Дизассемблер 6502 (nes/famicom/dendy) на php / Хабр

Я продолжаю изучать ассемблер 6502, но для экспериментов мне понадобился дизассемблер, Я пробовал использовать da65 собственно тот что идет вместе с ассемблером и линкером ca65 и ld65. Но заметив в документации коды команд в hex представление. И вдруг понял что если прочитать файл nes то можно просто взять код инструкции, взять ее длину и спарсить аргумент. И мы получим дизассемблированный код в его простом представление.

Первым делом надо сформировать список всех команд и их опкодов. Список я взял из таблиц в документации http://emuverse.ru/wiki/MOS_Technology_6502/Система_команд#ADC немного ручной работы и небольшой скрипт и как результат был сформирован массив команд с которым можно работать.

Массив с hex кодом команды, шаблоном и длиной

<?php

return [
    '69' => [
        'ADC #$argument',
        2
    ], '65' => [
        'ADC $argument',
        2
    ], '75' => [
        'ADC $argument,X',
        2
    ], '6D' => [
        'ADC $argument',
        3
    ], '7D' => [
        'ADC $argument,X',
        3
    ], '79' => [
        'ADC $argument,Y',
        3
    ], '61' => [
        'ADC ($argument,X)',
        2
    ], '71' => [
        'ADC ($argument),Y',
        2
    ], '29' => [
        'AND #$argument',
        2
    ], '25' => [
        'AND $argument',
        2
    ], '35' => [
        'AND $argument,X',
        2
    ], '2D' => [
        'AND $argument',
        3
    ], '3D' => [
        'AND $argument,X',
        3
    ], '39' => [
        'AND $argument,Y',
        3
    ], '21' => [
        'AND ($argument,X)',
        2
    ], '31' => [
        'AND ($argument),Y',
        2
    ], '0A' => [
        'ASLA',
        1
    ], '06' => [
        'ASL $argument',
        2
    ], '16' => [
        'ASL $argument,X',
        2
    ], '0E' => [
        'ASL $argument',
        3
    ], '1E' => [
        'ASL $argument,X',
        3
    ], '90' => [
        'BCC $argument',
        2
    ], 'B0' => [
        'BCS $argument',
        2
    ], 'F0' => [
        'BEQ $argument',
        2
    ], '24' => [
        'BIT $argument',
        2
    ], '2C' => [
        'BIT $argument',
        3
    ], '30' => [
        'BMI $argument',
        2
    ], 'D0' => [
        'BNE $argument',
        2
    ], '10' => [
        'BPL $argument',
        2
    ], '00' => [
        'BRK',
        1
    ], '50' => [
        'BVC $argument',
        2
    ], '70' => [
        'BVS $argument',
        2
    ], '18' => [
        'CLC',
        1
    ], 'D8' => [
        'CLD',
        1
    ], '58' => [
        'CLI',
        1
    ], 'B8' => [
        'CLV',
        1
    ], 'C9' => [
        'CMP #$argument',
        2
    ], 'C5' => [
        'CMP $argument',
        2
    ], 'D5' => [
        'CMP $argument,X',
        2
    ], 'CD' => [
        'CMP $argument',
        3
    ], 'DD' => [
        'CMP $argument,X',
        3
    ], 'D9' => [
        'CMP $argument,Y',
        3
    ], 'C1' => [
        'CMP ($argument,X)',
        2
    ], 'D1' => [
        'CMP ($argument),Y',
        2
    ], 'E0' => [
        'CPX $argument',
        2
    ], 'E4' => [
        'CPX $argument',
        2
    ], 'EC' => [
        'CPX $argument',
        3
    ], 'C0' => [
        'CPY $argument',
        2
    ], 'C4' => [
        'CPY $argument',
        2
    ], 'CC' => [
        'CPY $argument',
        3
    ], 'C6' => [
        'DEC $argument',
        2
    ], 'D6' => [
        'DEC $argument,X',
        2
    ], 'CE' => [
        'DEC $argument',
        3
    ], 'DE' => [
        'DEC $argument,X',
        3
    ], 'CA' => [
        'DEX',
        1
    ], '88' => [
        'DEY',
        1
    ], '49' => [
        'EOR #$argument',
        2
    ], '45' => [
        'EOR $argument',
        2
    ], '55' => [
        'EOR $argument,X',
        2
    ], '4D' => [
        'EOR $argument',
        3
    ], '5D' => [
        'EOR $argument,X',
        3
    ], '59' => [
        'EOR $argument,Y',
        3
    ], '41' => [
        'EOR ($argument,X)',
        2
    ], '51' => [
        'EOR ($argument),Y',
        2
    ], 'E6' => [
        'INC $argument',
        2
    ], 'F6' => [
        'INC $argument,X',
        2
    ], 'EE' => [
        'INC $argument',
