244. Validación: una ROM minúscula escribe en la memoria de la PPU

TEST DE VALIDACIÓN: una ROM iNES minúscula escribe en la memoria de la PPU a través de PPUADDR/PPUDATA.

Lección 244 de 356 · tests/chapter_03_ppu_memory_and_graphics_data/test_244_VALIDATION_tiny_rom_writes_ppu_memory.py

Este archivo no es un paso de implementación para el estudiante.

No hay nada nuevo que implementar para este test. Existe únicamente para validar que las piezas construidas hasta ahora funcionan juntas a través de sus límites reales:

iNES bytes
    -> Cartridge.from_ines_bytes(data)
    -> CpuBus(cartridge=cartridge, ppu=ppu)
    -> CPU.reset()
    -> CPU.step()
    -> STA $2006 / STA $2007
    -> CpuBus.write(...)
    -> PPU.write_register(...)
    -> PPUADDR sets vram_addr
    -> PPUDATA writes through PpuBus
    -> VRAM stores the byte

Por qué existe esta validación

Los tests anteriores verificaron de forma aislada PPUADDR, PPUDATA, el comportamiento de incremento de PPUCTRL, PpuBus y el enrutamiento de CpuBus. Este test demuestra que un programa real de CPU, obtenido desde una ROM iNES minúscula respaldada por un cartucho, puede escribir en la memoria del lado de la PPU.

Programa minúsculo colocado en la dirección de CPU $8000:

A9 20       LDA #$20
8D 06 20    STA $2006    ; PPUADDR high byte
A9 00       LDA #$00
8D 06 20    STA $2006    ; PPUADDR low byte
A9 AA       LDA #$AA
8D 07 20    STA $2007    ; PPUDATA write to PPU memory at $2000
EA          NOP

Resultado esperado

ppu.ppu_bus.read($2000) == $AA
ppu.vram_addr == $2001

Fuera del alcance

renderizado
precisión del espejado de nametable
precisión de la RAM de paleta
escrituras en CHR RAM
lecturas de PPUDATA/almacenamiento en búfer de lectura
temporización de VBlank/NMI

Ejecutar esta lección

uv run pytest tests/chapter_03_ppu_memory_and_graphics_data/test_244_VALIDATION_tiny_rom_writes_ppu_memory.py -v

Implementación de ejemplo

iNES bytes
    -> Cartridge.from_ines_bytes(data)
    -> CpuBus(cartridge=cartridge, ppu=ppu)
    -> CPU.reset()
    -> CPU.step()
    -> STA $2006 / STA $2007
    -> CpuBus.write(...)
    -> PPU.write_register(...)
    -> PPUADDR sets vram_addr
    -> PPUDATA writes through PpuBus
    -> VRAM stores the byte

Por qué existe esta validación

A9 20       LDA #$20
8D 06 20    STA $2006    ; PPUADDR high byte
A9 00       LDA #$00
8D 06 20    STA $2006    ; PPUADDR low byte
A9 AA       LDA #$AA
8D 07 20    STA $2007    ; PPUDATA write to PPU memory at $2000
EA          NOP

Resultado esperado

ppu.ppu_bus.read($2000) == $AA
ppu.vram_addr == $2001

Ver código del testtest_244_VALIDATION_tiny_rom_writes_ppu_memory.py

from emulator.bus.cpu_bus import CpuBus
from emulator.cartridge.cartridge import Cartridge
from emulator.cartridge.ines import CHR_ROM_BANK_SIZE, PRG_ROM_BANK_SIZE
from emulator.cpu.cpu import CPU
from emulator.ppu.ppu import PPU


def make_tiny_ines_rom_that_writes_ppu_memory() -> bytes:
    """Build a minimal Mapper000 iNES ROM that writes one byte to PPU memory."""
    header = bytearray(16)
    header[0:4] = b"NES\x1A"
    header[4] = 1  # one 16KB PRG ROM bank
    header[5] = 1  # one 8KB CHR ROM bank
    header[6] = 0x00  # mapper 0, no trainer
    header[7] = 0x00  # mapper 0

    prg_rom = bytearray(PRG_ROM_BANK_SIZE)

    program = [
        0xA9, 0x20,        # LDA #$20
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006
        0xA9, 0x00,        # LDA #$00
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006
        0xA9, 0xAA,        # LDA #$AA
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007
        0xEA,              # NOP
    ]
    prg_rom[0 : len(program)] = bytes(program)

    # Reset vector: CPU $FFFC-$FFFD -> PRG offsets $3FFC-$3FFD for 16KB NROM.
    prg_rom[0x3FFC] = 0x00
    prg_rom[0x3FFD] = 0x80

    chr_rom = bytes([0x00]) * CHR_ROM_BANK_SIZE

    return bytes(header) + bytes(prg_rom) + chr_rom


def test_tiny_ines_rom_writes_ppu_memory_through_ppuaddr_and_ppudata():
    """
    Validation objective:
    Prove that CPU instructions can set PPUADDR and write PPUDATA into PPU-side
    memory through CpuBus, PPU, PpuBus, and VRAM.
    """
    cartridge = Cartridge.from_ines_bytes(make_tiny_ines_rom_that_writes_ppu_memory())
    ppu = PPU()
    bus = CpuBus(cartridge=cartridge, ppu=ppu)
    cpu = CPU(bus=bus)

    cpu.reset()

    cpu.step()  # LDA #$20
    cpu.step()  # STA $2006
    cpu.step()  # LDA #$00
    cpu.step()  # STA $2006
    cpu.step()  # LDA #$AA
    cpu.step()  # STA $2007

    assert ppu.ppu_bus.read(0x2000) == 0xAA
    assert ppu.vram_addr == 0x2001

Funciones de test (1)

test_tiny_ines_rom_writes_ppu_memory_through_ppuaddr_and_ppudata