Аппаратный отладчик для Агата

Немного о механниках, которые тут используются:

Виртуальный дисплей:
Этот модуль, при работающем ЦП, примерно 10 раз в секунду тормозит ЦП и вытаскивает всю видеопамять, затем отрисовывает её в терминале. Работает только если выбран текстовый режим.
Если будет включен графический, то продолжает рисовать последний текстовый.
Вновь получаем двухдисплейный агат ;)

Чтобы не слишком тормозить железку, доступ к ОЗУ включается только на момент захвата одного или двух байт. После этого ЦП снова может работать, а отладчик синтезирует цвет, код символа, отправляет его, ждёт завершения отправки... Так что большой нагрузки на шину это не вызывает,
хотя и будет мешать дисководам. Поэтому на время работы флопа можно отключить обновление.

Чтобы узнать - какой режим ДК выбран - постоянно мониторит шину на предмет доступа к C7xx.
Захватывает значение режима и переключает его в своих внутренностях.

Виртуальная клавиатура:
Поддерживает только латиницу и некоторые УПР-кнопки (включая стрелки и Enter).
Работает одновременно с основным контроллером.
Логика такая: если пришел код от терминалки, то этот код попадает в матрицу, а она начинает слушать обращение к C00x. Перехватывает его, блокирует штатный контроллер, отдаёт код.
Если прога сбрасывает регистр клавиатуры (C01x), то матрица перестаёт вмешиваться в процесс и, таким образом, на следующий запрос к C00x может ответить штатный контроллер клавиатуры.

Тест ОЗУ:
Позволяет тестировать девятку и семёрку по внутреннему скрипту либо задать интервал адресов и ещё несколько условий для custom-теста.

Алгоритм тестирования: от заданного ключа генерируется псевдослучайная последовательность (алгоритм arcfour) и ей заполняется регион (для девятки, например, память делиться на 4 региона, для семёрки их 3). Затем ГСП вновь инициализируется тем же ключом и читает этот же регион, сравнивая с псевдослучайной последовательностью.
Перед переходом к следующему региону синтезируется новый ключ из старого.
После прохода по всем регионам тест повторяется, до бесконечности перебирая всё новые и новые ключи. Ключ, с которого начался тест, храниться в EEPROM отладчика и, таким образом, можно полностью повторить тест с теми же значениями.

Если включить высшую графику на реальном дисплее агата - выглядит забавно.
128 кб девятки проходят полный круг где-то за 2-4 секунды, после чего экран
заливает новой картинкой. ГСП работает очень чисто, фон получается довольно точно серым.
Никаких "периодичностей" глазом не наблюдается.

Я не ставил целью сделать этот тест сопоставимым со штатными тестами. Задача была хоть как-то проверить ОЗУ в случае отказа материнки (по неизвестной заранее причине).

Так как тест работает внутри отладчика, можно даже экспериментировать с обновлением DRAM.
Например, коротнуть кварц ДК и посмотреть, при каком интервале между записью и чтением память начнёт сыпаться (у меня получалось около одной секунды, но разные микрухи довольно по разному себя ведут).

Такой тест, вероятно, далеко не сразу обнаружит отказ отдельного бита, но он позволяет сразу найти типичные косяки агата (замыкание линий, константу на линии данных, многие (хотя и не все) косяки в адресации). Т.е. его прохождение, скорее всего, будет свидетельствовать о том, что и сисмон запуститься. А там уже можно по разному развивать процесс диагностики.

С правой стороны от трассы команд могут выводиться сигналы шины, если там есть что-то интересное.
Например, поставим адрес breakpoint на вторую команду обработчика Reset и увидим:

RES - тут активен сигнал RESET, проц мечется куда попало.
После отпускания RES проц ещё три такта продолжает барагозить, затем зачем-то идёт на стек,
а потом уже вытаскивает вектора сброса, выполняет первую команду CLD и на следующей отладчик тормозит его (FA37).

Доделал автомат шага, который запускает проц, разрешает сделать один шаг и останавливает на следующем. Тонкость в том, что не на любом шаге можно останавливать: если проц пишет в память, он игнорирует RDY, соответственно, останавливать его тут смысла нет: проц не остановиться, а отключив ему шину получим запись не ясно в куда. Или в никуда.

