22. музыкальный процессор аv-8912/8910
1. характеристики
1. Программное управление генератором.
2 Три программнонезависимых аналоговых выхода.
3. Два (один - для AY-3-8912) 6-разрядных универсальных порта ввода/вывода.
2. описание
Программируемый генератор звуков (ПГЗ) позволяет воспроизводить широкий спектр
звуковых эффектов большого диапазона. Он совместим с 16-разрядными микропроцессор-
ными контроллерами типа связного процессора СР1600/1610 и с8-разрядным программиру-
емым интерфейсным контроллером PIC1650.
Каждый из трех аналоговых каналов ПГЗ воспроизводит звуковую картину путем
декодирования двоичного кода по логарифмической шкале.
Все сигналы управления ПГЗ являются цифровыми и вырабатываются непосредственно
в микропроцессоре, что дает возможность обойтись без изменения в схемотехнике
Для связи ПГЗ с микропроцессором в AY-3-8910 имеется два универсальных 8-разрядных
порта ввода/вывода, а его корпус имеет 40 выводов BAY-3-8912 имеется один порт и 28
выводов
3. назначение выводов микросхем
DA/ • DA0 - шина данные/адрес с тремя состояниями Выводы
30 - 37 в AY-3-8910 Выводы 21-28 в AY-3-8912.
Это 8-разрядная двунаправленная шина предназначена для пересылки адресов и данных
процессором и самим ПГЗ. В режиме данных DA7 - DA0 соответствует разрядам В7 - ВО
регистровой области генератора. В адресном режиме DA3 - DA0 задают номер выбираемого
регистра (0-17), a DA7 - DA4 в сочетании с адресными входами А8 и A3 формируют старшую
часть адреса
А8 (вход) - вывод 25 (17) AY-3-8910 (AY-3-8912)
А9 (вход) - вывод 24 AY-3-8910.B AY-3-8912 не поддерживается.
Адресные шины А8 и А9.
Область памяти ПГЗ состоит из 16 8-разрядных слов, входящих с состав общей 1024-
словной памяти системы ЭКОМ =. Как раз с помощью этих адресных шин и происходит
расширение адресации памяти ПГЗ с 256 (DA7-DA0) 1 до 1024 слов. Если же размер памяти
реальной системы "ПГЗ-компьютер" не позволяет использовать эти шины, то они не
подсоединяются при монтаже системы, т.к. каждый из них снабжен внутренним подпорным
(для А8) или гасящим (для Д5) резистором. При неиспользовании же этих шин в "шумящих"
средах, необходимо, чтобы они были соединены с общей шиной "+5В" и "земля",
соответственно.
RESET (вход) - вывод 23 AY-3-8910, вывод 16 AY-3-8912.
Используется для инициализации ПГЗ и установки его блоков в исходное состояние
путем подачи на вывод логического ноля. При этом вся регистровая область памяти ПГЗ
сбрасывается в ноль. Вывод снабжен внутренним подпорным регистром.
CLOCK (вход)
вывод 22 AY-3-8910.
вывод 15 AY-3-8912.
Используется для подачи тактовой частоты, задающей временные параметры генераторов
шума, тона и генератора огибающей. Вход TTL-совместимый.
BDIR, ВС2, ВС1 (входы) выводы 27,28.29 AY-3-8910.
выводы 18.19.20 AY-3-8912.
Управляющие шины - BUS DIRECTION, BUS CONTROL 1,2. Используются для управления
всеми внешними и внутренними шинными операциями в ПГЗ. Сигналы для этих шин
вырабатываются непосредственно связным процессором типаСР1б00.
При использовании другого процессора, эти сигналы должны формироваться
аналогичными шинными сигналами используемого процессора или имитироваться на
шинах ввод/вывода главного микропроцессора системы. Декодирование управляющих
сигналов приведено в таблице.
ТАБЛИЦА
Для использования всех возможностей генератора по созданию звуковых картин
достаточно иметь только четыре комбинации сигналов BDIR, ВС1, ВС2. Это достигается
путем подключения ВС2 к шине питания +5В.
Аналоговые каналы А,В,С (выходы) - выводы 4,3,38 AY-3-8910,
- выводы 5,4,1 AY-3-8912
Используются для формирования составного звукового сигнала с двойной амплитудой
вплоть до одного вольта. Являются выходными сигналами соответствующих цифро-
аналоговых преобразователей (ЦАП).
IOA7 - IOAO (вход/выход) выводы 14-21 AY-3-8910,
выводы 7 - 14 AY-3-8912.
IOB7 - IOBO (вход/выход) вывод 6-13 AY-3-8910.
в AY-3-8912 не поддерживаются.
Ввод/вывод А7 - АО, В7 • ВО.
