В PlayStation 1 (PS1) взаимодействие с контроллерами (геймпадами, мышками, световыми пистолетами и т.д.) осуществляется через **порты ввода-вывода (I/O)** и специализированные **контроллеры SIO (Serial Input/Output)**. Вот детальное объяснение процесса:

---

## **1. Аппаратная основа**
### **1.1. Порты контроллеров**
- PS1 имеет **два порта** для подключения устройств (Multitap позволяет расширить до 4–8 игроков).
- Каждый порт использует **протокол SPI** (Serial Peripheral Interface) для обмена данными.

### **1.2. Регистры управления**
Основные регистры для работы с контроллерами:
| Адрес          | Назначение                                                                 |
|----------------|---------------------------------------------------------------------------|
| **0x1F801040** | **SIO_DATA** — Данные для отправки/приёма.                                |
| **0x1F801044** | **SIO_STAT** — Статус операции (готовность, ошибки).                      |
| **0x1F801048** | **SIO_MODE** — Настройка режима (скорость, прерывания).                   |
| **0x1F801050** | **SIO_CTRL** — Управление передачей (старт/стоп).                         |

---

## **2. Протокол обмена данными**
### **2.1. Формат команд**
Контроллеры PS1 понимают **5-байтовые команды**:
1. **Стартовый байт** (`0x01`) — начало передачи.
2. **Команда** (например, `0x42` — запрос состояния кнопок).
3. **Данные** (зависит от типа устройства).

### **2.2. Пример запроса состояния кнопок**
```asm
; 1. Запись команды в SIO_DATA
li t0, 0x1F801040
li t1, 0x01000042  // Старт (0x01) + команда (0x42)
sw t1, 0(t0)

; 2. Ожидание готовности
wait_ready:
  lw t2, 0x1F801044(SIO_STAT)
  andi t2, t2, 0x0002  // Проверка бита "Готов к передаче"
  beqz t2, wait_ready

; 3. Чтение ответа (5 байт)
lw t3, 0x1F801040(SIO_DATA)  // Первые 4 байта
lw t4, 0x1F801040(SIO_DATA)  // Последний байт
```

---

## **3. Типы контроллеров и их ответы**
### **3.1. Стандартный геймпад (Digital Pad)**
- **Команда**: `0x42`.
- **Ответ**: 5 байт:
  ```
  [0x41][0x5A][Кнопки 1][Кнопки 2][Аналоговые данные (если есть)]
  ```
- **Распаковка кнопок**:
  - Байт 3: `SELECT`, `L3`, `R3`, `START`, `UP`, `RIGHT`, `DOWN`, `LEFT`.
  - Байт 4: `L2`, `R2`, `L1`, `R1`, `TRIANGLE`, `CIRCLE`, `CROSS`, `SQUARE`.

### **3.2. Аналоговый джойстик (DualShock)**
- Поддерживает **вибрацию** и **аналоговые стики**.
- **Команды**:
  - `0x43` — запрос аналоговых данных.
  - `0x4D` — управление моторчиками.

---

## **4. Как игры обрабатывают ввод?**
1. **Инициализация порта**:
   ```c
   InitPad(1, 0, NULL, 0);  // Порт 1, без буфера
   ```
2. **Чтение состояния**:
   ```c
   struct PadButtonStatus pad;
   ReadPadStatus(&pad, 0);  // Чтение порта 1
   ```
3. **Проверка кнопок**:
   ```c
   if (pad.buttons & PAD_CROSS) {
       // Кнопка CROSS нажата
   }
   ```

---

## **5. Прерывания и синхронизация**
- **Прерывание IRQ7** используется для обработки ввода.
- Игры часто опрашивают контроллеры **во время VBlank**, чтобы избежать задержек.

---

## **6. Псевдокод полного цикла**
```c
while (1) {
    VSync(0);  // Синхронизация с кадром
    PollPad(); // Опрос контроллера
    
    if (PAD_PRESSED(PAD_UP)) {
        player_y--;
    }
}
```

---

## **7. Интересные нюансы**
- **Light Gun** (GunCon) требует **строгой синхронизации** с лучом ЭЛТ.
- **Multitap** усложняет протокол (нужно переключать устройства).

---

## **8. Полезные ссылки**
- [PSX Controller Protocol](http://problemkaputt.de/psx-spx.htm#controllersandmemorycards)
- [PsyQ SDK Pad Docs](http://psx.arthus.net/sdk/PsyQ/DOCS/PADZ.HTM)

Это основа для работы с любыми контроллерами PS1 — от классического геймпада до танцевальных ковриков! 🎮