        3
    ], 'FE' => [
        'INC $argument,X',
        3
    ], 'E8' => [
        'INX',
        1
    ], 'C8' => [
        'INY',
        1
    ], '4C' => [
        'JMP $argument',
        3
    ], '6C' => [
        'JMP ($argument)',
        3
    ], '20' => [
        'JSR $argument',
        3
    ], 'A9' => [
        'LDA #$argument',
        2
    ], 'A5' => [
        'LDA $argument',
        2
    ], 'B5' => [
        'LDA $argument,X',
        2
    ], 'AD' => [
        'LDA $argument',
        3
    ], 'BD' => [
        'LDA $argument,X',
        3
    ], 'B9' => [
        'LDA $argument,Y',
        3
    ], 'A1' => [
        'LDA ($argument,X)',
        2
    ], 'B1' => [
        'LDA ($argument),Y',
        2
    ], 'A2' => [
        'LDX #$argument',
        2
    ], 'A6' => [
        'LDX $argument',
        2
    ], 'B6' => [
        'LDX $argument,Y',
        2
    ], 'AE' => [
        'LDX $argument',
        3
    ], 'BE' => [
        'LDX $argument,Y',
        3
    ], 'A0' => [
        'LDY #$argument',
        2
    ], 'A4' => [
        'LDY $argument',
        2
    ], 'B4' => [
        'LDY $argument,X',
        2
    ], 'AC' => [
        'LDY $argument',
        3
    ], 'BC' => [
        'LDY $argument,X',
        3
    ], '4A' => [
        'LSRA',
        1
    ], '46' => [
        'LSR $argument',
        2
    ], '56' => [
        'LSR $argument,X',
        2
    ], '4E' => [
        'LSR $argument',
        3
    ], '5E' => [
        'LSR $argument,X',
        3
    ], 'EA' => [
        'NOP',
        1
    ], '09' => [
        'ORA #$argument',
        2
    ], '05' => [
        'ORA $argument',
        2
    ], '15' => [
        'ORA $argument,X',
        2
    ], '0D' => [
        'ORA $argument',
        3
    ], '1D' => [
        'ORA $argument,X',
        3
    ], '19' => [
        'ORA $argument,Y',
        3
    ], '01' => [
        'ORA ($argument,X)',
        2
    ], '11' => [
        'ORA ($argument),Y',
        2
    ], '48' => [
        'PHA',
        1
    ], '08' => [
        'PHP',
        1
    ], '68' => [
        'PLA',
        1
    ], '28' => [
        'PLP',
        1
    ], '2A' => [
        'ROLA',
        1
    ], '26' => [
        'ROL $argument',
        2
    ], '36' => [
        'ROL $argument,X',
        2
    ], '2E' => [
        'ROL $argument',
        3
    ], '3E' => [
        'ROL $argument,X',
        3
    ], '6A' => [
        'RORA',
        1
    ], '66' => [
        'ROR $argument',
        2
    ], '76' => [
        'ROR $argument,X',
        2
    ], '6E' => [
        'ROR $argument',
        3
    ], '7E' => [
        'ROR $argument,X',
        3
    ], '40' => [
        'RTI',
        1
    ], '60' => [
        'RTS',
        1
    ], 'E9' => [
        'SBC #$argument',
        2
    ], 'E5' => [
        'SBC $argument',
        2
    ], 'F5' => [
        'SBC $argument,X',
        2
    ], 'ED' => [
        'SBC $argument',
        3
    ], 'FD' => [
        'SBC $argument,X',
        3
    ], 'F9' => [
        'SBC $argument,Y',
        3
    ], 'E1' => [
        'SBC ($argument,X)',
        2
    ], 'F1' => [
        'SBC ($argument),Y',
        2
    ], '38' => [
        'SEC',
        1
    ], 'F8' => [
        'SED',
        1
    ], '78' => [
        'SEI',
        1
    ], '85' => [
        'STA $argument',
        2
    ], '95' => [
        'STA $argument,X',
        2
    ], '8D' => [
        'STA $argument',
        3
    ], '9D' => [
        'STA $argument,X',
        3
    ], '99' => [
        'STA $argument,Y',
        3
    ], '81' => [
        'STA ($argument,X)',
        2
    ], '91' => [
        'STA ($argument),Y',
        2
    ], '86' => [
        'STX $argument',
        2
    ], '96' => [
        'STX $argument,Y',
        2
    ], '8E' => [
        'STX $argument',
        3
    ], '84' => [
        'STY $argument',
        2
    ], '94' => [
        'STY $argument,X',
        2
    ], '8C' => [
        'STY $argument',
        3
    ], 'AA' => [
        'TAX',
        1
    ], 'A8' => [
        'TAY',
        1
    ], 'BA' => [
        'TSX',
        1
    ], '8A' => [
        'TXA',
        1
    ], '9A' => [
        'TXS',
        1
    ], '98' => [
        'TYA',
        1
    ],
];

