VDC

VDC steht für Video Display Controller (in deutsch etwa: Videoanzeigencontroller) und bezeichnet einen Videochip der Firma MOS. Ursprünglich für den CBM 900 entwickelt, kam der VDC letztendlich im C128 zum Einsatz. Dort übernimmt er die Bildschirmausgabe im 80-Zeichen-Modus. Es wurden 2 nicht vollständig kompatible Versionen produziert, der 8563 und der 8568. Die Ausgabe erfolgt als RGBI- und als Monochrom-Signal, somit können CGA- und Monochrom-Bildschirme direkt angeschlossen werden.

Der VDC besitzt ein eigenes Video-RAM von 16 KByte (2x 4416) oder 64 KByte (2x 4464) und wird asynchron zum Rest des C128 getaktet, wobei ein 16 MHz Pixeltakt zugrunde liegt.

Fähigkeiten

• 16 Farben (RGBI)
• Textmodus:
  • standardmäßig 25 Zeilen à 80 Zeichen
  • Zeilenanzahl und Anzahl Zeichen/Zeile kann weitgehend frei bestimmt werden.
  • 2 Zeichensätze à 256 Zeichen sind gleichzeitig benutzbar.
  • Vordergrundfarbe für einzelne Zeichen wählbar
  • 4 Attribute/Zeichen: invertiert, blinkend, unterstrichen, Zeichensatz 1 oder 2
  • hardwaremäßiges Interlace
  • variable Zeichenhöhe von 2 bis 32 Pixel
  • Hardware-Textcursor mit automatischem Blinkmodus
• Grafikmodus:
  • Auflösung von 640×200 Pixel, bei 64 KByte Speicher bis zu 800×240 Pixel
  • Auflösung variierbar
  • Vorder- und Hintergrundfarbe kann für einzelne Farbzellen separat eingestellt werden.
• Selbständiges Verschieben von bis zu 256 Bytes großen Datenblöcken

Bildausgabe

Der VDC ist für die Bildausgabe auf einen CGA- oder einen Monochrom-Monitor ausgelegt, die Bildwiederholfrequenz ist für PAL bzw. NTSC-Modus anpassbar. Ein Anschluss an RGB-Monitore bzw. Fernseher mit RGB-Eingang ist mit einfachen Adaptern möglich, wobei allerdings die Helligkeitsinformation verlorengeht und somit nur 8 unterschiedliche Farben dargestellt werden können. Mit zusätzlichem Aufwand kann auch ein RGBI-nach-VGA-Adapter gebastelt werden, der alle 16 Farben ausgibt.
Nachfolgend eine Tabelle mit den 16 möglichen Farben:

Farbwert VDC	RGBI	Farbname	Farbe		Farbwert VDC	RGBI	Farbname	Farbe
0	0000	Schwarz			8	1000	Dunkelrot
1	0001	Dunkelgrau			9	1001	Hellrot
2	0010	Dunkelblau			10	1010	Dunkelviolett
3	0011	Hellblau			11	1011	Hellviolett
4	0100	Grün			12	1100	Dunkelgelb/Braun
5	0101	Hellgrün			13	1101	Gelb
6	0110	Türkis			14	1110	Hellgrau
7	0111	Helltürkis			15	1111	Weiß

Einen Sonderfall stellt der Farbcode 12 dar. Dieser ist zwar eigentlich ein dunkles Gelb, wird aber in vielen CGA-Monitoren durch eine spezielle Schaltung als Braun ausgegeben.

Vor- und Nachteile gegenüber dem VIC

Im Vergleich zum VIC-II ergeben sich folgende
Vorteile:

• Höhere Auflösung
• Gestochen scharfe Darstellung
• Horizontales und vertikales Hardware-Scrolling ohne Tricks
• Doppelt so viele unterschiedliche Zeichen darstellbar als beim VIC (4× soviel, wenn man auch die Reverse-Darstellung berücksichtigt)
• Einfachere Datenorganisation des Hires-Modus
• Hardware-Textcursor

Nachteile:

• Keine Sprites
• Kein Multicolor-Modus
• Kein Rasterzeilen-Interrupt
• Umständliche und langsame Programmierung

Programmierung des VDC

Der VDC verfügt über 36 (8563) bzw. 37 (8568) interne Register, diese sind jedoch nur indirekt über 2 Register im Ein-/Ausgabe-Bereich an der Adresse $D600/$D601 zu erreichen:

1. In Register $D600 wird das gewünschte VDC-Register geschrieben.
2. Es wird gewartet, bis Bit 7 von $D600 gesetzt ist.
3. Den Wert des gewünschten Registers aus $D601 auslesen bzw. in $D601 schreiben.

