第十七讲：Z80汇编语言(任天堂游戏机和德州仪器计算器)
第十七讲：Z80汇编语言(任天堂游戏机和德州仪器计算器)
本节我们将学习另外一个系列的CPU，Z80。Z80 CPU起源于8080CPU， 8080CPU是现在Intel CPU的鼻祖。
Z80 CPU最著名的用途就是任天堂Gameboy和TI图形计算器。 Z80的目的是与Intel 8080二进制兼容，即操作码相同。这意味着为Intel 8080编写的软件可以在Z80上运行而无需重新编译），但由于版权问题，寄存器和指令名称不同。
Z80
寄存器
Z80 有 8 个或 5 个通用寄存器，具体取决于您如何看待事物：
- 寄存器
A、F、B、C、D、E、H和L可以单独用作 8 位寄存器 - 寄存器对
BC、DE和HL可用作16位寄存器，其中B是BC的高字节，而C是低字节。 - 有点奇怪的是，
A寄存器可以与标志寄存器F组合起来作为 16 位寄存器AF。 - 寄存器
IX和IY是 16 位索引寄存器，与内存操作数一起使用。HL类似地用于内存操作数。
与 x86 一样，SP 寄存器指向堆栈顶部，PC 寄存器指向当前指令（请注意，这与 x86 的 IP 寄存器指向下一条指令不同）。F寄存器包含标志：符号、零、奇偶校验/溢出、满进位。A 和 F 寄存器可以通过几条指令组合成一个 16 位寄存器 AF。
Z80有一个中断向量寄存器I，其中包含中断向量表的地址，这个设计很有先见之明；在这个时代的Intel CPU中，中断向量的地址是固定在内存中的。
与 x86 不同，Z80 有一组影子寄存器；这是一组附加寄存器 A'、F'、B'、C'、D'、E'、H' 和 L'。
您无法直接访问这些寄存器，但可以使用一条指令交换主寄存器组和影子寄存器组。
这提供了一种简单但有限的方法来保存所有寄存器的值，然后在以后恢复它们（但是，与堆栈不同，您只能保存一组寄存器值）。
指令集
大多数 Z80 汇编器使用的语法更像 AT&T 语法而不是 Intel 语法。这意味着指令具有以下形式
INSTRUCTION DESTINATION, SOURCE
内存的操作写在括号中。
你可以在这里查找到完整的Z80指令集： Z80指令集
mov 已重命名为 ld（"加载"），但它可用于将值写入寄存器或内存。例如:
ld a, 5 ; Set register A = 5
ld b, 7 ; Set register B = 7
add a, b ; Set A = A + B
ld [Output], a ; Write A into address Output
（一些 Z80 汇编器将内存操作数写在括号 () 中，而其他汇编器（例如我们将要使用的汇编器）则使用更熟悉的 [])。
add 指令只能使用 a、hl、ix 或 iy 作为其目标。内存操作数可以使用立即地址，或者您可以执行类似的操作
ld [hl], a ; Write A into the address contained in HL
如果要在内存操作数中使用立即地址加寄存器，则寄存器必须是 IX 或 IY：
ld [Array + ix], a ; Write A into Array[ix]
与 x86 一样，ld 的两个操作数必须具有相同的大小：均为 8 位或均为 16 位。根据需要，立即操作数将提升为 16 位。
Z80 指令的大小为 1 到 3 个字节。
条件跳转
有两种条件跳转指令：
jp CC, Target ; 条件绝对跳转
jr CC, Target ; 条件相对跳转
其中 CC 是条件代码。两者的主要区别是jp更灵活（可以使用更多条件，速度更快），而jr更有限（条件更少，速度更慢，只能在程序内跳转±128字节）但只占用2个字节程序而不是 jp 的 3 个字节。
更专门的条件跳转指令是 djnz，类似于 x86 中的loop，它代表"递减，如果非零则跳转"
djnz Target ; Decrement B, jump to Target if B ≠ 0
函数
call与 x86 一样，用于调用函数，它压入 PC+3，然后跳转到函数地址。 （请记住，PC 包含当前指令的地址；即 call 指令本身。call 指令占用 3 个字节，因此下一条指令是 PC+3。）类似地，ret 通过弹出 PC 和跳向它。
与 x86 不同，Z80 有条件返回指令：
ret p ; Return if positive (sign flag = 0)
可用条件有 C/NC（进位设置/未设置）、M/P（符号 = 1/0）、Z/NZ（零 = 1/0）、PE/PO（奇偶校验 = 1/2）。这些与条件跳转指令 jp CC 所使用的条件相同.