Тут я должен сказать пару слов о длине команды, она зависит от адресации допустим если абсолютная адресация то длина будет 3, если команда без аргументов 1, в остальных случаях длина будет 2 байта. К примеру

LDA $1234 ; AD 34 12 - hex последовательность 3 байта
          ; команда и аргумент (младший и старший байт)
LDA #$0A ; A9 0A - hex последовательность 2 байт сама команда и аргумент
TAX ; AA - комманда без аргумента и занимает 1 байт

И так с этим разобрались. Далее нам необходимо прочитать файл nes, это делается просто через file_get_contents в php, далее приводим бинарные данные в 16-ричную строку bin2hex. И разбиваем строку на 2 символа в массив инструкцией str_split. Далее последовательно идем перебирая каждый байт. И сравниваем с инструкциями которые загруженны в переменную. И относительно длины формируем значение аргумента инструкции.

И здесь Я понял довольно важную вещь, файл iNES содержит не только код но и заголовки, информацию о мапере (512кб если есть мапер), код и графику. Это основные секции кода в файле. И теперь для того что бы корректно прочитать код нам не обходимо игнорировать 16 первых байт, 512 байт пока не учитываем (подопытный будет supper mario bros 2 который не имеет маппера), далее берем только код в размере 16384 байта и уже проходя скриптом заменяем байткоды соответствиями команд.

Скрипт мини-дизассемблер под спойлером

Код дизассемблера 6502

<?php
/**
 * Created by PhpStorm.
 * User: roman
 * Date: 11.06.2023
 * Time: 22:02
 */

class Disassembler
{
    private $instructions = [];

    public function __construct()
    {
        $this->instructions = include 'opcodes.php';
    }

    public function disassembly($code)
    {
        $stringCode = bin2hex($code);
        $arrayInstructions = str_split($stringCode, 2);
        $skipKeys = 0;
        $resultString = '.headers ';

        foreach ($arrayInstructions as $_key => $_value) {
            // 16 byte nes header
            if ($_key < 16) {
                $resultString .= ' ' . $arrayInstructions[$_key];
                continue;
            }

            if ($_key == 16) {
                $resultString .= PHP_EOL . '.code ' . PHP_EOL;
            }

            if ($_key == 16384 + 16) {
                break;
            }

            $value = null;
            $capitalKey = strtoupper($_value);

            if ($skipKeys) {
                $skipKeys--;
                continue;
            }

            if (isset($this->instructions[$capitalKey])) {
                if (
                    $this->instructions[$capitalKey][1] == 3
                ) {
                    $value = $arrayInstructions[$_key+2] . $arrayInstructions[$_key+1];
                    $resultString .= str_replace('$argument', '$' . $value, $this->instructions[$capitalKey][0]) . PHP_EOL;
                    $skipKeys = 2;
                } elseif (
                    $this->instructions[$capitalKey][1] = 2
                ) {
                    $value = $arrayInstructions[$_key + 1];
                    $skipKeys = 1;
                    $resultString .= str_replace('$argument', '$' . $value, $this->instructions[$capitalKey][0]) . PHP_EOL;
                } else {
                    $resultString .= $this->instructions[$capitalKey][0] . PHP_EOL;
                }
            }
        }

        file_put_contents('result.asm', $resultString);
    }
}

$binary = file_get_contents('../smb.nes');
$disasm = new Disassembler();
$disasm->disassembly($binary);

Теперь остается проверить лишь его работоспособность, для этого запускаем ld65 по файлу smb.nes а так же наш скрипт результат выполнения следующий.

Как вы видите код идентичный да da65 генерирует метки для перехода и ZeroPage. Но мы пока разбираемся в корне механизма дизассемблирования.

В плане написать скрипт ассемблера на php из кода который был дизассемблирован. Это даст чуть более широкие возможности в ром хакинге не просто поменять какой то ресурс а изменить логику. Не так давно Я изменил логику в игре Dick Tracy там при стрельбе если у врага нет оружия отнимается хит у игрока. И пришлось изменить только аргумент вместо того что бы убрать вызов сабрутины отнимающего жизнь у игрока.

В качестве заключения приведу ссылку на документацию которую я использовал при написание скрипта:

http://emuverse.ru/wiki/MOS_Technology_6502/Система_команд#ADC - документация по командам 6502

Дизассемблер 6502 (nes/famicom/dendy) на php

Публикации

Ближайшие события