Auch der Videospeicher des VDC ist nur auf diese Weise erreichbar.

Beim C128 ist am einfachsten die Nutzung der zwei Betriebssystemfunktionen bei $CDCC (VDC-Register schreiben) und $CDDA (VDC-Register lesen). Ein Beispiel in BASIC (erhöht die Zeilenhöhe auf 9 Rasterzeilen):

SYS DEC("CDCC"),8,9

Beim Auslesen hat Adresse $D600 folgende Bedeutungen:

Bit	Bezeichnung	Funktion
7	Status	Dieses Bit signalisiert, ob der VDC mit seiner letzten Tätigkeit fertig ist. (1 = fertig)
6	LP	Lichtgriffel (Lightpen)
5	VBlank	Kathodenstrahlrücklauf (1 = Rücklauf)
4..3		Ohne Funktion
2..0	VER	VDC-Version

Interne Register des VDC

Register	Standardwert dez. (hex) binär	Bits	Funktion	Bemerkung
0	126 ($7E) NTSC %01111110 127 ($7F) PAL(*) %01111110	7..0	Anzahl der Zeichen - 1 zwischen zwei horizontalen Synchronisationspulsen	Hier werden die maximal zur Verfügung stehenden Zeichen pro Zeile festgelegt. Die Zeichenzahl sollte durch 8 teilbar sein. Entspricht der Horizontalfrequenz, ausgehend vom Pixeltakt: 16.000.000 / ((Register0 + 1) * 8) in Hz
1	80 ($50) %01010000	7..0	Anzahl der angezeigten Zeichen pro Zeile	Hier wird die tatsächliche Zeichenzahl pro Zeile festgelegt. Alle Werte die kleiner als Register 0 sind, sind möglich.
2	102 ($66) %01100110	7..0	Horizontale Sync-Position	Hier wird der linke Rand positioniert. Erlaubt sind alle Werte, die größer als Register 1 sind. Wenn die Zahl in diesem Register mit einem kleineren Wert überschrieben wird, wandert das Bild nach rechts. Interessante Effekte sind damit möglich.
3	73 ($49) %01001001	7..4	Breite des vertikalen Synchronisationspulses	Wert ist ein Vielfaches einer Rasterperiode. Null entspricht dem Wert 16.
		3..0	Breite des horizontalen Synchronisationspulses	Pulsbreite in Zeichen + 1. Der Wert 0 lässt sich nicht programmieren.
4	32 ($20) NTSC %00100000 38 ($26) PAL(*) %00100110	7..0	Gesamte Anzahl der Zeilen	In diesem Register wird die Anzahl der Zeichenzeilen - 1 inklusive des vertikalen Strahlrücklaufs angegeben. Bildzeilen = (Register4 + 1) * (Register9 + 1)
5	25 ($19) %00011001	7..5	unbenutzt	Bits immer gesetzt
		4..0	Feinjustierung von Register 4
6	25 ($19) %00011001	7..0	Anzahl der angezeigten Zeilen	Hier wird festgelegt, wie viele Zeilen der VDC anzeigt; Größere Werte als in Register 4 sind nicht möglich.
7	32 ($20) %00100000	7..0	Vertikale Sync-Position	Hier wird festgelegt, an welcher Stelle die erste Zeile beginnt. Je größer die Zahl, um so weiter unten beginnt die erste Zeile.
8	32 ($20) %00100000	7..2	unbelegt	Bits immer gesetzt
		1..0	Interlace & Video-Modus	Wert 00 oder 01 => Normaler, Nicht-Interlace-Modus Wert 10 => Interlace-Sync-Modus: Wert 11 => Interlace-Modus: doppelte vertikale Auflösung, aber verbunden mit starkem Flackern
9	231 ($E7) %11100111	7..5	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		4..0	Rasterzeilen pro Zeichen	bestimmt die Höhe eines Zeichens in Rasterzeilen (Wert - 1)
10	160 ($A0) %10100000	7	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		6..5	Cursormodus	00 => Cursor-Blinken aus 01 => Cursor aus 10 => Cursor-Blinken schnell 11 => Cursor-Blinken normal
		4..0	Cursor-Startzeile	Rasterzeile, wo der Textcursor anfängt. Bestimmt zusammen mit Register 11 die Höhe des Cursors.
11	231 ($E7) %11100111	7..5	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		4..0	Cursor-Endzeile	Rasterzeile + 1, wo der Textcursor aufhört.
12	0 ($00) %00000000	7..0	Beginn Videospeicher High	High-Byte der Adresse, an der das Video-RAM beginnt.
13	0 ($00) %00000000	7..0	Beginn Videospeicher Low	Low-Byte der Adresse, an der das Video-RAM beginnt.
14	0 ($00) %00000000	7..0	Cursor-Position High	High-Byte der Position des Textcursors.
15	0 ($00) %00000000	7..0	Cursor-Position Low	Low-Byte der Position des Textcursors.
