby emulowanie VDP i procesorów dźwięku.

Upewnij się, że procedury emulacji są przenośne, a Ty ' Będę w stanie przełączyć się na lepszy procesor na tyle łatwo, że nie utkniesz.

Jeśli prosty projekt Arduino Mega nigdy nie zajdzie zbyt daleko, nie zmarnowałeś wielu zasobów na ten projekt. Jeśli okaże się, że chcesz go ukończyć, przejście na bardziej wydajny układ Atmel nie będzie tak przytłaczające.

Mówię, że spróbuj. Niektóre z tego, co powiedziałem i co powiedzieli inni, mogą wydawać się nie do pokonania, ale nie pozwól nam wchodzić ci w drogę. Zadawaj pytania za każdym razem, gdy napotkasz przeszkodę, a przekonasz się, że większość inżynierów lubi wyzwania i da ci zrozumienie i pomoc, których potrzebujesz, aby zejść daleko na tej ścieżce.

Emulacja to dużo zabawa.

Żadna z innych odpowiedzi nie wspomniała, że ​​można po prostu dostać chip, który natywnie obsługuje zestaw instrukcji m86k: serię Coldfire. Usunięto szereg instrukcji; jeśli nie są zbyt często używane, można je emulować, przechwytując przerwanie „nieprawidłowa instrukcja”.

Jednak nadal musiałbyś emulować procesor wideo Yamaha YM7101 i procesor dźwięku Yamaha YM2612. Możesz albo spróbować zbudować emulacje oprogramowania w znacznie szybszym DSP, albo zbudować ich wersję FPGA. Prawdopodobnie w oparciu o istniejące emulacje FPGA Megadrive.

Czy istnieje mikrokontroler z 16 MB pamięci RAM?

Jestem prawie pewien, że nie ma procesorów z 16 MB wbudowanej pamięci RAM.

„16 MB RAM” wspomniane w niektórych opisach 68000 odnosi się do 24-bitowej zewnętrznej magistrali adresowej, która teoretycznie może adresować maksymalnie 2 ^ 24 bajty = 16 MB zewnętrznej pamięci RAM. Rozumiem, że zdecydowana większość systemów wykorzystujących 68000 łączy znacznie mniej niż 16 MB zewnętrznej pamięci RAM.

W szczególności Sega Mega Drive (inaczej Sega Genesis) ma 72 kB pamięci RAM i 64 kB pamięci wideo. em> zewnętrzna pamięć RAM. Ani Motorola 68000, ani Zilog Z80 nie mają wbudowanej pamięci RAM ani pamięci podręcznej.

Sugeruję utwórz drugie, niezależne pytanie z tytułem opisującym to, co naprawdę chcesz wiedzieć, ale pozostaw to pytanie jako pytanie kanoniczne dotyczące pamięci RAM mikrokontrolera, aby pomóc wielu, wielu osobom wprowadzonym w błąd przez „16 MB RAM ”, co oznacza teoretyczną maksymalną zewnętrzną pamięć DRAM w niektórych procesorach, podczas gdy e „2,5 KB RAM” oznacza rzeczywistą fizyczną wbudowaną pamięć SRAM zawartą w innych procesorach.

(*) Kilka bardzo zaawansowanych procesorów wyprodukowanych po 2006 r. ma 16 MB lub więcej wbudowanej pamięci podręcznej, ale te procesory wymagają jeszcze więcej zewnętrznej pamięci RAM - więc jeśli naprawdę potrzebujesz 16 MB pamięci RAM, będziesz potrzebować 16 MB zewnętrznej pamięci RAM w taki czy inny sposób.

Możesz UŻYWAĆ CORTEX -M4 z płyty STMF432 ... bardzo wydajne z dużą ilością megabajtów pamięci RAM i urządzeniami peryferyjnymi