フルーツフィールドは、REMくんを操作してフルーツを集めるパズルゲームです。 画面内にはREMくんの行く手を阻むブロックがありますので、動かしたり、壊したりしながら、フルーツをすべて集めてください。 画面内のフルーツをすべて集めればクリアです。

オリジナルは、工学社のPiOという雑誌の1986年9月号に掲載されました。 「8機種¹⁾そろってフルーツフィールド」と題して、同時に8機種のダンプリストが掲載されました。

ただ、その中にPC-6001シリーズは含まれていませんでした。 当時、PC-8801mkII所有だった私は、暇なことに、PC-8801版もPC-8001版も入力し、遊んでいましたが、PC-6001シリーズを保有していたわけでもなかったので、対応機種から漏れていることに気づきもしませんでした。

しかし、今回、PC-6001mkIIの実機を入手したので、PC-6001の勉強もかねて、移植してみることにしたのでした。

画面内には矢印の刻まれたブロックがあります。 ブロックはREMくんが押すことで矢印の方向に障害物にぶつかるまで進みます。 REMくんは向いている方向にある隣接したブロックを押すことができます。 押すときは、矢印の先以外の三方向から押すことができます。 ブロックが障害物にぶつかった状態で、矢印の後ろ側から押すことでそのブロックを破壊することができます。 但し、矢印同士が向かい合った状態にあるときは壁同様、どちらのブロックも破壊も移動もできなくなあります。 面内のフルーツをすべて集めればステージクリアですが、どうしてもとけなくなった場合はギブアップしてそのステージを最初からやり直すことができます。 100ステージすべてをクリアするとゲームクリアです。

• PC-6001mkII以降
• モード5/ページ3

PC-6001mkII実機、および、PC-6001VW、PC-6001VXで動作確認しています。 PC-6001mkII/6601互換BASIC0.31での動作も確認しています。

PC-6001VWやPC-6001VXのようなエミュレータの場合 ff.p6をロード用のテープイメージとしてセットして、モード5 (N60m-BASIC/N66-BASIC)、ページ数3で起動してください。 実機の場合は、loader.wavとff6001.wavをテープに順に保存するか、或いは、PCで順次再生されるようにしてくださいい。 BASICが起動したら、

cload

と入力します。

Found:loader

と出て、OKと表示されたら、続けて

run

と入力してください。

Program Loading...

と表示されたら、PCから実機へロードする場合はff6001.wavを再生してください。 テープに連続して録音してある場合、およびエミュレータでff.p6を使用している場合は、自動的に続きをロードし、タイトル画面が表示されます。

REMくんはカーソルキーで上下左右に操作できます。 スペースキーを押すと、向いている方向で隣接しているブロックを押します。 シフトキーを押すとギブアップします。

押すことができます。 ブロックを壊せます。 ブロックは壊せません。

STOPキーでBGMをON/OFFします。 BGMはデフォルトではOFFで、メニューに戻るとOFFに戻されます。

メインメニューで、1を選ぶとコンストラクションモードになります。 左上でカーソルが点滅しているので、カーソルキーで移動してください。 0-7を押すとカーソルの位置に対応するオブジェクトを置きます。

0. 空白 1. 壁 2. REMくん 3. フルーツ 4. 左 5. 右 6. 上 7. 下

REMくんを同時に二か所以上に配置はできません。 HOME/CLRキーを押すとステージを空白でクリアします。 DELキーを押すとカーソルが一つ戻ります。 オブジェクトを置くとカーソルが右へ進みますがこれがいやな場合は、スペースキーを押すと進まなくなります。 もう一度スペースを押すと再び進むようになります。 9を押すとテストプレイすることができます。 リターンキーを押すとステージを保存してタイトル画面に戻ります。

メインメニューから2を選ぶと作成した面データをテープに保存できます。 保存したいステージの範囲を指定できます。

メニューから3を選ぶとロードできます。 保存されたデータにはどのステージであるのかが記録されています²⁾ので、ステージ番号の指定などの必要はありません。

メインメニューから4を選ぶとゲームを終了してBASICに戻ります。 再度起動したい場合はロードからやり直すか、

EXEC &H9000

と入力してください。

エミュレータ用のp6ファイルと、実機用のwavファイル(逆位相版も同梱)をまとめたものをこちらに置きます。

• 2020/11 初版
• 2020/12/09 BGMを鳴らすようにした。

• ヘッダー構造

PC-6001にはマシン語モニターがありません。 PC-6001mkII以降では、N60m/N66-BASICでは実装されていますが、シリアル通信機能と共有されているからか、1byteをを6進数0-9A-Fの2文字として保存するため、効率が悪く、あまり使いでがいいとはいえません。

