Monitor de Signos Vitales en Tiempo Real

Resumen

Se implementó un monitor de signos vitales basado en tiempo real que funciona independientemente de los frames de la PPU. Este monitor imprime el estado del sistema (PC, LCDC, LY, ciclos totales) cada 1 segundo de tiempo real, incluso cuando el LCD está apagado y no se generan frames. Además, cuando el LCD está apagado, muestra el checksum de VRAM para diagnosticar si el juego está cargando gráficos. Se eliminó el monitor de arranque anterior (20 prints) para limpiar la salida.

Concepto de Hardware

El monitor de arranque anterior confirmó que la CPU ejecuta instrucciones correctamente (el PC avanza de 0x0100 a 0x1F68 y más allá). Sin embargo, cuando el LCD está apagado (`LCDC=00`), la PPU no avanza `LY` (se mantiene en 0), no se generan frames completos, y por tanto el "Heartbeat" basado en frames nunca aparece. El emulador está funcionando "en la oscuridad": el juego puede estar copiando datos a VRAM con la pantalla apagada (comportamiento correcto), pero no tenemos visibilidad de qué está ocurriendo.

Para diagnosticar el estado del emulador mientras la pantalla está apagada, necesitamos un monitor que funcione basado en tiempo real (segundos del reloj del sistema), no en frames. Este monitor debe mostrar:

• PC (Program Counter): Dónde está ejecutándose el código actualmente
• LCDC (LCD Control, 0xFF40): Si el LCD está encendido (bit 7) y otros controles
• LY (Scanline): Línea actual de la PPU (debe ser 0 si LCD está apagado)
• Total de ciclos: Cuántos ciclos se han ejecutado desde el inicio
• VRAM Checksum: Suma de todos los bytes en VRAM (0x8000-0x9FFF) - si aumenta, el juego está cargando gráficos

Fuente: Pan Docs - LCD Control Register, VRAM Access

Implementación

Se modificó el método run() de la clase Viboy para añadir un monitor de signos vitales basado en tiempo real que funciona independientemente de los frames de la PPU.

Componentes modificados

• Viboy (`src/viboy.py`):
  • Se eliminó el monitor de arranque anterior (contador debug_step_counter y los 20 prints de "BOOT STEP")
  • Se añadió una variable last_realtime_log = time.time() antes del bucle principal
  • Dentro del bucle, después de ejecutar cada instrucción, se comprueba si han pasado 1.0 segundos desde el último reporte
  • Si han pasado 1.0 segundos, se imprime un mensaje con el estado actual: PC, LCDC, LY, y total de ciclos
  • Si el LCD está apagado (`LCDC & 0x80 == 0`), se muestra adicionalmente el checksum de VRAM para diagnosticar si el juego está cargando gráficos

Decisiones de diseño

Intervalo de 1.0 segundos: Se eligió un intervalo de 1 segundo para balancear entre información útil y no saturar la consola. Este intervalo es suficiente para ver si el PC está avanzando o estático, y si el VRAM checksum está aumentando (indicando carga de gráficos).

Uso de logging.info() en lugar de print(): Aunque el monitor de arranque usaba print() para garantizar visibilidad, este monitor usa logging.info() porque es menos intrusivo y permite controlar el nivel de logging. Si el usuario necesita visibilidad garantizada, puede configurar el nivel de logging a INFO.

Diagnóstico de VRAM cuando LCD está apagado: Cuando el LCD está apagado, el juego suele estar cargando datos gráficos en VRAM. Mostrar el checksum de VRAM permite verificar si el juego está realmente copiando datos o si está en un bucle infinito sin hacer nada. Si el checksum aumenta entre reportes, el juego está cargando gráficos. Si el checksum es 0 y no cambia, el juego está en un bucle infinito.

Eliminación del monitor de arranque: El monitor de arranque anterior (20 prints) era útil para diagnosticar deadlocks inmediatos, pero saturaba la consola. Ahora que sabemos que la CPU funciona correctamente, el monitor de tiempo real es más útil para diagnosticar problemas a largo plazo.

Archivos Afectados

• src/viboy.py - Se eliminó el monitor de arranque y se añadió el monitor de signos vitales basado en tiempo real

Tests y Verificación

Este monitor es una herramienta de diagnóstico que se validará ejecutando el emulador con ROMs que muestran problemas de bloqueo (pantalla negra indefinida).

• ROM de prueba: Pokémon Red (ROM aportada por el usuario, no distribuida) - muestra pantalla negra cuando el LCD está apagado
• Modo de ejecución: UI con monitor activado, ejecutar durante 10-20 segundos
• Criterio de éxito: El monitor debe mostrar información cada 1 segundo con el estado actual del sistema, permitiendo identificar:
  • Si el PC está avanzando o estático (indicando si hay un bucle infinito)
  • Si el LCDC cambia de 0x00 a 0x80 o 0x91 (indicando que el juego intenta arrancar el video)
  • Si el VRAM checksum aumenta (indicando que el juego está cargando gráficos)
  • Si el VRAM checksum es 0 y no cambia (indicando que el juego está en un bucle infinito sin copiar datos)
• Observación esperada:
  • Si el VRAM checksum aumenta: El juego está cargando gráficos, solo hay que esperar a que termine y encienda el LCD
  • Si el VRAM checksum es 0 y no cambia: El juego está en un bucle infinito y NO está copiando datos (posible fallo de DMA o lógica)
  • Si el LCDC cambia a 0x80 o 0x91: El juego intenta arrancar el video
• Resultado: draft - Pendiente de verificación con ejecución real del emulador

Nota legal: La ROM de Pokémon Red es aportada por el usuario para pruebas locales. No se distribuye ni se incluye en el repositorio.

Fuentes Consultadas

• Pan Docs: LCD Control Register
• Pan Docs: VRAM (Video RAM)

Integridad Educativa

Próximos Pasos

• [ ] Ejecutar el emulador con Pokémon Red y esperar a que aparezca la pantalla negra
• [ ] Esperar 10-20 segundos para ver al menos 10-20 reportes del monitor
• [ ] Analizar los reportes para identificar:
  • Si el PC está avanzando o estático
  • Si el VRAM checksum aumenta (indicando carga de gráficos)
  • Si el LCDC cambia de 0x00 a 0x80 o 0x91 (indicando arranque del video)
• [ ] Si el VRAM checksum aumenta: Esperar a que termine de cargar y verificar si el LCD se enciende
• [ ] Si el VRAM checksum es 0 y no cambia: Investigar por qué el juego no está copiando datos (posible fallo de DMA o lógica)
• [ ] Una vez resuelto el problema, remover o desactivar el monitor temporal