AY-3-8912

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
General Instruments AY-3-8910
General Instruments AY-3-8910
Microchip AY-3-8912A
Microchip AY-3-8912A
General Instruments AY-3-8913
General Instruments AY-3-8913

AY-3-891x je řada zvukových čipů vyvinutých v 80. letech 20. století firmou General Instruments. Později výrobu převzala firma Microchip a ještě později, na přelomu 20.-21. století, pak firma Micrel. Pod označením YM2149 jej také vyráběla firma Yamaha, dalším ekvivalentem (ne však 100%) je obvod M5255 japonské firmy OKI. U tohoto obvodu je zajímavé, že obsah vnitřních registrů není vynulován signálem RESET, také zde nelze softwarově vyčíst obsah registrů hlasitosti, díky čemuž např. nefungují různé efektní indikátory v hudebních demech na počítači ZX Spectrum. Obvody AY se používaly pro generování hudby v herních konzolích a také v počítačích ZX Spectrum 128K, TS 2068, Amstrad CPC a Atari ST.

Microchip AY-3-8910A
Microchip AY-3-8910A
OKI M5255
OKI M5255

Popis obvodu[editovat | editovat zdroj]

Zvukový generátor AY-3-891x umožňuje generovat tříkanálový zvuk. Vyráběl se ve třech variantách, které jsou funkčně shodné, liší se pouze počtem portů určených pro připojení dalších zařízení:

  • AY-3-8910 - obsahuje dva osmibitové porty pro další zařízení,
  • AY-3-8912 - obsahuje jeden osmibitový port pro další zařízení,
  • AY-3-8913 - neobsahuje porty pro další zařízení.

Registry zvukového generátoru[editovat | editovat zdroj]

Yamaha YM2149
Yamaha YM2149

Generovaný zvuk je programován pomocí 14 registrů, dva registry jsou určeny pro komunikaci pomocí osmibitových portů.

registr význam
R0 perioda tónu kanálu A, jemné ladění
R1 perioda tónu kanálu A, hrubé ladění
R2 perioda tónu kanálu B, jemné ladění
R3 perioda tónu kanálu B, hrubé ladění
R4 perioda tónu kanálu C, jemné ladění
R5 perioda tónu kanálu C, hrubé ladění
R6 perioda šumu
R7 mixování tonů, šumu, nastavení paralelních bran
R8 amplituda kanálu A
R9 amplituda kanálu B
R10 amplituda kanálu C
R11 perioda obálky, jemné ladění
R12 perioda obálky, hrubé ladění
R13 tvar obálky
R14 data prvního osmibitového port
R15 data druhého osmibitového portu

Registry R0 - R5 slouží k nastavení periody tónu na příslušném kanále. Perioda je dvanáctibitové číslo, rozdělené do dvou registrů, osm nižších bitů se nastavuje pomocí registru R0, resp. R2, resp. R4, vyšší čtyři bity se nastavují pomocí registru R1, resp. R3, resp. R5.

registr R1 (R3, R5) R0 (R2, R4)
bit 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0
        hrubé ladění periody tónu jemné ladění periody tónu

Podobně se pomocí registru R6 nastavuje perioda šumu, v tomto případě je perioda pouze pětibitové číslo.

registr R6
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
      perioda šumu

Pomocí registru R7 se nastavuje, zda bude v jednotlivých kanálech přehráván tón či šum, či obojí, a také se pomocí tohoto registru nastavuje, zda osmibitové brány budou použity jako vstupní či jako výstupní.

registr R7
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
nastavení
2. brány
nastavení
1. brány
šum C šum B šum A tón C tón B tón A

Bity 7 a 6 slouží k nastavení orientace osmibitových bran (0 - vstupní, 1 - výstupní), bity 5, 4 a 3 slouží k povolování přehrávání šumu na příslušných kanalách (0 - povoleno, 1 - zakázáno), bity 2, 1 a 0 slouží k povolování přehrávání tónu na příslušných kanalách (0 - povoleno, 1 - zakázáno).

Amplituda tónu je řízena pomocí registrů R8, R9 a R10 samostatně pro jednotlivé kanály. Amplituda může být konstantní nebo proměnlivá. Toto se nastavuje pomocí bitu 4. V režimu proměnlivé amplitudy se její průběh nastavuje pomocí registru R13.

registr R8 (R9, R10) v režimu konstantní amplitudy
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
      0 amplituda tónu
registr R8 (R9, R10) v režimu proměnlivé amplitudy
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
      1        

Registry R11 a R12 slouží k nastavení periody obálky amplitudy tónu. Perioda je šestnáctibitové číslo, rozdělené do dvou registrů, osm nižších bitů se nastavuje pomocí registru R11, vyšších osm bitů se nastavují pomocí registru R12.

registr R11 R12
bit 7 6 5 4 3 2 1 0 7 6 5 4 3 2 1 0
hrubé ladění periody obálky amplitudy jemné ladění periody obálky amplitudy

