1. MAME是啥

MAME最初是一款街机模拟器，可以在现代的计算机上运行以前的街机游戏。不过按照官网的介绍来看，现在更偏向于一个模拟器平台，类似QEMU。 MAME官网。

2. 为什么研究MAME

原因其实比较简单，我想做一个掌上可以玩的街机游戏机🎮。
为什么不去买一个，如果这么想很多事情都会失去热情，自己做一个意义更大一点，另外还可以将成果开源出去。一句话，酷炫就完了。

3. MAME初探

本次探究采用的是MAME 0122版本，而不是最新的版本，因为街机本身就是80/90年代的流行的游戏软件，并不会由于模拟器越新支持的街机功能就越强，而且越早的MAME版本实现也越简单，可以减少代码阅读的复杂度。

后续的架构和流程总结均是建立在0122版本以及个人理解之上，如果有不对的地方还请留言指正。

3.1 MAME架构

MAME是一个模拟器，对街机所需的硬件进行了模拟，分为如下几个部分：

• CPU。使用软件对街机的CPU进行了模拟，不过以前CPU都是一些简单的芯片，比如摩托罗拉68000；
• 输入。输入这块对街机本身来说是内存中的一段地址，读取电平的高低。MAME在此基础之上进行了抽象，分为键盘/摇杆/光电枪等；
• 视频。视频是输出设备，这块比较复杂，因为涉及到显示的分层，这块后面再详细说；
• 音频。街机的音频一般是独立的芯片，MAME对不同的街机设备的芯片进行了模拟，再对喇叭进行了模拟，最终的输出是对音频进行编码后的数字信号。

而我目前需要做的事情就是对输入输出设备进行改造。输入设备修改成手柄输入，视频输出到TFT LCD屏幕，音频输出到喇叭硬件上。

3.2 代码移植

3.2.1 构建

MAME代码中对系统适配做了很好的隔离，所以系统适配都放在了osd中，也就是下面目录中。其中osdmini和windows是原先代码仓就有的，unix是我新建的目录。

为了构建出unix版本的MAME，我们需要编译osd的时候不将windows编译进去，而编译unix。这个修改Makefile就可以了，Makefile中已经预留了编译的目录跟随编译时OSD的值。

在src/osd目录下新增unix.mak，用来编译源码，其中内容如下：

#-------------------------------------------------
# object and source roots
#-------------------------------------------------

UNIXSRC = $(SRC)/osd/$(OSD)
UNIXOBJ = $(OBJ)/osd/$(OSD)

OBJDIRS += $(UNIXOBJ)

#-------------------------------------------------
# OSD core library
#-------------------------------------------------

OSDCOREOBJS = \
    $(UNIXOBJ)/main.o

#-------------------------------------------------
# OSD UNIX library
#-------------------------------------------------

OSDOBJS = \
    $(UNIXOBJ)/osd_stub.o

#-------------------------------------------------
# rules for building the libaries
#-------------------------------------------------

$(LIBOCORE): $(OSDOBJS)

$(LIBOSD): $(OSDOBJS) $(OSDCOREOBJS)

当前共分为两个文件，一个是main.c，用来作为程序的入口；另外一个是osd_stub.c，是用来打桩用的，因为真正要运行MAME，需要实现很多平台相关函数，如果只是为了编译过打桩即可。

至此，unix版本的MAME即可构建出来，当然功能是不好使的。

3.2.2 原型验证适配

这里的原型验证只是为了验证在Linux(unix)下，MAME可以正常工作，至少街机的ROM可以正常加载，CPU模拟这块正常运行。

ROM
为了验证游戏ROM可以正常加载运行，我挑了一款简单的游戏，1942（ROM可以咕噜咕噜一下搜到）。下载后的ROM需要解压，文件夹命名为1942。

main函数
main函数中只需要适配一句话即可，其中mame_unix_options拷贝自windowsosd中的定义。

int main(int argc, const char **argv)
{
    return cli_execute(argc, argv, mame_unix_options);
}

视频输出

模拟器每次刷新屏幕都会调用osd_update函数，所以这里需要对osd_update函数进行实现。
由于我用的linux系统是没有图形界面的，所以采用将视频输出转储到图片，这里的图片类型采用PPM格式。

在osd_update中我们需要将待输出的图像原语转换为我们需要的格式，获取当前一帧图像采用的是如下函数：

render_target_get_primitives

获取之后采用MAME自带的RGB转换函数进行转换：

drawdd_rgb888_draw_primitives(head, g_draw_buff, DRAW_WIDTH_MAX, DRAW_HEIGHT_MAX, DRAW_WIDTH_MAX);

其中head为图像原语链表头，g_draw_buff为输出的内存地址，我们再将这块内存写入文件就获得图片。

按键输入

按键输入需要注册键盘设备，以及按键的键值对应的处理函数。采用如下方式即可。

input_device *input_device = input_device_add(DEVICE_CLASS_KEYBOARD, "my keyboard", NULL);

input_device_item_add(input_device, "O", name_O, ITEM_ID_O, get_key_state);
input_device_item_add(input_device, "K", name_K, ITEM_ID_K, get_key_state);

其中第四个参数为注册的键值，键值和街机的按键功能映射可以参见src/emu/inptport.c。

至此，也就完成了基本的图形输出和键盘输入了。

运行效果

街机菜单界面

1942游戏界面

试了下合金弹头也是OK的

不过都只是运行的截图图片，离显示视频还有一段距离。