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基于ESP32和FabGL的 BASIC 解釋器代碼實現(xiàn)

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資料介紹

本教程是關于在 FabGL 和 ESP32 微控制器系列的基礎上用 BASIC 解釋器構建一個 80 年代風格的家用電腦。該系統(tǒng)支持聲音、圖形和網(wǎng)絡。輸入設備是PS2鍵盤。

微控制器硬件是TTGO生產(chǎn)的一塊板子，已經(jīng)安裝了VGA、PS2和音頻插座。它最初是為復古計算和運行70年代和80年代操作系統(tǒng)的模擬器而設計的。這里的項目展示了一個新開發(fā)的 BASIC 解釋器。

由于軟件設置和電路板的一些功能不完全是初學者水平，我被要求發(fā)布一個關于細節(jié)的教程。這里是。

鍵盤和顯示器

你需要什么

要構建計算機，您將需要以下硬件組件：

TTGO ESP32 顯示板。我直接從全球速賣通的貨源那里得到了我的。目前價格約為 15 歐元。

VGA 顯示器或帶有 VGA 輸入和 VGA 電纜的舊電視機。

PS2鍵盤。

5V供電，最好帶2A電源輸出。

微型 SD 卡。

帶 3.5mm AUX 輸入的揚聲器

所需的軟件組件是

Arduino IDE，版本 1.8.15 或更高版本。

ESP32 開發(fā)板定義。

FabGL 庫。

有關這些庫的詳細信息以及如何將它們放在一起的詳細信息將在本教程中進一步介紹。這很簡單，但需要注意庫版本和設置。

簡要了解 TTGO 董事會

該板專為復古計算和游戲而設計。它的核心是一個ESP32微控制器。該芯片驅(qū)動計算機的所有功能。聲音信號、VGA 信號和鍵盤處理都在軟件中完成。

它有一個 VGA 連接器，使用 8 個 ESP32 的 GPIO 引腳。鼠標和鍵盤連接器使用另外 4 個引腳。SPI 總線連接到板上的 SD 卡插槽。可以使用標準微型 SD 卡。總線也在電源插頭旁邊的一小塊區(qū)域引出。SPI 在引腳 12、2 和 14 上，其中 13 是 SD 卡的芯片選擇。引腳 39 和 34 也可免費使用。

該板設計用于 FabGL 庫http://www.fabglib.org 。該庫包含許多有用的軟件組件，如聲音發(fā)生器、ASCII 終端和仿真器。該庫可以從 repo 或 Arduino IDE 庫管理器下載。

憑借其 520 kB RAM，它有足夠的內(nèi)存用于圖形緩沖區(qū)和用戶程序。時間和中斷在板上很棘手。軟件開發(fā)對初學者來說沒什么。

下載軟件組件

您將需要 Arduino IDE，版本 1.8.15 或更高版本。我自己在1.8.15上開發(fā)，不時在2.0上測試。IDE 可以從https://www.arduino.cc/en/software 下載。

除了 Arduino IDE，您可能還需要一些 USB 轉串口芯片的驅(qū)動程序。有些與 IDE 捆綁在一起。ESP 網(wǎng)站上有一些關于驅(qū)動程序的信息。在這里可以找到分步安裝指南https://www.instructables.com/Installing-ESP32-on-Arduino-IDE-the-Easy-Method/

讀取開發(fā)環(huán)境的下一步是安裝板定義。轉到 Arduino IDE 的首選項菜單。在底部，您會看到一個用于附加板 URLS 的框。添加以下行

https://raw.githubusercontent.com/espressif/arduino-esp32/gh-pages/package_esp32_dev_index.json

如圖所示。

完成此操作后，您需要打開板管理器菜單并安裝 esp32 板定義。可以在此處找到一些屏幕截圖：https://www.instructables.com/Installing-ESP32-on-Arduino-IDE-the-Easy-Method/ 。

