這份文件說明 GBA 模擬器最重要的打底資料結構設計。這些結構是整個模擬器的基礎，負責統合所有子系統的執行。
Gba_System (完整系統)
├── Gba_Cpu (CPU 處理器)
│ ├── uint32_t Reg[16] /* R0-R15 暫存器 */
│ ├── uint32_t CPSR /* 狀態暫存器 */
│ ├── uint32_t fetchcache[3] /* Pipeline 快取 */
│ └── enum DECODE_MODE dMode /* ARM/THUMB 模式 */
│
├── GbaMem (記憶體系統)
│ ├── uint32_t *BIOS /* 0x0000_0000 - 0x0000_3FFF (16 KB) */
│ ├── uint32_t *WRAM_board /* 0x2000_0000 - 0x203F_FFFF (256 KB) */
│ ├── uint32_t *WRAM_chip /* 0x3000_0000 - 0x3000_7FFF (32 KB) */
│ ├── uint32_t *IO_Reg /* 0x4000_0000 - 0x4000_03FE (I/O) */
│ ├── uint32_t *Palette_RAM /* 0x5000_0000 - 0x5000_03FF (1 KB) */
│ ├── uint32_t *VRAM /* 0x6000_0000 - 0x6001_7FFF (96 KB) */
│ ├── uint32_t *OAM /* 0x7000_0000 - 0x7000_03FF (1 KB) */
│ └── uint8_t *Game_ROM[3] /* 0x8000_0000 ~ 0xE000_0000 (ROM 三個副本) */
│
├── Gba_InterruptSystem (中斷系統)
│ ├── uint16_t IF /* 中斷請求旗標 (0x4000_0200) */
│ ├── uint16_t IE /* 中斷啟用旗標 (0x4000_0202) */
│ ├── uint16_t IME /* 中斷主控 (0x4000_0208) */
│ ├── uint32_t pending_interrupts /* 待處理中斷佇列 */
│ └── uint8_t vector_priority[14] /* 中斷優先順序表 */
│
├── Gba_TimerSystem (定時器系統)
│ └── struct timers[4]
│ ├── uint16_t counter /* 計數值 */
│ ├── uint16_t reload /* 過載值 */
│ ├── uint16_t control /* 控制機制 */
│ ├── uint8_t enabled /* 是否啟用 */
│ ├── uint8_t cascade_enable/* 級聯控制 */
│ └── uint8_t prescaler /* 預分頻器 */
│
├── Gba_PPUSystem (圖形系統)
│ ├── uint16_t DISPCNT /* 顯示控制 (0x4000_0000) */
│ ├── uint16_t DISPSTAT /* 顯示狀態 (0x4000_0004) */
│ ├── uint16_t VCOUNT /* VCount 暫存器 */
│ ├── uint16_t BG_CNT[4] /* 背景控制 */
│ ├── uint16_t BG_HOFS[4] /* 水平偏移 */
│ ├── uint16_t BG_VOFS[4] /* 垂直偏移 */
│ ├── uint32_t framebuffer[240*160] /* 24-bit 幀緩衝 */
│ ├── uint16_t scanline_cycle /* 掃描線計時器 */
│ ├── uint16_t current_scanline /* 當前掃描線編號 */
│ └── uint8_t in_vblank/in_hblank
│
└── DMA (直接記憶體存取)
└── DMA_CHANNEL DMAX[4]
├── uint32_t DMASAD /* 來源地址 */
├── uint32_t DMADAD /* 目標地址 */
└── uint32_t DMACNT /* 控制暫存器 */
主程式 main()
│
├─→ GbaSystem_Init()
│ ├─ 分配記憶體
│ ├─ 初始化所有子系統
│ └─ 設定初始 CPU 狀態
│
└─→ 主迴圈 (每幀)
│
└─→ GbaSystem_RunFrame()
│
├─→ 迴圈直到達到 280896 cycles
│ │
│ ├─→ CpuExecute(chunk_cycles)
│ │ └─ 執行 ARM/THUMB 指令
│ │
│ ├─→ GbaSystem_UpdatePPU(chunk)
│ │ ├─ 更新掃描線進度
│ │ ├─ 檢查 V-Blank/H-Blank
│ │ └─ 觸發相應中斷
│ │
│ ├─→ GbaSystem_UpdateTimers(chunk)
│ │ ├─ 遞增計數器
│ │ ├─ 檢查溢位
│ │ └─ 觸發計時器中斷
│ │
│ └─→ GbaSystem_CheckInterrupts()
│ └─ 取得最高優先順序中斷
│
└─ 幀完成，準備下一幀
GBA 的時序非常精確，這些常數必須準確：
CYCLES_PER_FRAME = 280,896 cycles /* 59.73 FPS */
CYCLES_PER_SCANLINE = 1,232 cycles /* 一條掃描線 */
CYCLES_PER_HBLANK = 272 cycles /* H-Blank 期間 */
H_PIXELS = 240 pixels
V_PIXELS = 160 pixels
VDRAW_LINES = 160 lines /* 可見區域 */
VBLANK_LINES = 68 lines /* V-Blank 期間 */掃描線時序：