Являются параллельными портами ввода/вывода. Используются для обмена данными с
внешними устройствами, подключаемым к контактам IOA или IOB, по шине "генератор-
процессор". Все выводы снабжены внутренними подпорными резисторами, поэтому в
режиме ввода будет читаться нормальный высокий уровень.
TEST1 - вывод 39 AY-3-8910, вывод 2 AY-3-8912.
TEST2 - вывод 26 AY-3-8910, в AY-3-8912 не поддерживается.
Предназначены для тестирования генератора и поэтому в реальных схемах не использу-
ются. Особенность состоит в том, что эти выводы должны быть всегда свободными.
4. БЛОК-СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
4. БЛОК-СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
5. архитектура
Взаимодействие между AY-3-8910/8912 и процессором основано на принципе ввода/выво-
ды снимков памяти. Набор команд, предназначенных для ПГЗ записывается в шест-
надцати регистровый участок памяти. Микропроцессор может прочитать содержимое любого
из 16 регистров с изменением их состояния или без него. Все регистры программируются за
один раз и ПГЗ начинает формировать звук, освобождая процессор для выполнения других
операций.
ОБЛАСТЬ РЕГИСТРОВ
Шестнадцать восьмиразрядных регистров ПГЗ рассматриваются процессором как блок
памяти, расположенный за максимальным адресом памяти, состоящей из 1024 байт
Десять адресных разрядов декодируются следующим образом:
Четыре разряда младшей масти адреса задают номер одного из 16 per истров, а 6 разрядов
старшей части адреса представляют собой селектор и управляют тремя состояниями
двунаправленных буферов (при ошибке в старшей части адреса буфера переводятся в
состояние высокого сопротивления). Разряды DA7-DA4 старшей части адреса могут
выполнять роль маски, содержащей четырехразрядный код, доступный модификации.
Если их использование не предусматривается, то они должны быть в состоянии "0000".
Если в старшей части адреса ошибок нет, то в регистр фиксации адреса блока дешифратора
помешается адрес управляющего регистра. Адрес регистра фиксируется и операции с
выбранным регистром производятся до получения генератором сигнала о смене адреса.
Данные, поступающие от регистра фиксации адреса/дешифратора адреса и состояние
двунаправленных буферов, задают функцию генератора: неактивен, фиксация адреса,
чтение или запись данных. Эти состояния формируются блоком дешифрации сигналов
управления.
БЛОКИ ЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА
Основными блоками являются:
- тональные генераторы, формирующие для каждого канала основную тональную частоту;
- генератор шума, формирующий для каждого канала последовательность импульсов
псевдослучайной длительности;
- смесители, осуществляющие объединение выходных сигналов тональных генераторов
и генератора шума для каждого из каналов;
• регулятор амплитуды - вырабатывает управляющие сигналы для цифро-аналогового
преобразователя (ЦАП), задающие образец амплитуды сигнала, выдаваемого генератором
в данный момент времени;
- генератор огибающей • вырабатывает образец огибающей, используемый для
амплитудной модуляции выходных сигналов каналов;
- ЦАП каждого из каналов - формируют выходной звуковой сигнал с 16 уровнями ампли-
туды, задаваемых регулятором амплитуды.
ПОРТЫ ВВОДА/ВЫВОДА
В составе ПГЗ для порта ввода/вывода (А и В). Процессор посредством их производит
обмен данными с ПГЗ, не вызывая при этом генерации звуков. В AY-3-8912 порт В не
поддерживается.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ПГЗ
Шестнадцать регистров разбиты на группы, задающие последовательность выполнения
функций генератора и их параметры. В таблице, приведенной ниже, показаны блоки
генератора и соответствующие им управляющие регистры.
ТАБЛИЦА
УПРАВЛЕНИЕ ТОНАЛЬНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ
(РЕГИСТРЫ RO. R1, R2. R3, R4, R5)
Каждый канал снабжен собственным тональным генератором, вырабатывающим импульсы
требуемой частоты. Эта частота получается делением частоты тактового генератора на 16 с
последующим делением полученного результата на 12-разрядную величину, соответству-
ющую программируемому периоду тона (TP) - Значение 12-разрядной величины получается
путем комбинации содержимого регистров грубого и чистого тона.
Регистр грубого Канал Регистр чистого
тона тона
R1 A R0
R3 В R2
R5 С R4
Двенадцатираэрядный период тона (TP)
тонального генератора
УПРАВЛЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОМ ШУМА
(РЕГИСТР R6)
Частота требуемого шумового сигнала получается делением частоты тактового генератора
на 16 с последующим делением полученного результата на 5-разрядную величину, которая
размещается в пяти младших разрядах (В4-В0) регистра R6.
Регистр R6
УПРАВЛЕНИЕ СМЕСИТЕЛЕМ И ВВОДОМ ВЫВОДОМ
(РЕГИСТР К7)
Регистр R7 управляет тремя смесителями тон/шум и двумя портами ввода/вывода
общего назначения.
