AY-3-8910

Generator dźwięku

Generator dźwięku AY-3-8910

Wiele 8-bitowych komputerów posiada specjalizowane układy do generowania dźwięku. ZX Spectrum 48/+ posiada bardzo skromne możliwości generowania dźwięku - tylko jednokanałową "piszczałkę" nadającą się do wydawania pisków i prościutkich melodyjek. Od modelu ZX Spectrum 128k począwszy montowany jest generator dźwięku oparty o układ General Instruments AY-3-8912. Warto więc zbudować układ dla ZX Spectrum 48 (lub Timexa TC2048), który będzie programowo zgodny z generatorem w Spectrum 128k.

Pełna kontrola programowa nad generowaniem dźwięku
Trzy niezależnie programowane wyjścia analogowe
Trzy przetworniki DAC 4-bitowe
Generator obwiedni, generator szumów, mikser
Dwa porty We/Wy ogólnego przeznaczenia (AY-3-8910) - nie używane w ZX Spectrum
Pojedyncze zasilanie (+5V) i sygnały w standardzie TTL

Schemat generatora:

Poniżej znajduje się przykładowe rozwiązanie generatora dźwięku wykorzystującego układ AY-3-8910. Ponieważ w ZX Spectrum 128k (i następnych) zastosowano układ AY-3-8912, można go też z powodzeniem wykorzystać, pamiętając jednak, że ma on inny układ wyprowadzeń (i mniejszą obudowę).
Układ podzielony jest na cztery bloki:
- zegar generujący przebieg prostokątny (taktowanie układu)
- dekoder adresu (uaktywnia układ tylko wtedy, gdy komputer się do niego odwołuje)
- generator dźwięku (chip AY)
- układ rezystorów, by uzyskać efekt "stereo" ABC (środkowy kanał B)
Po prawej stronie znajdują się wyprowadzenia, które należy podłączyć do szyny krawędziowej ZX Spectrum. Opis wyprowadzeń składa się z numeru ścieżki (np. d19 oznacza 19 ścieżkę na dolnej stronie złącza krawędziowego, a np. g23 - 23 ścieżka na stronie górnej) oraz nazwy sygnału. Sygnały oznaczone gwiazdką są aktywne w stanie niskim (0V).
Sygnały "Audio out" należy doprowadzić do wzmacniacza audio, masę we wtyczce połączyć z masą GND w układzie.
Elementy C1 i R7 należy tak dobrać, żeby uzyskać częstotliwość 1773,4 kHz (standard Spectrum). Jeśli częstotliwość będzie inna, dźwięk będzie miał troszeczkę inną barwę.
Układ jest na tyle uniwersalny, że można go podłączyć do dowolnego komputera (nawet do PC), modyfikując jedynie dekoder adresów, gdyby okazało się, że adresy 65533 i 49149 są zajęte.
Jeszcze jedna uwaga natury technicznej: pomiędzy zasilanie a masę należy wpiąć kondensator tantalowy (np. 1uF), aby filtrować ew. zakłócenia na linii zasilającej.
Wejścia sterujące układu AY-3-8912 mają następujące znaczenie:

Funkcja         BDIR   BC1
--------------------------        
Chip wyłączony    0     0
Odczyt            0     1
Zapis             1     0
Zapamiętaj adres  1     1

Na poniższym schemacie wejście BC2 zostało podłączone do logicznej jedynki (+5V).

Schemat generatora dźwięku dla ZX Spectrum 48k

Układ wyprowadzeń układu scalonego AY-3-8910 w obudowie DIL40

Układ wyprowadzeń układu scalonego AY-3-8912 w obudowie DIL28

Programowanie:

Dostęp do układu jest możliwy poprzez dwa porty we/wy ZX Spectrum: 65533 i 49149. Do portu 65533 wysyła się numer rejestru, a do 49149 wartość, którą chcemy do wybranego rejestru wpisać.

Opis rejestrów układu AY:
rejestr        Funkcja                             Zakres
0              Dokładna wysokość tonu w kanale A   8-bit (0-255)
1              Zgrubna wysokość tonu w kanale  A   4-bit (0-15)
2              Dokładna wysokość tonu w kanale B   8-bit (0-255)
3              Zgrubna wysokość tonu w kanale  B   4-bit (0-15)
4              Dokładna wysokość tonu w kanale C   8-bit (0-255)
5              Zgrubna wysokość tonu w kanale  C   4-bit (0-15)
6              "Wysokość" szumu                    5-bit (0-31)
7              Rejestr sterujący / mikser          8-bit (see below)
8              Głośność w kanale A                 4-bit (0-15, see below)
9              Głośność w kanale B                 4-bit (0-15, see below)
10             Głośność w kanale C                 4-bit (0-15, see below)
11             Dokładny czas obwiedni              8-bit (0-255)
12             Zgrubny czas obwiedni               8-bit (0-255)
13             Typ obwiedni i jej wyzwolenie       4-bit (0-15)
14             I/O port A                          8-bit (0-255)
15             I/O port B                          8-bit (0-255) (tylko w AY-3-8910)

Uwagi:

AY-3-8912 nie posiada rejestru 15 (i portu we/wy "B" ogólnego przeznaczenia)
Rejestry 8, 9 i 10 są 4-bitowe, ale jeśli 5-bit jest ustawiony, wtedy dany kanał używa obwiedni zdefiniowanej w rejestrze 13 - głośność jest wtedy ignorowana
Rejestr sterujący (mixer) posiada bity:
- Bit 7 - I/O "B"
- Bit 6 - I/O "A"
- Bit 5 - Szum: kanał C
- Bit 4 - Szum: kanał B
- Bit 3 - Szum: kanał A
- Bit 2 - Ton: kanał C
- Bit 1 - Ton: kanał B
- Bit 0 - Ton: kanał A

Obwiednie wybierane w rejestrze 13:

 0      \__________     pojedyncze opadanie i wyłączenie

 4      /|_________     pojedynczy narost i wyłączenie

 8      \|\|\|\|\|\     powtarzające się opadanie)

 9      \__________     pojedyncze opadanie i wyłączenie

10      \/\/\/\/\/\     powtarzające się opadanie i narost
          _________
11      \|              pojedyncze opadanie i utrzymanie

12      /|/|/|/|/|/     powtarzające się narosty
         __________
13      /               pojedynczy narost i utrzymanie

14      /\/\/\/\/\/     powtarzające się narost i opadanie

15      /|_________     pojedynczy narost i wyłączenie

Powrót do strony głównej...