2004.7.23 公開
Time Pilot on FPGA

　一世代進んだ回路を手がけてみる。



PACMANとの主な違い

１．タイルマップ（背景）とオブジェクト（スプライト）の描画が別系統になった。
２．オブジェクト描画用RAMが２重化され、同時表示可能な16x16のオブジェクト数が６から２４に増えた。(TimePilotでは裏テクで２４個以上を表示してる！）
３．RGB出力が8bpp(256色)から15bpp(65535色)に増加した
４．CPUがメイン／サブに分かれ、サブCPUでサウンドを演奏してる
５．サウンド回路に汎用PSGチップ(AY-3-8910)を２つ使用

FPGAに乗せる際の問題点

１．外部ROMの種類が増加、全部でメインCPU,サブCPU,背景パターン,オブジェクトパターンの４つが必要。
　多インターリーブ、高速ＲＯＭ、複数ROM化などで対応する。
２．内部RAM/ROMの容量増加
　XC2S200なら、ぎりぎり間に合う。
２．ツインCPU+PSGにより、２倍以上の回路規模のFPGAが必要
　注：サウンド未実装ならXC2S150で入る。
　試：Z80を１つ外付けすれば、XC2S200でサウンドも鳴るか？
　望：ALUやMCodeを時分割実行するMulti-Z80のIPがあれば．．．

実装方法

１．ROM
　１つのROMを、9.216MHzサイクルで６インターリーブして、全てのROMバスを１つでまかなう。
　順序＝Tile -> MainCPU -> SubCpu -> Obj -> MainCPU -> SubCpu -> Tile
　ROMのアクセス速度は100ns程度が必要

２．サブCPU
　無くても動くので、とりあえず未実装とする。当然音は出ない
　AY-3-8910は自前で書いてみたら、４時間くらいでそれなりに動いてしまった。
　そのノリでサウンドも適当にインプリメントした。ＲＣフィルタだけは入ってない。
　デバッグには、メインCPUバスをJTAGでハックしてMAMEと繋いでみた。楽ちん〜
　ボードを作ってないのでノーチェックだが、手持ちのXC2S300Eで動くハズ

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転用、展望

　ビデオ回路では、以後数世代の間で様々な機能が追加さていく。
・背景のスクロール
・背景の２重化
・背景、オブジェクトの色数増加
・オブジェクトの倍サイズ、拡大機能
　それでも、基本回路はTimePilotと大差なく、特に画面構成が256x224pixelの物は、これに追加／変更する形で多くに転用可能と思われる。
　しかし、ROMの数やバス幅が増加していくため、１つのFPGA+１つの古典8bit PROMで実装できるのは、この辺が限界だろう。

　サウンド回路では、PACMANのいわゆるナムコサウンドは多く使われているが、YM2203やYM2151等のFM音源やADPCMも主流になっていく。
　FM音源そのものはFPGAでも書けるが回路規模は肥大化していく。
　MAME用のFM音源エミュを書いた経緯もあるので、気がむいたらOPN-IPでも組んでみるか？