16	undefiniert	7..0	Lightpen vertikal	Vertikale Lightpen-Position in Zeichenzeilen + 1
17	undefiniert	7..0	Lightpen horizontal	Horizontale Lightpen-Position in Zeichen + 8
18	undefiniert	7..0	Update-Adresse High	High-Byte der Adresse, die man lesen oder beschreiben will. Wird vom VDC automatisch inkrementiert.
19	undefiniert	7..0	Update-Adresse Low	Low-Byte der Adresse, die man lesen oder beschreiben will. Wird vom VDC automatisch inkrementiert.
20	4 ($04) %00000100	7..0	Beginn Attributspeicher High	High-Byte der Adresse, an der das Attribut-RAM beginnt.
21	0 ($00) %00000000	7..0	Beginn Attributspeicher Low	Low-Byte der Adresse, an der das Attribut-RAM beginnt.
22	120 ($78) %01111000	7..4	Maximale Zeichenbreite	Zeichenbreite in Pixel - 1, inkl. Zeichenzwischenraum
		3..0	Angezeigte Zeichenbreite	Zeichenbreite in Pixel - 1, ohne Zeichenzwischenraum
23	232 ($E8) %11101000	7..5	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		4..0	Zeichenhöhe	Rasterzeilen - 1 der angezeigten Zeichenhöhe ohne Zeilenzwischenraum. Sollte kleiner oder gleich Register 9 sein.
24	32 ($20) %00100000	7	Block-Copy	0 => Block wird geschrieben 1 => Block wird kopiert.
		6	Revers/Normal-Darstellung	0 => Normaldarstellung 1 => Bildschirm wird invertiert.
		5	Blinkrate der Buchstaben	0 => Rate entspricht 1/16 der Bildwiederholfrequenz, 1 => Rate entspricht 1/32 der Bildwiederholfrequenz.
		4..0	Vertikales Smooth (Soft)-Scrolling	Anzahl der Rasterzeilen, um die die Darstellung nach oben verschoben wird.
25	64 ($40) %01000000	7	Darstellungsmodus	0 => Textmodus 1 => Grafikmodus (Hires)
		6	Attribute ein/aus	0 => Zeichen-Attribute ausgeschaltet 1 => Zeichen-Attribute eingeschaltet
		5	Semigrafik	0 => der Zeichenzwischenraum wird mit der Hintergrundfarbe gefüllt, 1 => der Zeichenzwischenraum wird mit der Farbe des letzten Zeichens gefüllt.
		4	Pixelbreite	0 => normale Pixelbreite 1 => doppelte Pixelbreite
		3..0	Horizontales Smooth (Soft)-Scrolling	Anzahl der Pixel, um die die Darstellung nach links verschoben wird.
26	240 ($F0) %11110000	7..4	Vordergrundfarbe	Vordergrundfarbe bei abgeschaltetem Attribut-RAM
		3..0	Hintergrundfarbe	Hintergrund und Rahmenfarbe
27	0 ($00) %00000000	7..0	Adressen-Inkrement pro Zeile	Wert, der am Ende jeder Zeichenzeile zum Video- und Attribut-RAM-Zeiger aufaddiert wird, um die Adresse der neuen Zeile zu erhalten.
28	47 ($2F) %00101111	7..5	Startadresse des Zeichengenerators	Startadresse wird in 8KByte-Schritten festgelegt.
		4	Größe des VDC-RAMs	0 => 16 KByte RAM 1 => 64 KByte RAM (keine automatische Erkennung)
		3..0	ungenutzt
29	231 ($E7) %11100111	7..5	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		4..0	Unterstreichungszeile	Pixelzeile in welcher ein Zeichen unterstrichen wird.
30	undefiniert	7..0	Anzahl Block-Write- oder Block-Copy-Zyklen	Gibt die Größe eines Write- oder Copy-Blockes an. 0 entspricht 256 Bytes. Ein Beschreiben des Registers startet den Zyklus.
31	undefiniert	7..0	Data	Lesen: Inhalt der durch Register 18/19 angegebenen Adresse Schreiben: Wert wird in die durch Register 18/19 angegebene Speicherzelle geschrieben. Anschließend kann der Wert für Block-Write benutzt werden.
32	undefiniert	7..0	High-Byte der Block-Copy-Quelladresse	High-Byte der Startadresse des zu kopierenden Blockes.
33	undefiniert	7..0	Low-Byte der Block-Copy-Quelladresse	Low-Byte der Startadresse des zu kopierenden Blockes.
34	125 ($7D) %011100111	7..0	Beginn 1. Zeichen	Anzahl der Zeichen vom Beginn der dargestellten Zeile bis zur positiven Flanke des Display-Enable-Pins.
35	64 ($40) %01000000	7..0	Ende letztes Zeichen	Anzahl der Zeichen vom Beginn der dargestellten Zeile bis zur negativen Flanke des Display-Enable-Pins.
36	245 ($F5) %11110101	7..4	ungenutzt	Bits immer gesetzt
		3..0	DRAM-Refresh	Anzahl der Refresh-Zyklen pro Rasterzeile.

