niubo_
2009-03-12 07:00:43
摘自：[url=http://blog.monkeypotion.net/gameprog/note/nds-dev-part-one]http://blog.monkeypotion.net/gameprog/note/nds-dev-part-one[/url]
作者：猴子灵药
是的，你没有看错，本篇文章的主题是「NDS 程式设计」。
由任天堂公司所开发的 Nintendo Dual Screen 携带型掌上游乐器，前几年甫一上市就席捲了全世界的游戏市场，而在 NDS 平台上的程式设计与开发，也已经是行之有年并且十分活跃的社群活动。一开始是由 GBA 平台，开启了业余爱好者在 Console 平台上自制程式的可能性，接着在效能强大的 NDS 掌上型游乐器问世之后，很快地就有几位能力高强的程式设计者，开发出能够制作 NDS 程式的函式库与工具。
我自己原来就非常喜欢玩 NDS 上的各种游戏，在机缘巧合之下，最近刚好接触到 NDS 程式开发的相关知识，觉得实在是非常新奇有趣又好玩！所以往后在这个新增的「学习笔记」分类中，我将会分享自己在学习过程中所获得的一些心得与经验；包括从门外汉一步步踏入这个新领域的过程中，所需建立的概念以及所需阅读的文章，并且由浅入深地详细解释每个必要步骤，希望能够对于有兴趣学习 NDS 程式设计的读者有一点帮助。如果其中内容有所错误或疏漏之处，也请不吝指正。
在搜寻引擎中，键入 NDS 程式开发或 NDS 程式设计的相关字句，立即就能够找到许多相关于 NDS 程式开发的网站教学，然而，对于一个完全没有 Console 平台程式写作经验的人来说，应该要从哪里入门比较合适呢？在本篇文章中，将使用 libnds 函式库与 devkitPro 开发工具，加上 PAlib 的环境设定为辅，在 Windows 平台下，初探 NDS 程式设计领域中 Frame Buffer 的使用以及 Input System 的操作，并提供完整的程式码范例下载。
由业余程式设计者自己制作的 NDS 程式，常被称为是 Homebrew（自家酿造）程式。而在 NDS 的 Homebrew 领域中，首先要认识的是 libnds、devkitPro 与 PAlib 这三项开发 NDS 程式的利器：
[quote][list]
[*]libnds：是由几位热爱 NDS 程式的开发者，经由反向工程所制作出来的一套非官方版本的函式库。[*]devkitPro：开发各种 Console 平台程式的工具组，其中包含了开发 NDS 与 GBA 用的 devkitARM，开发 PSP 用的 devkitPSP，还有开发 Gamecube 用的 devkitPPC。[*]PAlib：以 libnds 为基础所建构起来的高阶函式库，能够免除掉许多关于记忆体的操作与复杂的低阶程序，相当便于 NDS 程式开发入门者使用。[/list][/quote]
在众多素质参差不齐的网站资源与教学文章里，想要选择合适的对象做为踏入 NDS 程式设计领域的第一次亲密接触，我建议由「Introduction to Nintendo DS Programming」这篇文章开始认识并且学习 NDS 的各种基础知识，依序阅读下列的几个小节：
[quote][list]
[*]第一节：瞭解 NDS 程式设计的背景资讯以及至关紧要的合法性问题。[*]第二节与第三节：认识各种 Passthrough 装置的缘由与沿革，瞭解如何在 NDS 游乐器上利用这些装置来执行自制程式。[*]第四节：简单介绍 libnds 与 devkitPro 两者所扮演的角色与作用。[*]第五节：以显示背景图片 (Background) 为目标，开始一步步建构起简单的 NDS 程式。[*]第八节：介绍 NDS 的输入系统 (Input System) 行为与操作方法。[/list][/quote]
上述的教学文章里还有许多其他的内容，不过我认为在一开始踏入不熟悉的领域时，能够先搞懂这几个部分的内容就已经很不容易了。特别是在第五节的内容中，开始进入程式设计的部分：那些 VRAM Bank 是怎么回事？还有那些奇怪的操作行为是怎么来的？为什么在转置矩阵的设定上要使用 Shift Operation？以上这些问题，可能已经让某些读者开始头昏眼花了。这些部分都会在之后的文章里一一解说，不过在本篇文章里，会暂时先略过这些部分。
阅读连结文章中的几个部分，是为了对 NDS 程式设计领域建立起基础概念与印象。知道开发 NDS 程式大概是怎么个回事之后，接下来就可以开始阅读「NDS/Tutorials Day 3」这篇文章的内容，学习其中最简单容易的 Frame Buffer 功能使用与 Input System 功能操作：
[quote][list]
[*]Frame Buffer：将 VRAM 视为最单纯的 Frame Buffer 型态，进行萤幕画面显示上的操作使用。[*]Talking to the keypad：如何侦测使用者按下了哪个按钮与按钮的作用状态，并且操作 NDS 的基本输入系统，。[*]Touching things：介绍 NDS 上最特别的触碰输入系统。[/list][/quote]
具备了以上的知识以后，是不是已经觉得跃跃欲试了？不过在开始动手写程式之前，需要先下载并且安装几项必备的软体项目：
[quote][list]