そこで、cload/csave用のヘッダを流用し、ファイル名用の6byteを2byteずつ三つに分け、開始アドレス、終了アドレス、実行開始アドレスを保持し、1byteのデータをそのままの1byteで保持します。

ローダープログラムは読み込んだデータを開始アドレスから順に書き込み、終了アドレスになったら、実行開始アドレスにジャンプします。

ゲーム内のマップデーターの場合は実行開始アドレスは使いませんし読み込んでも分岐しません。

BASICから呼び出されるローダ本体は以下のようなコードになっています。 RST 20HはHLとDEを比較してくれるシステムコールで、結果がゼロフラグとキャリーフラグに反映されます。

       org     0f900h

       call    1a61h
       call    2539h
       ld      hl, (0fed1h)
       ld      de, (0fed3h)
read_next:
       call    1a70h
       ld      (hl),a
       inc     hl
       rst     20h
       jr      nz, read_next
read_done:
       call    1aaah
       ld      hl, (0fed5h)    ; get start addr
       jp      (hl)

       ret

       end

ゲーム中、面数やフルーツの残数を表示するために、16進数のデータを10進数に変換する必要があります。

結構頻度高く呼ばれるので高速である必要があります。

正攻法、というか最もよく、かつ汎用性高く使われる方法は、10で除算して剰余を得る方法でしょう。

ただ、計算量が多く、ループもあるので、決して高速とはいいがたいです。

面数は00-99、フルーツ数は、フィールドをすべてフルーツで埋め尽くしても160なので、この範囲の数値が変換できれば問題ありません。

Z80にはDAAという命令があるので、これを利用すると0-187の数値を16進数から10進数に変換できます。

DAAは直前の演算によってAレジスタに得られた値を4bitx2けたの十進数に変換します。

16進数2けたの数値(ただし0x00-0xbb)を変換するにあたって、まず値を4bitずつ二つに分けます。 下位1ニブルをDAAで10進化して、保存しておきます。 上位ニブルはそのままでは桁あふれするので、右に4ビットシフトして、DAAで10進化し、これを add a,aで二倍してDAA。これを4回繰り返し、保存しておいた下位ニブルを足してDAAします。

ただし、これでは、100以上になるときにCFがうまく立ちません。 なので、ちょっと演算順序をかえてやります。 これでも188の時にはうまく処理できなくなるのですが。 (だから187以下のみサポート)

       push    hl

       ld      h,a
       and     0fh
       or      a			; clear HF
       daa
       ld      l,a
       ld      a,h
       and     0f0h

       rrca
       rrca
       rrca
       rrca
       daa

       add     a,a
       daa
       add     a,a
       daa
       add     a,a
       daa
       ld      h,a
       add     a,l
       daa
       add     a,h
       daa					; set CF if over 100

       pop     hl
       ret

BIOSのCLSルーチンはPC-8801/mkIIのそれ同様に遅い上に、呼び出すとSCREENモードを戻してしまうようで具合が悪いです。

なので、自前の画面消去ルーチンを組みます。

最も簡便な方法は、ldirを使って1byteずつクリアする方法でしょう。

ld hl,04000H
ld de,04001H
ld (hl),0
ld bc,40*200*2-1
ldir

ただ、これだとイマイチ速くありません。 そこで、16bitずつデータをストアできるpushを使って消去する方法を実装します。

 ld hl,0
 ld (stack_ptr),sp
 di
 ld sp,04000H + 40 * 200
 ld b, 100
next1:
 push hl
 ...
 push hl      ; 40回繰り返す(80bytes == 2lines)
 djnz next1
 ld sp,06000H + 40 * 200
 ld b, 100
next2:
 push hl
 ...
 push hl      ; 40回繰り返す(80bytes == 2lines)
 djnz next2
 ld sp,(stack_ptr)
 ei

spをいじるので実行期間中は割り込みを禁止します。 画面が下から消えますがよしとします。

PC-6001mkIIはN60-BASICモードとN60m-BASICモードの二つがあります。 起動メニューの1～4はN60で5がN60mになります。

移植もとにしたPC-8001版は160x100x8色の解像度を持つので、PC-6001mkIIではN60m-BASICでSCREEN 3(160x200x15色)がちょうどいい解像度になります。