push 和 pop 可用于将寄存器压入堆栈或从堆栈中弹出。只有16位寄存器可以压入/弹出，所以如果你想压入A，你必须结合标志寄存器来压入它：
push af
块传输
Intel的处理还没有字符串的指令，也没有字符串重复前缀。但Z80在器块传输操作码中确实有这些指令的最小形式。这些允许将数据块从 I/O 端口或内存复制到 I/O 端口或内存（允许内存到内存传输）。
块传输函数使用 HL 作为要读/写的内存地址，使用 B 作为计数。 INI 指令（输入和增量）从给定的 I/O 端口读取 16 位，将其复制到 HL 指向的地址，递增 HL，并递减 B。所有块传输指令都遵循以下模式：
RGBDS 汇编器工具
我们将使用RGBDS 工具来为GameBoy汇编代码。
虽然架构不同，但 RGBASM 支持的汇编语法与我们熟悉的 YASM/Intel 语法非常相似。主要区别是：
- 十六进制值以
$开头，而不是0x - 二进制值以
％开头，而不是0b - GameBoy图形化可以直接使用符号嵌入由于GameBoy上的每个像素都可以是四种灰度之一，因此使用值0到3。每个值都被编码为位对 (00, 01, 10, 11)，然后打包成一个字节。因此，上面对应于字节
`0123%00011011或$0f55。 - 与YASM一样，RGBASM允许对涉及常量和算术运算符的表达式进行汇编时计算。
SECTION伪指令存在，但唯一有效的部分是ROM0（盒式 ROM 组 0）和 ROMx（盒式 ROM 组 x）。如果您需要更多控制，SECTION 指令支持用于指定节地址的附加选项。- 与 YASM 中一样，标签从行首开始，以 : 结束。局部标签以 . 开头。标签必须以一行的第一个字符开始。
- 由于标签必须从一行的第一列开始，因此指令必须缩进至少一个空格或制表符。
- 与 YASM 中一样，equ 可用于定义常量。但是，符号名称后面不能跟 : （在 YASM 中， : 是可选的）：
Addr equ 0xff40 - Z80 汇编传统上在 () 中写入内存操作数，而 RGBASM 使用 Intel 风格的 []。
- 对于 ldi 系列指令（加载和增量），RGBASM 支持两种语法。通常的方式：和替代语法
ldi [hl], 0 ; Write 0 into address hl, increment hl您可以在此处找到有关 RGBASM 语法的完整文档ld [hli], 0 ; Write 0 into address hl, increment hl
GameBoy模拟器的HelloWorld程序
GameBoy 硬件缺乏任何类型的文本输出到屏幕，因此我们实际上无法打印“Hello, world!”。此外，它甚至不允许直接访问屏幕上的各个像素；相反，它使用平铺屏幕模式：屏幕分为多个图块，每个图块为 8x8 像素。图块集存储在内存中，屏幕上的每个图块都映射到该集合中的一个图块。这比存储屏幕的整个（像素）内容节省了大量的内存：
160 × 144 × 2 = 46080 bits = 5760 bytes
(160/8) × (144/8) × 8 = 2880 bits = 360 bytes
TI-83 图形计算器模拟器上的 Hello World
许多 TI 图形计算器运行 Z80 处理器，因此我们可以为它们编写 Z80 程序集。与 GameBoy 不同，TI 计算器运行的是原厂Z80，没有任何修改。
我们将使用 Pasmo 汇编器和 Oysterpac 工具将原始二进制数据“打包”到 TI 计算器可执行文件中。两步过程只是首先将我们的源代码组装成二进制文件：
pasmo file.asm file.bin
然后在其上运行 Oysterpac 以生成打包的可执行文件： oysterpac file.bin file.83p
附录
原文链接：
https://staffwww.fullcoll.edu/aclifton/cs241/lecture-z80-assembly.html