我使用的是 2.0.5 版。請確保您使用更新的 2.0.x 版本。最初的版本有點問題。

準備好 IDE 后，您仍然需要下載 FabGL。轉到 Arduino IDE 的庫管理器并在搜索框中輸入 fabgl。下載最新版本。我現(xiàn)在使用 1.0.8。這經(jīng)過測試可與 ESP 2.0.5 板定義一起使用。舊版本的 FabGL 無法在 ESP 2.x 內(nèi)核上編譯。

現(xiàn)在你已經(jīng)設置好了 IDE。

下載并編譯 BASIC 解釋器

從我的倉庫https://github.com/slviajero/tinybasic/tree/main/IoTBasic下載 BASIC 解釋器。

該目錄中的所有文件都是必需的。IoTBasic.ino 是解釋器，basic.h 是頭文件，hardware-arduino.h 是硬件定義文件。IoTBasic 是一個功能齊全的 BASIC 解釋器，是使用各種來源的概念從頭開始開發(fā)的。

打開 IoTBasic.ino 以設置語言功能。在文件的開頭附近，您將看到硬件定義部分。確保它看起來像這樣

#define BASICFULL
#undef BASICINTEGER
#undef BASICSIMPLE
#undef BASICMINIMAL
#undef BASICTINYWITHFLOAT

這會激活解釋器的所有功能，包括字符串、數(shù)組、浮點運算和其他一些新功能。

接下來查看 hardware-arduino.h。在部分

#undef USESPICOSERIAL 
#undef ARDUINOPS2
#undef ARDUINOUSBKBD
#undef ARDUINOZX81KBD
#undef ARDUINOPRT
#undef DISPLAYCANSCROLL
#undef ARDUINOLCDI2C
#undef ARDUINONOKIA51
#undef ARDUINOILI9488
#undef ARDUINOSSD1306
#undef ARDUINOMCUFRIEND
#undef ARDUINOGRAPHDUMMY
#undef LCDSHIELD
#undef ARDUINOTFT
#undef ARDUINOVGA
#undef ARDUINOEEPROM
#undef ARDUINOI2CEEPROM
#undef ARDUINOEFS
#undef ARDUINOSD
#undef ESPSPIFFS
#undef RP2040LITTLEFS
#undef ARDUINORTC
#undef ARDUINOWIRE
#undef ARDUINOWIRESLAVE
#undef ARDUINORF24
#undef ARDUINOETH
#undef ARDUINOMQTT
#undef ARDUINOSENSORS
#undef ARDUINOSPIRAM 
#undef STANDALONE

一切都應該是#undef。這是回購協(xié)議中的默認值。

再往下是電路板部分。這些是預定義的硬件設置。

#undef UNOPLAIN
#undef AVRLCD
#undef WEMOSSHIELD
#undef MEGASHIELD
#define TTGOVGA
#undef DUETFT
#undef MEGATFT
#undef NANOBOARD
#undef MEGABOARD
#undef UNOBOARD
#undef ESP01BOARD
#undef RP2040BOARD
#undef RP2040BOARD2
#undef ESP32BOARD
#undef MKR1010BOARD

確保只選擇了 TTGOVGA，所有其他設置都是#undef。

要編譯 BASIC 解釋器，請轉到開發(fā)板菜單的 ESP32 部分并為“TTGO T7 1.4 mini32”編譯。這是具有正確引出線的電路板定義。

編譯上傳。將電路板連接到鍵盤和顯示器。一段時間后，應該會出現(xiàn)歡迎消息。

下一步是什么？

許多演示程序都移植了這種 BASIC 方言。您可以從示例部分的repo 文件夾https://github.com/slviajero/tinybasic/tree/main/examples下載演示。最好從教程開始。

使用 MANDELV.BAS 計算 Mandelbrot 集很有趣，而 ELIZA.BAS 是眾所周知的在線收縮。

https://github.com/slviajero/tinybasic/blob/main/MANUAL.md中有關于所有語言功能和命令的手冊。在這個特定的硬件上有一個特殊的部分https://github.com/slviajero/tinybasic/blob/main/MANUAL.md#esp32-vga-with-fabgl包括聲音命令。