このため、フルーツフィールドはモード5でページ数3で起動することになっています。

モード3での文字表示は、8×16ドットになるので、文字がばかでかく、ゲーム中の表示には使いにくいため、最低限のフォントを4×8でデザインし利用しています。

0x20-0x5F の64文字のみを実装してあります。 英小文字はサポートしていません。

フォントは一文字4byteで構成されます。 上位ニブルが奇数ライン、下位ニブルが偶数ラインをそれぞれ表現しています。

表示するときは、指定された色にあわせて、VRAMに直接書き込みます。

コードはアセンブラで記述しています。 アセンブルは、WSL2上にインストールした Ubuntu 20.4LTS上の zasm を利用しています。

$ zasm -uwy --z80 ff6001.asm ff6001.lst ff6001.bin

のようにしています。

エミュレータにロードするために、ヘッダをつけてP6形式にするツールをrubyで書いて使っています。

buf = ARGF.read

head = 0xd3.chr * 16
saddr = 0x9000
eaddr = saddr + buf.bytes.size

head[10] = (saddr & 0xff).chr
head[11] = (saddr >> 8).chr
head[12] = (eaddr & 0xff).chr
head[13] = (eaddr >> 8).chr
head[14] = (saddr & 0xff).chr
head[15] = (saddr >> 8).chr
print "#{saddr.to_s(16)} - #{eaddr.to_s(16)}\n"

open('ff6001.p6', 'w') do |f|
  f.write head
  f.write buf
end

更に、ローダのp6ファイルに、ゲーム本体の p6ファイルを、10byteほどの空白をあけて連結するだけのツールもrubyで書いてあります。

loader = nil
open('loader.p6') do |f|
  loader = f.read
end

pad = "\000"*10
prog = ARGF.read

open('ff.p6','w') do |f|
  f.write loader
  f.write pad
  f.write prog
end

これらが make から呼び出されて一発でロード可能な p6ファイルができるようになっています。

デバッグを迅速に行うために、何度もビルドしてはロードを行うわけですが、WAVファイルにすると3分弱の長さになりますので、短時間でロードとテストができるこの環境でなかったら、移植を完遂はできなかったかもしれません。

マップデータの構造は極めて単純です。 ステージは16×10のサイズで、配置されるオブジェクトは0～7の8種類、3bitでマッピング可能なので、1byteで4bitずつ2マス分のデータを保持します。 従って、1ステージ分のデータは16×10/2 = 80バイトになります。

下はステージ00のデータです。

0000b000  11 11 11 11 11 11 11 11  |........|
0000b008  11 10 11 11 11 11 11 11  |........|
0000b010  11 06 00 76 01 11 00 00  |...v....|
0000b018  11 01 10 11 01 11 01 10  |........|
0000b020  23 50 10 55 35 00 00 43  |#P.U5..C|
0000b028  11 11 10 11 01 11 01 10  |........|
0000b030  11 37 00 45 01 11 00 01  |.7.E....|
0000b038  11 10 11 11 11 11 11 11  |........|
0000b040  11 11 11 11 11 11 11 11  |........|
0000b048  11 11 11 11 11 11 11 11  |........|

プレイ中のマップはAA70H～の160バイトのエリアに1byteに一マスのデータとして展開され利用されます。

また、コンストラクション中のマップはCF40H～の160byteに作成され、RETキーを押すことで、2マスを1バイトにパッキングして、マップデータの当該ステージのエリアに上書きされます。

VRAMをスクロールするには、現在のVRAMデータを読み出す必要があります。 しかし、VRAMのある4000H～7FFFHは、読み出す際にはROMへのアクセスになり、VRAMを読み出すにはバンクを切り替えてやらねばなりません。