[*]Visual C++ Express 2005（或 Professional 以上版本）：Windows 平台上的程式开发必备 IDE，相信不用多做介绍。[*]devkitPro Windows Installer：这是安装 devkitPro 工具组用的 Updater，确认要安装的部分之后，它会直接连上网路下载所需的最新组件。请记得要把 devkitPro 安装在没有空格的目录中，例如 C:devkitPro 是合法的安装路径，但是如果将程式安装在 C:Program FilesdevkitPro 中就会出现问题，进行安装时需要多加注意。[*]PAlib 070717：开发 NDS 用的高阶函式库，本文中并不会直接使用 PAlib，而是为了以下的 AppWizard 而先安装这个函式库。[*]devkitARM release 20：由于目前的 PAlib 070717 仅对应至 devkitARM release 20 的版本，所以需要另外下载这个比较旧版的 devkitARM。安装完 devkitPro 之后，先将原来目录中的 devkitARM 重新命名为 devkitPro_21，然后再将这个 devkitARM release 20 的版本，安装至 devkitPro 的目录中。[*]PAlib AppWizard：这是 PAlib 专案的设定精灵，在依照安装方式执行完毕后，就能够很方便地在 Visual C++ 中创造出基本的 PAlib 专案，免除了 Make 档相关的建置参数设定，可以帮助不熟悉 Unix/Linux 程式开发环境的程式设计者迅速上手。[*]Emulators：各种 PC 平台上模拟真实 NDS 执行环境的模拟器，能够让程式设计者很便利地检视并测试程式的执行成果，这些模拟器包括有 No 等等，建议可以多下载几个不同的模拟器交叉试用比较。[/list][/quote]
下载并安装完以上的软体之后，接着参照这篇文章的指示，在 Visual Studio 中一步步设定好建置程式的执行环境。首先将 devkitPro 与 PAlib 所需的环境变数设定完成，接着进行外部工具 (External Tools) 的设定程序；藉由外部执行档与执行参数的设定，再加上快速键的按键组合设定，就能够在 Visual Studio 中便利地执行模拟器，并且载入专案中的程式以迅速检视执行成果。
具备了基础概念与知识，并且将程式开发环境准备完毕后，终于可以真正开始在 Windows 上撰写第一个 NDS 程式了！这里的程式将以前述文章中的范例为基础，使用 NDS 中最单纯的 Frame Buffer 显示模式，在上萤幕中以像素点的移动，模拟出星星流动的样子，并且侦测 NDS 上所有按钮与触控萤幕的输入，以 Console 显示的方式将文字讯息输出在下萤幕中。
程式的主流程非常单纯而且简单，只需要依顺序进行以下几项步骤：
[quote][list]
[*]初始化 IRQ 与 Console 设定[*]设定 Video Mode[*]映射 VRAM Bank[*]侦测 Input System[*]处理程式的 Update Procedure[*]将 RGB 值写入 VRAM[/list][/quote]
主要进入点的程式码如下所示：
[code=c]int main(void)
{
// Initialize IRQ settings
irqInit();
irqEnable(IRQ_VBLANK);
// Initialize console setting
consoleDemoInit();
// Setup video mode to frame buffer usage
videoSetMode(MODE_FB0);
// Mapping vram to frame buffer usage
vramSetBankA(VRAM_A_LCD);
// Initialize game logic
srand(time(NULL));
ClearScreen();
InitStars();
// Main loop
while (true) {
// Wait for V-Blank
swiWaitForVBlank();
// Clear console output
consoleClear();
// Game logic
for (int i = 0; i < NUM_STARS; i++) {
// Update stars
if (g_bStarsMoving) {
EraseStar(&g_tStars[i]);
MoveStar(&g_tStars[i]);
}
// Write stars (RGB values) to VRAM
DrawStar(&g_tStars[i]);
}
// Input system handling
ProcessInput();
}
return 0;
} [/code]
这个程式中最重要的部分，在于以 videoSetMode(MODE_FB0) 指定 NDS 绘图引擎使用 Frame Buffer 的绘图模式，然后再使用 vramSetBankA(VRAM_A_LCD)，将 Bank A 的绘图记忆体 (VRAM) 指定给萤幕显示 (LCD) 使用。所谓的 Frame Buffer 模式，可以视为是直接由记忆体数值映射至萤幕显示颜色的一种方式，所以只要将 RGB 值写入对应的记忆体位址中，就能够在萤幕上直接看到颜色值的显示结果。
