El Estetoscopio: Signos Vitales del Emulador

Resumen

Tras la limpieza final del código, la pantalla aparece verde (vacía), lo que técnicamente es correcto pero funcionalmente decepcionante. Para diagnosticar por qué el juego no muestra gráficos sin recurrir a logs masivos que saturan el buffer, implementamos un monitor de estado en Python que imprime signos vitales (PC, LCDC, VRAM) una vez por segundo. Este "estetoscopio" nos revelará si la CPU está atascada, si el hardware gráfico no está configurado, o si los gráficos simplemente no se han copiado aún.

Concepto de Hardware

En un emulador, cuando la pantalla aparece completamente verde (Color 0 de la paleta), significa que el renderizador funciona correctamente (dibuja el color de fondo) y la PPU funciona (envía índices 0), pero el problema es que la PPU solo envía ceros. Esto puede ocurrir por tres razones principales:

1. LCDC Bit 0 apagado: El juego aún no ha activado el fondo mediante el registro LCDC (0xFF40). El bit 0 de LCDC controla si el fondo está habilitado.
2. VRAM vacía: El juego no ha copiado los gráficos desde la ROM a la VRAM (0x8000-0x9FFF). Los tiles deben estar en la VRAM antes de poder ser renderizados.
3. TileMap vacío: El juego no ha configurado el TileMap (0x9800-0x9BFF) para indicar qué tile dibujar en cada posición de la pantalla.

Sin logs masivos, es imposible saber si la CPU está ejecutando código, si está en un bucle infinito, o si simplemente está esperando algo. El "estetoscopio" es una sonda no intrusiva que imprime información clave cada 60 frames (1 segundo) sin afectar el rendimiento, permitiéndonos diagnosticar el estado del emulador en tiempo real.

Implementación

Se añadió un bloque de diagnóstico en el método run() de viboy.py que se ejecuta cada 60 frames (aproximadamente 1 segundo). Este diagnóstico lee directamente del hardware los siguientes signos vitales:

• PC (Program Counter): Dirección de memoria donde está ejecutándose la CPU. Si no cambia, la CPU está atascada en un bucle infinito.
• LCDC (0xFF40): Registro de control de la LCD. El bit 0 indica si el fondo está habilitado. Si es 0x80 o 0x90 (bit 0 apagado), el juego ha desactivado el fondo.
• TileMap[0x9904]: Un byte del TileMap donde debería estar el logo de Nintendo. Si es 0x00, el TileMap está vacío y el juego no ha configurado qué tiles dibujar.
• TileData[0x8010]: Un byte de los datos de tiles donde debería estar parte del logo. Si es 0x00, la VRAM está vacía y el juego no ha copiado los gráficos.

Componentes modificados

• src/viboy.py: Añadido bloque de diagnóstico en el método run() dentro del bucle principal, ejecutándose cada 60 frames.

Decisiones de diseño

Se eligió imprimir cada 60 frames (1 segundo) para balancear la utilidad del diagnóstico con el impacto en el rendimiento. Un diagnóstico más frecuente saturaría la consola, mientras que uno menos frecuente no capturaría cambios rápidos. El diagnóstico se ejecuta solo cuando se usa el core C++ (modo principal), con un fallback para el modo Python.

Se eligieron direcciones específicas (0x9904 para TileMap y 0x8010 para TileData) porque son ubicaciones típicas donde el logo de Nintendo se almacena durante el boot. Sin embargo, estos valores son solo indicativos; el diagnóstico principal es el PC y el LCDC.

Archivos Afectados

• src/viboy.py - Añadido bloque de diagnóstico "El Estetoscopio" en el método run() (líneas ~819-840)

Tests y Verificación

Para validar el diagnóstico, ejecutar el emulador y observar la salida de la consola:

python main.py roms/tetris.gb

Cada segundo aparecerá una línea con el formato:

[VITAL] PC: 02B4 | LCDC: 91 | Map[9904]: 00 | Data[8010]: 00

Análisis de resultados:

• Caso A (PC estático): Si el PC no cambia entre líneas, la CPU está en un bucle infinito (deadlock lógico).
• Caso B (LCDC apagado): Si LCDC es 0x90 o 0x80 (bit 0 apagado), el juego ha desactivado el fondo explícitamente y espera algo para encenderlo.
• Caso C (VRAM vacía): Si Map[9904] y Data[8010] son 0x00, la CPU corre pero NO ha copiado los gráficos a la VRAM.

Este diagnóstico nos permitirá identificar rápidamente el problema sin necesidad de activar logs masivos que saturan el buffer y rompen la conexión con el servidor de IA.

Fuentes Consultadas

• Pan Docs: LCD Control Register (LCDC) - Bit 0 controla el fondo
• Pan Docs: Video RAM (VRAM) - Área de memoria para tiles y TileMaps
• Pan Docs: Tile Data - Estructura de datos de tiles

Integridad Educativa

Próximos Pasos

• [ ] Ejecutar el emulador y observar los valores del diagnóstico
• [ ] Analizar los valores para determinar si la CPU está corriendo, si el LCDC está configurado, y si la VRAM contiene datos
• [ ] Basado en el análisis, implementar la corrección correspondiente (desbloquear CPU, configurar LCDC, o verificar la copia de gráficos)