Registr R13 slouží k nastavení průběhu obálky amplitudy tónu. Jednotlivé vlastnosti průběhu obálky amplitudy se nastavují pomocí nižších čtyř bitů tohoto registru.

registr R13
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
        pokračuj směr střídej podrž

Nastavení hodnot nižších čtyř bitů definuje následující průběhy obálky amplitudy:

00xx \_______
01xx /_______
1000 \\\\\\\\
1001 \_______
1010 \/\/\/\/
1011 \¨¨¨¨¨¨¨
1100 ////////
1101 /¨¨¨¨¨¨¨
1110 /\/\/\/\
1111 /_______

Registry R14 a R15 slouží pro zápis dat na příslušnou osmibitovou bránu nebo ke čtení dat z této brány v závislosti na režimu brány nastaveném pomocí registru R7.

registr R14 (R15)
bit 7 6 5 4 3 2 1 0
čtená/zapisovaná data

Využití obvodu[editovat | editovat zdroj]

Amstrad CPC[editovat | editovat zdroj]

V počítačích Amstrad CPC je obvod AY-3-8912 připojen k procesoru Z80 prostřednictvím obvodu 8255, kdy data jsou posílána a čtena pomocí jeho brány A a řídicí signály jsou připojeny k bitům 6 a 7 brány C.[1][p 1] Pomocí obvodu AY-3-8912 je připojena i klávesnice.

Dva s obvodem AY kompatibilní obvody, obvody YMZ294, jsou obsaženy v interface CTC-AY,[3] kdy obvod pro pravý kanál je připojen k portům F884 a F984 (šestnáctkově) a obvod pro levý kanál je připojen k portům F888 a F988.[4]

Atari ST[editovat | editovat zdroj]

Protože procesor Motorola 68000 nemá vstupně výstupní porty,[5] je u počítačů Atari ST připojen obvod YM2149 do paměťového prostoru procesoru na adresy FF8800 a FF8802 (šestnáctkově).[6][p 2] Vstupně výstupní brány obvodu YM jsou využity jako výstupní signály paralelního portu (vstupně výstupní brána B a bit 5 brány A)[8] a sériového portu (bity 3 a 4 vstupně výstupní brány A)[8], bity 0-2 vstupně výstupní brány A jsou použity k výběru aktivní disketové mechaniky a strany diskety.[9] Emulátor procesoru Motorola 68000 emu68 má pro hudební obvod rezervovaný adresní rozsah FF8800-FF88FF.[10] Stejným způsobem jako u Atari ST je obvod YM2149 připojen u Atari Falcon.[11]

HT 1080Z[editovat | editovat zdroj]

Počítače HT 1080Z obsahují obvod AY-3-8912 připojený na portech procesoru Z80:

Orion-128[editovat | editovat zdroj]

Počítač Orion-128 má obvod AY-3-8910 nebo AY-3-8912 připojen na porty v rozsahu F748-F74F (šestnáctkově).[13]

Sinclair ZX81[editovat | editovat zdroj]

Obvod AY byl připojován i k počítači Sinclair ZX81. Obsahovaly ho interfacy Quicksilva sound board, Stuart Systems Sound Synthesiser a Zon X-81.[14] V případě Stuart Systems Sound Synthesiser a Zon X-81 je obvod AY připojen na vstupně výstupní porty procesoru Z80, v případě Quicksilva sound board je obvod AY připojen do paměťového prostoru procesoru. Zon X-81 používá AY-3-8912, Stuart Systems Sound Synthesiser a Quicksilva sound board používají AY-3-8910. S interfacem Zon X je kompatibilní interface MrX Sound board, který ovšem umožňuje navíc i alternativní konfiguraci, takže s pomocí dvou různě nakonfigurovaných interfaců MrX lze vytvořit šestikanálový Turbo Sound.[16]

Sinclair ZX Spectrum[editovat | editovat zdroj]

Pro počítače Sinclair ZX Spectrum existuje také několik způsobů připojení tohoto zvukového generátoru, které nejsou vzájemně kompatibilní:

Další nekompatibilní zapojení bylo používáno ve vývojové verzi počítače SAM Coupé.[18] Protože v průběhu vývoje počítače SAM Coupé byl tříkanálový zvukový generátor AY nahrazen šestikanálovým zvukovým generátorem Philips SAA 1099, toto zapojení se nerozšířilo.