ポート0F0Hに上位ニブルを 0D0Hにして出力することで、読み出しバンクをVRAMに変更できます。

スクロールはアトリビュートエリア(4000H-5FFFH)を動かした後、グラフィックエリア(6000H-7FFFH)を動かすことになるので、全画面分を一気にやると派手に色ずれを起こしてしまう。

なので、上から8line分(フォント一つ分の高さ)をアトリビュート、グラフィックスともにスクロールして、次の8line分を処理し……と小分けにして、色ずれを目立たないように処理しています。

	push	hl
	push	de
	push	bc

	ld	de,vram0
	ld	(vram0_scr_ptr),de
	ld	de,vram1
	ld	(vram1_scr_ptr),de

	in	a,(0F0H)		; read bank setting
	push	af
	and	0fh			; set 04000h-07fffh to RAM (VRAM)
	or	0d0h
	di
	out	(0F0H),a

	ld	b,24
scroll_up_loop:
	push	bc
	ld	de,(vram0_scr_ptr)
	ld	hl,320
	add	hl,de
	ld	bc,320
	ldir
	ld	(vram0_scr_ptr),de
	ld	de,(vram1_scr_ptr)
	ld	hl,320
	add	hl,de
	ld	bc,320
	ldir
	ld	(vram1_scr_ptr),de
	pop	bc
	djnz	scroll_up_loop
	pop	af
	out	(0F0H),a		; restore bank
	ei

	ld	c,4
	call	_cls			; clear botton 1 line
	
	pop	bc
	pop	de
	pop	hl
	ret

BGMはゲームのループ中にPSGのレジスタを叩いて出力しています。 チャンネルAで効果音を、チャンネルBでBGMを鳴らしています。 ブロックを動かしたり消したりするとBGMが飛んだようになりますが、PC-6001mkIIの全力です。³⁾

BGMはX1用のデータを、X1用の演奏ルーチンを移植したもので鳴らしています。 X1とPC-6001は同じPSGチップAY-3-8910を搭載しているので、基本的な操作は同じです。

またPC-6001とX1はAY-3-8910のレジスタのマッピングが全く同じになっているため、基本的に、I/Oアドレスだけ調整してやれば、そのまま音が鳴ります。

PC-6001がA0Hでレジスタの選択を、A1Hにデータの出力を行うのに対して、X1は1CxxHでレジスタの選択を、1BxxHにデータの出力を行っています。 X1はZ80のOUT (C),rがBCレジスタペアで16bit幅のアドレス空間を持てることを積極的に利用していて、PSGへのアクセスも16bit幅のアドレスを使っていますが、下位8bitは Don't Careなので、気にする必要はありません。

play_bgm:
    ld      a,12        ; set envelope 6911 ... 0.9s
    out     (0a0h),a    ; --> 1affh
    ld      a,1ah
    out     (0a1h),a
    ld      a,11
    out     (0a0h),a
    ld      a,0ffh
    out     (0a1h),a
    ld      a,9         ; set channel B to envelope mode
    out     (0a0h),a    ; (10H)
    ld      a,10h
    out     (0a1h),a
    ld      a,3         ; Clear Channel B CT
    out     (0a0h),a
    xor     a
    out     (0a1h),a
    push    hl
    ld      hl, (bgm_ptr)
    ld      a,(hl)      ; Read next data
    add     a,80h
    jr      nc,skip01   ; MSB to set CT B == 1
    push    bc
    ld      c,a
    ld      a,3
    out     (0a0h),a
    ld      a,1
    out     (0a1h),a
    ld      a,c
    pop	    bc
skip01:
    cp      7fh         ; rewind if 0xff
    jr      z, rewind
    cp      80h
    jr      z, noplay   ; rest if 00
    push    bc
    ld      c,a
    ld      a,2
    out     (0a0h),a    ; set FT B
    ld      a,c
    out     (0a1h),a
    pop	    bc
    ld      a,7         ; channel TONE A/B only
    out     (0a0h),a
    ld      a,0fch
    out     (0a1h),a
    ld      a,13        ; Envelope mode to 00xx
    out     (0a0h),a
    xor     a
    out     (0a1h),a
noplay:
    inc     hl
    ld      (bgm_ptr),hl
    pop	    hl
    ret
rewind:
    ld      hl, bgm_dat
    ld      (bgm_ptr), hl
    pop	    hl
    ret