因此，在绘制星星的时候，就能够将 VRAM_A 的内容，直接以一维阵列的方式存取并填入适当的 RGB 值：
[code=c]void DrawStar(Star* ptStar)
{
VRAM_A[ ptStar->x + ptStar->y * SCREEN_WIDTH ] = RGB15( g_sStarColorR, g_sStarColorG, g_sStarColorB );
}
void EraseStar(Star* ptStar)
{
VRAM_A[ ptStar->x + ptStar->y * SCREEN_WIDTH ] = BACKGROUND_COLOR;
}[/code]
这里所使用的是 NDS 架构中的 15 Bits Color 模式，R、G、B 三原色分别各佔 5 Bits 的大小，然后透过 RGB15 这个 Preprocessor Macro 的使用，就能够很方便的指定萤幕像素点的颜色值。
[float=right][attach]999[/attach][/float]
在使用 PAlib AppWizard 创建 NDS 程式专案的情形下，按下「编译」或「建置」都会使专案直接连结至 devkitPro 的相关工具以进行建置程序。在程式建置完毕之后，会产生出 *.nds 与 *.ds.gba 格式的 NDS 专用档案，并不是一般 Windows 平台中常见的 *.exe 可执行档。所以在此不能够按下 F5 快速键来直接执行程式，而是必须使用之前设置好的外部工具，如 No 之类的模拟器，以执行建置完成的程式。左边的图，就是以模拟器执行这个简单范例程式的画面。
按照以上学习、安装、撰写的三拍子节奏行进，就能够优雅而轻松地进入 NDS 的程式设计领域，亲手写出人生中的第一个 NDS 程式！接下来的文章里，将会陆续介绍 NDS 的硬体架构与绘图模式，并且开始学习如何载入与绘制背景图片等等非常有趣的部分
[attach]1000[/attach]
[[i] 本帖最后由 niubo_ 于 2009-3-12 07:17 编辑 [/i]]
niubo_
2009-03-12 07:28:19
附上几点说明：
1. 附件里是一个VS2005的工程，如果没有VS2005或者没有把VS2005配置成DS开发环境就只能把源码文件拷出来自己弄了。
2. 代码在devkitARM r21 + libnds-20071023.编译通过，如果用devkitproupdater 1.4.9或更新的安装包，可以把：
irqInit();
irqEnable(IRQ_VBLANK);
这两行删除，因为编译器在main函数开始前已经将中断系统初始化过了。
掌叔
2009-03-12 07:39:51
对于想学习nds开发的朋友来说这篇文章是一篇非常好的入门教程,其中比较详细的介绍了在nds开发中所碰到的各种术语.文章由浅入深,循序渐进.推荐想涉入nds开发的朋友阅读.
e258691823
2009-04-14 19:52:16
版主 希望能给个图示 像我这种不是很了解的但很想学习的人 还希望版主多多海涵啊
gongjing
2009-06-06 22:09:06
看了版主介绍的NDS程式开发的文章，里面有好多东西都不懂 但我好想学习 对NDS有着很大的兴趣 ，希望版主前辈 能指点指点 我QQ 350544011
niubo_
2009-06-09 06:43:18
有兴趣是好事，关键是持之以恒。
置顶应该有掌家的QQ群号。掌家老大应该很欢迎你加入
ssfin
2009-06-15 14:33:50
版主能不能给个Visual C++ Express 2005 下载链接 网上找的都没资源的还有我用的是vista的不知道有没有兼容性问题 谢谢了
hxjiamiao
2009-06-26 23:36:32
还好我是学vc++出身的，只是有些函数不知道而已，这个框架挺像mfc的，没有mfc复杂。我像我应该可以快速入手
hxjiamiao
2009-06-27 13:54:18
[b] [url=http://www.yayabo.cn/redirect.php?goto=findpost&pid=1553&ptid=509]7#[/url] [i]ssfin[/i] [/b]
你可以用vs2008，完全支持vista系统
卤子
2009-07-23 21:07:01
好东西.........
happinesslinzm
2009-07-24 16:04:11
请问【Introduction to Nintendo DS Programming】这篇文章在哪个网站可以找到，我似乎找不到
安贺
2010-08-27 21:56:33
好文章 正需要呢.. 目前想研究NDS 怎么自制软件 或游戏 .不过本人英语不好..貌似很多文章 都是英文的灰常 郁闷.!
forgetmenot
2010-09-01 11:32:07
不知道有他们带额api什么的文档资料么，或者定义规则呢~
lyue0771
2010-10-04 01:56:20
犹如雪中送炭 ！ 太感谢了！
zero_yp
2010-10-06 03:22:08
老帖啊，求更新
幻の上帝
2010-10-07 22:13:08
http://libnds.devkitpro.org/