起因

这是 CC65 开发 FC/NES 游戏系列的第三篇：环境搭好了、Hello World 也能显示了，但游戏的核心是"响应玩家输入"。FC 的输入就是那两个手柄，这一篇解决"怎么把手柄按键读进程序"。

需求

  • 读出 1P 手柄的按键状态，按什么键就在屏幕上显示对应的数值
  • 弄清每个按键的数值编码、多键同按时数值怎么组合——这是下一篇"方向键控制精灵"的基础

技术实现原理

手柄的本质：一个 8 位移位寄存器

FC 主机通过 $4016/$4017 端口读手柄：手柄内部是 8 位移位寄存器，8 个键各占一位，先锁存再逐位移出。cc65 把这整个过程封装进 joy_read()，返回一个 8 位无符号整数——每一位代表一个按键，该位为 1 就是按下。

这就是下面数值表的由来：A 是 bit0（0x01）、B 是 bit1（0x02）……右是 bit7（0x80）。位掩码设计自然带来几个性质：

  • 多键同按 = 按位或：A+B = 0x01|0x02 = 3；左+下 = 0x40|0x20 = 96（文末截图实测）；
  • 全部按下 = 0xFF = 255 = 二进制 11111111；
  • 连发键（Turbo）就是电路按固定频率自动通断，读到的值在 0 和键值之间频闪。

为什么代码要记住上一次的按键值

主循环一秒跑成千上万次，按住一个键不放，joy_read() 每次返回的值都相同——不加判断直接打印，cprintf 会不停重绘同一个数字，屏幕闪烁。代码里 if(p1==pt1) continue; 的思路是边沿检测：值变了才处理，是裸机程序防"按一下响应一万次"的标准手法。

注意：这个"变化才响应"适合显示按键值；下一篇要方向键连续移动精灵，就不能跳过相同值了，得每帧（或每 N 帧）响应一次——边沿触发还是电平触发，按业务选。

打印数字前为什么要先打三个空格

cprintf 只往光标处写字符、不会清行：上次显示 3 位数、这次变 2 位数，最后一位会残留。所以先用三个空格覆盖，再写新值。

环境与编译

编译器：CC65
下载地址：https://cc65.github.io/
这次的代码来自cc65的samples目录下的hello.c 并做了修改和注释
通过查看源码可以看到里面支持的机器类型

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#if defined(__NES__) || defined(__PCE__) || defined(__GAMATE__) 
NES PCE GAMATE

通过 cmd 命令将 c 编译成 nes 文件。-t nes 指定目标机型——cc65 是多目标编译器，头文件、启动代码、运行库都按目标链接，目标写错（比如 c64）编出来的文件模拟器认不出：

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cl65 -t nes -o demo.nes demo.c 

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#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <conio.h>
#include <joystick.h>

static const char Text [] = "Hello world!";

// 2个临时变量，防止按住了按键频繁输出造成的闪烁
unsigned int p1,pt1;

// 屏幕四边划线，原始代码暂时没处理
void drawline(void){
    unsigned char XSize, YSize;
    // 清屏，光标移到左上角
    clrscr ();

    // 获取屏幕尺寸，传入地址相当于让函数给这2个地址赋值
    screensize (&XSize, &YSize);

    /* Draw a border around the screen */

    //顶端线
    cputc (CH_ULCORNER);
    chline (XSize - 2);
    cputc (CH_URCORNER);

    /* Vertical line, left side */
    cvlinexy (0, 1, YSize - 2);

    //底端线
    cputc (CH_LLCORNER);
    chline (XSize - 2);
    cputc (CH_LRCORNER);

    /* Vertical line, right side */
    cvlinexy (XSize - 1, 1, YSize - 2);

    // 屏幕正中间显示 hello world 文字
    // 就是将光标移到
    gotoxy ((XSize - strlen (Text)) / 2, YSize / 2);
    cprintf ("%s", Text);

}

void main (void)
{
    // 屏幕颜色，黑底白字
    (void) textcolor (COLOR_WHITE);
    (void) bordercolor (COLOR_BLACK);
    (void) bgcolor (COLOR_BLACK);

    // 屏幕四边划线（前面的方法）
    drawline();

    // 初始化手柄
    joy_install (joy_static_stddrv);

    while (1){
        p1 = joy_read (JOY_1);

        // start 和 select 一起按的时候跳出循环，相当于重启
        if(p1==12){break;}

        // p1的案件一直没变的情况不做响应
        if(p1==pt1){continue;}
        pt1=p1;

        // 输出按键对应的数值，因为长短不同需要空格覆盖原有位置的字符
        gotoxy(1,1);
        cprintf("   ");
        gotoxy(1,1);
        cprintf("%d",p1);
    }

    // 前面使用break 跳出循环会走到这里
    gotoxy(0,0);
    cprintf("over");
}

通过这个demo我们可以获取到按键对应的数值

按键 二进制 十进制 16进制
A 00000001 1 0x01
B 00000010 2 0x02
select 00000100 4 0x04
start 00001000 8 0x08
上 00010000 16 0x10
下 00100000 32 0x20
左 01000000 64 0x40
右 10000000 128 0x80

按键数值怎么来的（位掩码）

其实这个按键的取值是从手柄端口地址读取的一个 8 位值，每个键占一位。比如右这个值最大对应的：

  • 十进制 128
  • 16进制 0x80
  • 二进制 10000000

同理左的二进制是 01000000；如果全按了就会显示 11111111（=255）。

当多个按键一起按的时候相当于按位或（累加），比如 AB 一起按输出的就是 3；连发 A 和 B 就是这个数字在 0 和对应的 1、2 两个数字之间频闪。

截图是我用qq的 ctrl+alt+a 同时按着下（s） 相当于同时按了 左和下 显示的就是 96（0x40 + 0x20）

踩坑记录与注意事项

  • joy_install 忘了调用：joy_read() 会一直返回 0，读不到任何键——main 里第一件事必须是 joy_install(joy_static_stddrv)；
  • 组合键判断用位与，不要用等于：if(p1 == 12) 只在"恰好 start+select 同时按"时成立，多按一个键就失效；工程写法是 if(p1 & JOY_START)，demo 里的 ==12 只是退出演示的偷懒写法（start 8 + select 4 = 12）；
  • 数字残留：cprintf 不清行，覆盖打印（先打空格）；
  • 边沿/电平触发按业务选：显示按键值要"变化才打印"防闪烁；连续移动精灵要每帧响应——这是本篇和（四）篇最关键的区别。