Автомат работает, а вокруг него можно уже тестировать остальные режимы: проход через команду, через процедуру и всякое такое. И тут опять подвох: сделал пропуск тактов по размеру команды, но когда идёт обмен, тактов команда занимает больше, чем байт. Значит надо на все опкоды расписать число шагов проца - не сообразил вовремя. Мало того, дизассемблер брал всегда для декодирования опкод и два следующих байта, но проц работает интереснее: jsr, например, сперва выгребает младший байт адреса, затем скидывает на стек возврат, а потом берёт второй байт адреса:

                            4036-  20 80 FE    JSR  $FE80
                            4037-  uncomplete
                            4037-  80 
                            0170-  uncomplete
                            0170-  FE 
                            0170:40 
                            016F:38 
                            4038-  uncomplete
                            4038-  4C 
                            4C80-  uncomplete
                            4C80-  A2 ?? ..    LDX  # ??

Так что дизассемблер трассы тут косячит: это была команда JSR 4C80.

Но это -то я поправлю. Хуже что прога в агате подглючивает под отладкой.
Надо будет изучать в чём там дело.
Скорее всего, когда виртуальный терминал захватывает байты, он что-то ещё портит.
Пока что я все тесты гонял с сисмоном, ему -то это почти не страшно.
А сейчас перешёл на традиционную для хардкорной отладки игрушку MARS :)

Ещё сделал загрузку FIL-файлов в память, с разбором заголовка FIL. Поддерживает A, B и K -типы.
Для A только нужно указать точку загрузки.

Причесал дампер и монитор ЦПУ.

Пытался сделать в матрице слово состояния для меги, нужен был всего один бит: причина остановки: запрос или срабатывание BP. Че-то оно нифига не работало, начал отлаживать (матрица мусор давала в этом бите статуса), а потом подумал: можно же сравнивать последний адрес на шине с адресом BP - тогда и будет понятно. Переделал так - вроде пока хорошо работает.

На эти выходные, наверное, наигрался. Хоть на работу иди, там пока задачи попроще.
Хотя завтра видно будет...

В общем, не только доделал, но и проверил работу автомата шага и всего что вокруг него навёрнуто:

- Проход одного такта на шине.

- Проход нескольких тактов до следующей команды (т.е. ход по опкодам).
Отладчик выполняет один за другим такты, пока на очередном такте ЦП не запросит опкод команды.

- Чуть изменил и проверил проход до следующей команды по break point.
Тут отладчик ставит BP на следующую команду и запускает ЦП.
Это значит, что если текущая команда jsr, к примеру, то отладчик пропустит всё содержимое процедуры. Если ветвление (скажем в конце цикл do while) - то стопанётся именно после выхода из цикла (т.е. когда ветвление не будет срабатывать).

- Переделал в дизассемблере декодирование JSR.

- Добавил такой ништяк в комментариях к командам:

                            FD29-  B1 28 ..    LDA  ($28), Y    ; 3102-  20
                            FD2B-  85 2A ..    STA  $2A
                            FD2D-  B1 28 ..    LDA  ($28), Y    ; 3102-  20
                            FD2F-  49 DF ..    EOR  #$DF        ; '_
                            FD31-  45 2A ..    EOR  $2A
                            FD33-  91 28 ..    STA  ($28), Y    ; 3102:DF
                            FD35-  E6 4E ..    INC  $4E

Т.е. дизассемблер трассы показывает, что и куда было фактически записано или прочитано (после ";"). Только для индексных методов адресации.

В задачах по интерфейсу осталась одна хотелка: загрузка и выгрузка файла меток.
Это чтобы дизассемблеры в отладчике могли заменять адреса символическими именами и комментариями к ним.
Формат от юних-эмулятора, заодного есть утилитка, которая инфу о метках может выцеплять из компилятора ca65 в том же формате.
У меня уже набралось немало таких файлов за время копания во всяком разном софте.

В задачах по матрице осталось две задачи:
- Теневая память.
- Порт динамика.

Последняя задачка совсем примитивная, возникла недавно: таскать нормальный динамик на стол лень ( я без корпусов агатами пользуюсь ) - можно на тестовые точки на плате отладчика напаять мелкий динамик-наушник и внутри матрицы повторить звуковой порт агата.