Anmerkung:

• ab ROM-Version von 1986

Bildparameter

Details siehe Literatur und Diskussionen in Foren zur VDC-Programmierung.

Pixelfrequenz/-takt:

T = 16 MHz

Horizontal-/Zeilenfrequenz:

HF = T / ((Register0 + 1) * 8)

• Einheit: Hz
• Standardwert:
  • PAL: 15625 Hz
  • NTSC: 15748 Hz (Normfrequenz: 15734,26 Hz)

Bildzeilen:

Zeilen = (Register4 + 1) * (Register9 + 1)

Vertikalfrequenz oder Bildwiederholfrequenz/-rate:

BF = HF / Zeilen

• Einheit: Hz
• Standardwert:
  • PAL: 50,08 Hz
  • NTSC: 59,65 Hz

Emulation

Die exakte Nachbildung des Verhaltens bei C128-Emulatoren ist faktisch nicht gegeben. Schon sehr nahe kommt aber der im Beta-Stadium befindliche Z128K bzw. Z64K. Mit etlichen Detailfehlern zu kämpfen hat hingegen VICE.

Pin-Belegung des VDC 8563

	Pin	Beschreibung
	CCLK	Character Clock
	DCLK	Video Dot Clock D
	HSYNC	Horizontales Sync-Signal
	n/c	nicht verbunden
	CS	Chip Select
	RS	Register Select: Low -> Lesen/Schreiben externes Register 0 High -> Lesen/Schreiben externes Register 1
	R/W	Read/Write - Register lesen oder schreiben
	D0 - D7	Datenbus Bits 0 - 7
	Vss	Systemmasse
	DISPEN	Display Enable
	VSYNC	Vertikales Sync-Signal
	DR/W	Read/Write - VDC-RAM lesen/schreiben
	INIT	bei Low-Pegel werden die internen Control-Latches gelöscht
	RES	Reset-Eingang
	TEST
	LPEN	Eingang für Lightpen
	DA0 - DA7	Adressbus Bits 0 - 7 gemultiplext mit 8 - 15 fürs VDC-RAM
	DD0 - DD7	Datenbus Bits 0 - 7
	Vcc	Versorgungsspannung +5 V DC
	R, G, B, I	Ausgabe Farbwerte für Rot, Grün, Blau, Intensität
	RAS	Row Address Strobe für VDC-RAM
	CAS	Column Address Strobe für VDC-RAM

Literatur

• C128 Programmer's Reference Guide

Weblinks

Wikipedia: MOS Technology VDC

Wikipedia: MOS Technology 8563

• CSDb: VDC Mode Mania V1.1 (2015)

Quellen