[繪製 960 cycles] [H-Blank 272 cycles] = 1,232 cycles per line
幀時序：
[160 可見行] = 160 × 1,232 = 197,120 cycles
[68 Blank 行] = 68 × 1,232 = 83,776 cycles
────────────────────────────
總共：280,896 cycles ≈ 59.73 FPS
中斷優先順序順序（由高到低）：
優先順序 中斷型別 位 地址 觸發條件
═══════════════════════════════════════════════════════════════
0 V-Blank 0 0x4000_0200 VCount = 160
1 Timer 0 3 0x4000_0100 計數器溢位
2 DMA 0 8 0x40000_B8A DMA 完成
3 H-Blank 1 0x4000_0004 掃描線 960+ cycles
4 V-Count Match 2 0x4000_0006 VCount 比對
5 Timer 1 4 計數器溢位
6 DMA 1 9 DMA 完成
7 Timer 2 5 計數器溢位
8 DMA 2 10 DMA 完成
9 Timer 3 6 計數器溢位
10 DMA 3 11 DMA 完成
11 Serial 7 通訊完成
12 Keypad 12 按鍵事件
13 Cartridge 13 遊戲卡帶
中斷控制暫存器：
0x4000_0200 (IF - Interrupt Request)
bit 0: V-Blank (寫 1 清除)
bit 1-7: 其他中斷標誌
bit 8-13: DMA/其他中斷
0x4000_0202 (IE - Interrupt Enable)
同上，用於啟用/禁用中斷
0x4000_0208 (IME - Interrupt Master Enable)
bit 0: 1 = 啟用所有中斷；0 = 禁用
0x0000_0000 ┌─────────────────┐
│ BIOS (16 KB) │
0x0000_3FFF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x2000_0000 ├─────────────────┐
│ WRAM 板載(256KB) │
0x203F_FFFF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x3000_0000 ├─────────────────┐
│ WRAM 晶片 (32KB) │
0x3000_7FFF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x4000_0000 ├─────────────────┐
│ I/O 暫存器 │ ← LCD, Timer, DMA, IF, IE 等
0x4000_03FF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x5000_0000 ├─────────────────┐
│ Palette RAM (1KB)│ ← 顏色調色盤
0x5000_03FF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x6000_0000 ├─────────────────┐
│ VRAM (96 KB) │ ← 背景/視窗/精靈資料
0x6001_7FFF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x7000_0000 ├─────────────────┐
│ OAM (1 KB) │ ← 精靈屬性
0x7000_03FF ├─────────────────┤
│ (未使用) │
0x8000_0000 ├─────────────────┐
│ Game ROM1 │ ─ 副本1
0x9FFF_FFFF ├─────────────────┤
0xA000_0000 │ Game ROM2 │ ─ 副本2
0xBFFF_FFFF ├─────────────────┤
0xC000_0000 │ Game ROM3 │ ─ 副本3
0xDFFF_FFFF ├─────────────────┤
0xE000_0000 │ Game ROM SRAM │ ─ SRAM 區域
0xFFFE_FFFF └─────────────────┘
Gba_System gba;
GbaSystem_Init(&gba);while (game_running) {
uint32_t cycles = GbaSystem_RunFrame(&gba);
// 繪製幀緩衝
render_framebuffer(gba.ppu.framebuffer);
// 處理輸入等
process_input(&gba);
}// 要求 V-Blank 中斷
Interrupt_Request(&gba, INT_VBLANK);
// 啟用定時器中斷
Interrupt_Enable(&gba, INT_TIMER0);
// 設定全域性中斷啟用
Interrupt_SetMasterEnable(&gba, 1);-
gba_system.h- 核心資料結構定義 -
gba_system.c- 系統驅動邏輯 -
gba_interrupt.h- 中斷系統實現 - 連線到
main.c的主迴圈 - 完成 CPU 指令執行
- 完成 PPU 幀緩衝實際渲染
- 完成定時器計數邏輯
- 完成 DMA 傳輸邏輯
- 統一驅動：
Gba_System包含所有子系統，便於統一管理和同步 - 精確時序：週期計數與各子系統同步，確保準確性
- 優先順序中斷：中斷系統支援優先順序排序，符合 GBA 硬體行為
- 模組化：各個子系統可獨立更新，便於維護和最佳化
- 狀態可查：提供統計函式查詢系統狀態用於除錯