--

Печальное:
1) Пытался разобраться с мусором во время работы MARS, чётко убедился что гадит именно виртуальный монитор (если в него не заходить - всё работает, минут 20 игрался), но загадка в том, почему и в каких случаях он это делает. Явно видно, что это как-то сочетается именно с работой агат-программы. Например, MET играет и ничего не ломается.
Заметил, что иногда выскакивает мусор и в сисмоне, но надо сказать "крибле-крабле-бумс", чтобы это случилось: вывести на экран листинг и гонять курсор влево - вправо по заполненной символами строке. При движении влево иногда выскакивает символ "@". Куда копать - пока не знаю. Как копать - догадываюсь, но будет муторно.

2) Тест озу внезапно стал давать много сбоев. Сразу по всем битам, но иногда только по некоторым.
Если посмотреть адреса и значения, то дампер потом подтверждает, что сбой именно при записи.
Или портятся данные уже после записи, т.е. дампер показывает неправильные значения - те же, которые показал и тест как ошибочные. Ошибки: например несколько нулей подряд в соседних байтах или несколько FF. Но не всегда.

Иногда же глюки исчезают и тест может десятками минут нормально идти. Один раз вылечилось после подёргивания разъёма питания. Второй раз - после выдёргивания логического анализатора из шины - радикально помогло.

:(( Я пока с голой девяткой экспериментирую, что же будет если с заполненной устройствами семёркой работать?

Первую проблему с отпусканием ША решил, всё хорошо. Тестовая программка работает долго, минут 20.
Это хорошо.

Вторая проблема где-то ещё отсвечивает, но странно.
Ещё одна тестовая прога, более сложная, перерисовывающая весь экран, работала минут 40.
Наконец упала. Приборы наземного наблюдения зафиксировали странный высокочастотный всплеск на некоторых линиях ША, прямо во время обычного периода обмена на шине.
До этого такта и после этого такта всё было чисто.

Зацепил осцилограф на шину - чисто.

Тестовые проги работают десятки минут.
Но игрушка Марс валиться точно также, как и раньше - почти сразу.
Причем она не валилась, например, если отладчик стоит во 2 слоте и валиться, если в 3.
А поскольку отладчик не использует никаких частных линий (связанных только с конкретным слотом), то это выглядит несколько странно.

Полшага сделал, в общем. Вроде и хорошо, но хотелось бы больше.
А выходные уже закончились.

Вытряхнул из заначек ещё пару плат девятки - обе дохлые. В одной частично слетела ПЗУ сисмона, а в другой DRAM'ка стала путать адресные лапы (или у неё отпала внутри одна) - пишешь бит в один адрес, читается этот бит потом из нескольких адресов. А ещё на этой плате без пинка не запускается системный генератор. Пинцетом коснёшся вывода кварца - запускается и работает. Нормально работает. А иначе не хочет.

А ведь обе платы были живые....

А семёрочная плата валяется ещё - с полпинка запустилась... То ли микрух там меньше, то ли собирали её раньше и качественнее..........

Да, это первый запуск отладчика на семёрке. Первый блин - комом. Я даже догадываюсь - почему: у семёрки и девятки разные уровни активности сигнала БлокировкаОЗУ. Он вроде в отладчике и не используется, но на шину выведен и управляется отладчиком. И значит либо его надо отрезать и не трогать или задавать в зависимости от архитектуры компа.....

А ещё на дохлой плате отладчик висит. А почему? А потому, что он при включении тестирует свою SRAM, а для этого меге нужно остановить ЦП. Потому что если ЦП работает, то SRAM занята матрицей. Мега даёт команду матрице на остановку ЦП. Матрица ждёт очередного такта F0. Но не дожидается, потому что системный генератор без пинцета не стартует........ И всё висит.

Но на плате, где поплыла микруха сисмона, отладчик показал свои возможности: простой трассировкой, даже без декодирования команд, сразу стало видно, что уже команде на 20й от reset ЦП уходит куда-то за горизонт. Сменил ПЗУшку (с другой платы временно снял) - всё заработало.

