284. Validación cpu escribe memoria de ppu y luego renderiza

VALIDACIÓN: la CPU escribe en la memoria de la PPU y luego Console renderiza el framebuffer de fondo.

Lección 284 de 356 · tests/chapter_05_rendering_pipeline/test_284_VALIDATION_cpu_writes_ppu_memory_then_render.py

No debería hacer falta ninguna implementación nueva para este test si los pasos anteriores de CPU, PPU, bus y renderizado están completos.

Por qué existe esta validación

El emulador ahora tiene dos rutas importantes

CPU/PPU write path:
    CPU program writes PPUADDR/PPUDATA
    -> PPU memory changes

Rendering path:
    Console.render_background_framebuffer()
    -> reads current PPU memory
    -> returns Framebuffer

Este test verifica que esas rutas observan el mismo estado de la PPU.

Ruta de extremo a extremo

CPU executes STA $2006/$2007
    -> CpuBus routes $2000-$2007 to PPU registers
    -> PPUADDR selects PPU memory address
    -> PPUDATA writes through PpuBus

Console.render_background_framebuffer()
    -> reads nametable/palette/pattern memory from console.ppu
    -> renders pure Framebuffer data

Comportamiento del pequeño programa de CPU

write $01 to PPU $2000
    nametable[0] = tile ID 1

write $0F,$01,$02,$03 to PPU $3F00-$3F03
    background palette 0 maps color index 3 to NES color $03

Configuración sintética del CHR

Los datos de CHR se preparan directamente en la memoria de la PPU para esta validación. Esto mantiene el test centrado en las escrituras de la CPU en la tabla de nombres/RAM de paleta y en la ruta de renderizado. Para Mapper000/CHR ROM, los gráficos CHR normalmente provienen del cartucho.

Resultado esperado

top-left framebuffer pixel uses get_nes_rgb_color($03)

Invariante importante

Las escrituras de la CPU y el renderizado de Console deben usar la misma instancia de PPU.

Fuera de alcance

visualización con pygame
fixture de ROM real
carga de CHR ROM a través del cartucho
sprites
scroll
OAMDMA

Ejecutar esta lección

uv run pytest tests/chapter_05_rendering_pipeline/test_284_VALIDATION_cpu_writes_ppu_memory_then_render.py -v

Implementación de ejemplo

Comportamiento del pequeño programa de CPU

write $01 to PPU $2000
    nametable[0] = tile ID 1

write $0F,$01,$02,$03 to PPU $3F00-$3F03
    background palette 0 maps color index 3 to NES color $03

Ver código del testtest_284_VALIDATION_cpu_writes_ppu_memory_then_render.py

from emulator.bus.cpu_bus import CpuBus
from emulator.console import Console
from emulator.cpu.cpu import CPU
from emulator.memory.fake_rom import FakeROM
from emulator.rendering.nes_palette import get_nes_rgb_color
from emulator.rendering.ppu_background_renderer import PATTERN_TABLE_0_ADDR
from tests.helpers import load_program


def make_console_with_fake_rom():
    """Build a Console whose CPU bus and rendering path share the same PPU."""
    rom = FakeROM()
    bus = CpuBus(program_rom=rom)
    cpu = CPU(bus)
    return Console(cpu=cpu, ppu=bus.ppu), cpu, bus.ppu, rom


def set_tile_row_to_color_index_in_ppu(
    ppu,
    tile_id: int,
    row: int,
    color_index: int,
) -> None:
    """Write one synthetic CHR tile row into pattern table 0."""
    tile_offset = tile_id * 16
    low_bit = color_index & 0b01
    high_bit = (color_index >> 1) & 0b01

    ppu.ppu_bus.write(PATTERN_TABLE_0_ADDR + tile_offset + row, 0xFF if low_bit else 0x00)
    ppu.ppu_bus.write(PATTERN_TABLE_0_ADDR + tile_offset + 8 + row, 0xFF if high_bit else 0x00)


def test_VALIDATION_cpu_writes_nametable_and_palette_then_console_renders_expected_pixel():
    """
    VALIDATION:
    A CPU program writes nametable and palette RAM through PPU registers, then
    Console renders a framebuffer from the same PPU memory.

    If this fails, inspect earlier systems:
        CpuBus PPU register routing
        PPUADDR/PPUDATA behavior
        PpuBus nametable/palette mapping
        ppu_background_to_framebuffer()
        Console.render_background_framebuffer()
    """
    console, cpu, ppu, rom = make_console_with_fake_rom()

    # Synthetic CHR setup: tile #1 row 0 emits color index 3.
    set_tile_row_to_color_index_in_ppu(
        ppu,
        tile_id=1,
        row=0,
        color_index=3,
    )

    program = [
        # PPUADDR = $2000
        0xA9, 0x20,        # LDA #$20
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006
        0xA9, 0x00,        # LDA #$00
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006

        # PPUDATA = $01, so nametable[0] = tile ID 1
        0xA9, 0x01,        # LDA #$01
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007

        # PPUADDR = $3F00
        0xA9, 0x3F,        # LDA #$3F
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006
        0xA9, 0x00,        # LDA #$00
        0x8D, 0x06, 0x20,  # STA $2006

        # PPUDATA writes background palette 0: $0F,$01,$02,$03
        0xA9, 0x0F,        # LDA #$0F
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007
        0xA9, 0x01,        # LDA #$01
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007
        0xA9, 0x02,        # LDA #$02
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007
        0xA9, 0x03,        # LDA #$03
        0x8D, 0x07, 0x20,  # STA $2007
    ]
    load_program(rom, 0x8000, program)
    cpu.pc = 0x8000

    instruction_count = 18
    for _ in range(instruction_count):
        console.step()

    framebuffer = console.render_background_framebuffer()

    assert framebuffer.get_pixel(0, 0) == get_nes_rgb_color(0x03)

Funciones de test (1)

test_VALIDATION_cpu_writes_nametable_and_palette_then_console_renders_expected_pixel