V Rusku vzniklo zapojení stejné jako v případě ZX Spectru 128K, ale obsahující dva zvukové generátory AY, nazývané Turbo Sound. Tímto je standardně vybaven počítač ATM Turbo 2++.[19]

Přehled způsobů připojení obvodu AY k počítači ZX81 Přehled způsobů připojení obvodu AY k ZX Spectru a kompatibilním počítačům
počítač/zařízení připojení adresa (šestnáctkově) pro: počítač/zařízení port (šestnáctkově) pro:
výběr registru zápis dat čtení dat výběr registru zápis dat čtení dat
Quciksilva sound board paměťový
prostor
7FFF 7FFE 7FFE Spectrum 128/+2/+2A/+3,
Melodik,
Turbo Sound
FFFD BFFD FFFD
ZXM Soundbox,
William Stuart Systems Music Synthesiser
port 9F DF BF[p 3] Fuller Box,
DK'Tronics 3 Channel Sound Synthesiser
3F 5F 3F[p 4]
Zon X-81 port DF[p 5] 0F TS2068, TC2068 F5 F6 F6
MrX Sound Board
(umožňuje připojit dva obvody AY)
port DF, CF 0F, 1F ZXM Soundbox 9F DF BF
AF, BF E7, F7 Zon X FF 7F
Kvadro[20]
(obsahuje dva obvody AY)
FFFD BFFD FFFD
EFFD AFFD EFFD

Arduino[editovat | editovat zdroj]

Zvukový generátor je připojován také k Arduinu.[21][22]

Další zvukové generátory[editovat | editovat zdroj]

Jeho přímými konkurenty zvukového generátoru AY-3-891x byly zvukové generátory SID používaný v počítačích Commodore 64, Pokey používaný v počítačích Atari 130/800, Paula používaný v počítačích Amiga a Philips SAA 1099 v počítačích Sam Coupé.

Poznámky[editovat | editovat zdroj]

  1. U počítačů Amstrad CPC je brána A dosupná na portu F4xx, brána B na portu F5xx, brána C na portu F6xx a řídicí brána na portu F7xx.[2]
  2. V [7] jsou uvedeny porty FFFF8800 a FFFF8802, protože ale procesor Motorola 68000 nemá vyvedeno 8 nejvyšších bitů adresové sběrnice, jsou adresy FFFF8800 a FFFF8802 s adresami FF8800 a FF8802 ekvivalentní.
  3. Pouze ZXM Soundbox
  4. Pouze Fuller Box
  5. Občas bývá uveden port CF

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. How to access the PSG via PPI na CPCWiki
  2. 8255 na CPCWiki
  3. Llega el CTC-AY, la revolución en la escena del Amstrad CPC (španělsky)
  4. I/O Port Summary na CPCWiki
  5. Motorola 68000 microprocessor family
  6. ST Secrets. Page 6. January/February 1988, čís. 31, s. 32-35. Dostupné online. ((anglicky)) 
  7. The Atari ST Internals - A programmers reference to the Atari ST na retrospec.sgn.net
  8. a b Concise Atari ST 68000 Programmer's Reference Guide: Atari ST hardware (anglicky)
  9. Atari ST Interfaces / Connectors / Cables Information
  10. 68k memory and IO manager
  11. Memory-map of the Falcon030
  12. FastZ80 szimulátor (maďarsky)(anglicky) na ht.homeserver.hu
  13. СУГОНЯКО, В.; САФРОНОВ, В.. "Орион-128": контроллер дисковода. Радиолюбитель. 1993, čís. 5/93, s. 7 - 8. Dostupné online. ((rusky)) 
  14. Breaking The ZX-81 Sound Barrier. Your Computer. September 1982, roč. 2, čís. 9, s. 22-23, 25-26. Dostupné online. (Alternativní odkaz)  
  15. MrX Sound Board for the ZX81 from Sinclair "Manual for users and programmers" [online]. 2012-01-29, [cit. 2014-03-12]. Version v004. Dostupné online. ((anglicky))  (archivovaná verze textu)
  16. MrX Sound Board for the ZX81 from Sinclair "Manual for users and programmers" [online]. 2012-05-22, [cit. 2013-07-08]. Version v005. Možnost použití dvou interfaců jako Turbo Sound je zmíněna až ve verzi 005, ve verzi 004[15] zmíněna není. Dostupné online. Dostupné také na: [1].Dále dostupné na: [2]. ((anglicky)) 
  17. Spectrum Sound PSG (Programmable Sound Generator) na emubase.de
  18. Beyond the Spectrum — a superclone takes shape / SAM. Crash. March 1988, čís. 50 (Special Golden Issue), s. 58-60. Dostupné online. (Alternativní odkaz) ((anglicky)) 
  19. Страничка компьютера ATM-turbo (ОПИСАНИЕ) (rusky) na atmturbo.nedopc.com
  20. Квадро - квадросиситема для ZX Spectrum на основе AY3-8910. Faultless. ноябрь 1997, čís. 08. Dostupné online.  
  21. YM2149 sound generator, Arduino and fast pin switching (anglicky) na electronicfields.wordpress.com
  22. 50 ways... Interfacing Arduino with the mythic AY-3-8910 sound chip (katalánsky) na joanillo.org

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]