BGM対応の最初の版では、ゲームルーチンの中からBGMの再生ルーチンをcallしていましたが、当然、再生が安定しませんでした。 そこで、タイマー割込みを使って、BGMを再生する方法に切り替えました。

タイマー割込みは1/512sごとに発生するので、ここで、適当な間隔でPSGをたたいてやれば安定して再生が行えるはずです。

タイマー割込みに関係するのは以下のリソースになります。

割込みベクタは、標準ではPLAY文やカーソルの点滅などの処理をしているようです。 最初、ベクタを保存して、BASICに戻るときに保存した値を戻していたのですが、リセットなど予期せぬ処理の後だと、ベクタが初期化されないでゲーム内のハンドラーをポイントしたままになったりしていたので、構わず 0F74Hを書き戻すようにしました。 タイマー割込みをフックするような何かが先にいると具合が悪いですが、まあ、そこまで考える必要もないでしょう、多分。 また、タイマー割込みもBASICが動いている状態では0F74Hを使った割込みが有効な状態なので、ゲームから復帰するときもタイマー割込みを有効にして戻っています。

BGMはエンベロープが0.886秒ほどで0になるような形状なので、450回に一回くらいPSGをたたけばいいかと思ったのですが、実際に動かしたら64回ほどでたたく必要がありました。どこかで何かの計算を間違えたのかな？

とりあえず、BGMの再生が安定しました。 というか、ゲームでBGM鳴らす場合はみんなこんな風な処理をしているものなんですよね？

Z80は8bitのCPUなので、基本的な演算は8bitのレジスタに対して行い⁴⁾、16bitの演算は適宜、Cフラグなどと組み合わせて複数回にわけて行う必要があります。

しかし、いくつかの演算については16bitレジスタペアに対しても使えます。

ところが、8bitの演算と全く等価ではない場合があるので注意が必要です。 と、いうか、失念してて、罠にはまりかけました。

16bitの減算処理、DEC命令においては、16bitのそれはフラグを変更してくれません。 なので、

    DEC HL
    JR  Z, END
    ...

のようなコードは動かないのです。 減算した後、別途比較を組む必要があります。

    DEC HL
    LD  A,H
    OR  L
    JR  Z, END
    ...

これなら動きます。 が、Aレジスタを使うし、比較のためにサイクルを食うし、忘れると動かないし、気を付けないといけません。

移植にあたって参考にしたPC-8001版は、随所にウェイトが入っており、それでもエミュレータ上で速すぎるくらいに速く動作しています。

PC-8001もPC-6001もZ80 4MHzであり、メモリアクセスにウェイトが入っているのも同じです。

であれば、同量のウェイトを仕込んでしかるべきだろうと思ったのですが、驚くほど遅かったので、最終的には、ステージセレクトと音を鳴らす時間を調整する部分以外のウェイトは全廃しました。

それどころか、ループ内で呼び出しているルーチンの徹底した高速化まで余儀なくされたのです。

恐るべし、PC-6001……。

なお、エミュレータを作成してくださっている方々の名誉のために申し上げますが、フルーツフィールドに限っていえば実機と同等の速度でエミュレータ上でも動作しています。

実は、移植中に、サウンド機能を実装してあるっぽい形跡を見つけたのです。 ステージ開始のとき、ステージクリアしたとき、あとギブアップしたときの三か所から呼ばれているサブルーチンがあったのですが、中では、HLレジスタのさしているアドレスから3byte読んでは、ブザーをパラメータに従って鳴らしに行くという動作を繰り返すようになっていて、先頭の1byteがFFHになるまでこれを繰り返すというものでした。

ただ、三か所とも、いきなり FFHをポイントして呼び出すので結局何もしないで戻ってきてしまいます。

おそらくはそこに音階データとなるものが仕込まれていたんでしょうが、何らかの事情で削除されてしまったようです。 FM-7やX1では音楽も流れるようなので、おそらくはそれと似たようなのが仕込まれていたのでしょうが、今となっては知る由もありません。 移植の際には、呼び出しも含めて綺麗に取っ払ってあります。

なお、現在、X1版のBGMを移植して、鳴らせるようにしてあります。

start