Вернулся на РВИЖ. Тут всё опять хорошо.

Вспомнил: на ЯБ явный косяк, который нужно чинить: там помехи по линии F0 и это сбивает тактирование отладчика по всей шине. Помехи - около единиц нс. Можно сделать цифровую фильтрацию, но это будет задержкой. Либо сделать собственный F0, который будет только синхронизоваться с агатовским F0, что-то вроде ФАПЧ. Но это сложнее. Либо сделать обычную фильтрацию, но собственный внутренний фазогенератор сдвинуть на время фильтрации. Посмотрим... Когда нибудь.
{Отладчик имеет собственный фазогенератор, так как за время агатовского такта он должен успеть скинуть 4 байта состояния шины в свою SRAM, причем захватывая его с шины агата в определённые моменты времени}.

Посмотрел ещё раз ToDo:
1) Shadow memory и загрузка файла меток из PC-эмулятора. Не принципиально, но приятно.
2) Баг с бьющимся экраном под игрушкой Mars, если эмулятор "смотрит" на экран. Если не смотрит - бага нет. Баг очень нестабильный. Похоже это тоже помехи, может даже по F0.
3) Адаптация для семёрки. Ну хотя бы тесты. На самом деле там управление базовой памятью отличается инверсией сигнала блокировки. Отладчик мог бы не управлять этим сигналом совсем, но он как раз таки будет нужен для shadow memory, значит нужно это учесть.

Отладчик сильно помог в последних ремонтах, так что даже в таком состоянии он весьма полезен, если не сказать больше: неожиданно полезен.

--

Поэтому я решил довести только ещё одну простую внезапную хотелку: закинуть в свободную память программ Меги несколько готовых к запуску прог. Отладчик их прямо из себя может скинуть в ОЗУ Агата и дальше можно из сисмона запустить прогу. Код этой фичи написал за вечер, вроде работает неплохо.
Тест ОЗУ Лисина, игрушки MARS и MET, JukeBox (улетает примерно за секунду) уже закинул в дерево кода.

Попробую также скинуть ещё по этому списку:

7:
Официальный тест ОЗУ
Бейсик-60 + виртуальный диск + dosXX ?
Комплексный тест
ДОК (used)
Копировщик из РАПИРЫ
BTK
RANGO
Space Inviders
Калах
Horizon
Nelly 2
ИКП-копировщик
AGAT-COPY

9:
Комплексный тест
Ассемблер
ИКП-Бейсик
BTK
RANGO
Space Inviders
Калах
Horizon
ИКП-копировщик
AGAT-COPY

Тонкость в том, что эти проги под разные операционки или являются операционками, поэтому придётся немного поковыряться с порядком их загрузки. В коде лоадера предусмотрел типичную процедуру загрузки, работающую по таблице (это и в Школьнице семёрочной было и в ИКП части так грузятся):
для каждой проги есть таблица, в которой описаны отдельные сегменты проги: адрес источника (трек/сектор в оригинале, у меня же это адрес во flash-памяти), адрес приёмника (Агат-RAM), размер сегмента и состояние контроллера памяти.

Даже проги вроде Бейсик-60, который имеет собственный "раскидыватель" по памяти, можно привести к этой модели, что ускорит загрузку. Тем более отладчик проверяет корректность записи в ОЗУ агата (запись-чтение-сравнение).

Бейсик-проги читаются просто как дамп в адреса 0x1901 или 0x801, т.е. предварительно нужно загрузить бейсик. Не совсем хороший ход, по идее надо бейсику сообщать о программе (вектора конца файла настроить и вызвать определённые процедуры), но пока это оставим. Пусть хотя бы B- файлы грузятся, уже будет шикарно.

Работа по интеграции прог под отладчик довольно простая и будет вестись между делом совместо с началом работы над новым мостом.

Остальные перечисленные хотелки по отладчику заморожу пока, скорее всего до исследований сетевых плат агата. Или до другой сложной задачи.
А вот ролик на ютуб уже можно обдумывать.
Сюжет легко написать, но вот какую натуру для съёмки выбрать - пока не придумал. Зимой или летом снимать? В комнате всё подряд снимать не хочется. Скучно смотрится.

Ждем рабочего варианта для ЯБ...