Смесители объединяют частоты генераторов тона и шума каждого из 3 каналов.
Все возможные комбинации тон/шум программируются в шести младших разрядах
регистра R7 (В5-В0)
Направление передачи информации в портах ввода/вывода общего назначения (ЮА и
ЮВ) задается состоянием двух старших разрядов регистра R7.
Регистр R7
УПРАВЛЕНИЕ АМПЛИТУДОЙ
(РЕГИСТРЫ R10, R11.R12)
Амплитуды сигналов, генерируемых тремя цифро-аналоговыми преобразователями, зада-
ются содержимым пяти младших разрядов (В4 - ВО) регистров R10.R11, R12, а именно:
Управление амплитудой.
Регистр R10 - Канал А
Регистр R11 - Канал В
Регистр R12 - Канал С
УПРАВЛЕНИЕ ГЕНЕРАТОРОМ ОГИБАЮЩЕЙ
(РЕГИСТРЫ R 13. R 14, R 15)
В ПГЗ реализовано два независимых способа создания сложных форм огибающей
выходного сигнала:
1. Изменение частоты огибающей программированием регистров R13 и R14.
2. Изменение формы огибающей изменением содержимого регистра R15.
УПРАВЛЕНИЕ ПЕРИОДОМ ОГИБАЮЩЕЙ
(РЕГИСТРЫ R13 и R14)
Частота (период) огибающей образуется, во-первых, делением частоты тактового генератора
на 256 и. во-вторых, делением полученного результата на программируемое 16-разрядное
значение.
Эта 16-разрядная величина образуется объединением содержимого регистров грубого
тона огибающей (R14) и чистого тона огибающей (R13). а именно:
Регистр R 14
Регистр R 14
Шестнадцатиричный программируемый период огибающей (ЕР)
генератора огибающей
УПРАВЛЕНИЕ ФОРМОЙ И ЦИКЛОМ ОГИБАЮЩЕЙ
(РЕГИСТР R 15)
Генератор огибающей, путем деления частоты огибающей на 16, образует и выдает на
регулятор амплитуды форму огибающей, представленную 16-ю фиксированными уровнями
напряжения на один цикл, и закодированными в 4-разрядном выходном счетчике ЕЗ.Е2, Е1,
ЕО.Требуемая формаогибающей определяется содержанием 4-х младших разрядов регистра
R15 (ВЗ - ВО). Каждый из этих 4-х разрядов управляет генератором огибающей следующим
образом:
ПАМЯТЬ ДАННЫХ ПОРТОВ ВВОДА/ВЫВОДА
(РЕГИСТРЫ R16 и R17)
Регистры R16 и R14 используются в качестве буферной памяти данных между шиной
данных "ПГЗ-процессор" (DA7 - DA0) и портами ввода/вывода (IOA7 - ЮАО и IOB7 - ЮВО).
Размещение любых данных в буферных регистрах R16 и R17 никак не влияет на генерацию
звуковой картины.
ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
Цифро-аналоговое преобразование осуществляется по логарифмической шкале и в
нормализованном от 0 до 1 вольта диапазоне напряжений.
Регулятор ам плитуды посредством своих трех 4-разрядных выходов (по одному на каждый
канал А, В, С) осуществляет амплитудное управление цифро-аналоговыми преобразова-
телями каналов А, В, С, на которые подается от смесителя суммарный сигнал : шум и/или
тон.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Предельные эксплуатационные нормы
1. Температура хранения - от -55 до +150 С
2 Рабочая температура - от 0 до +40 С
3. Напряжение питания и все другие напряжения входов/выходов по отношению к
корпусу - от - 0.3 до + 8.0 В
Превышение этих норм ведет к постепен ному выходу генератора из строя Работа устройства
в нормальных условиях характеризуется данными, приведенными ниже.
напряжение питания - +5В + -5%
для всех входов логический "0" - 0 - 0.6 В
для всех входов логическая "1" - 2.4 - 5 В
для всех выходов, кроме аналоговых логический "0" - 0 - 0.5 В
для всех выходов, кроме аналоговых логическая "1" - 2.4 - 5 В
уровень сигналов аналоговых выходов - 0 - 6.0 Дб
тактовая частота - 1.0 - 2 0 Мгц
Приведенные выше электрические характеристики соответствуют рабочей температуре
+ 25 С и нормальному напряжению питания + 5 В.
Копус микросхем может быть как пластмассовый, так и керамический
формы выходных сигналов ез. е2, е1. ео
генератора огибающей
ER - период огибающей (продолжительность одного цикла)
ER - период огибающей (продолжительность одного цикла)
ГРАФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ДЕСЯТИЧНЫХ
ЗНАЧЕНИЙ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ
ЕЗ, Е2, Е1, ЕО ГЕНЕРАТОРА ОГИБАЮЩЕЙ
На данном рисунке представлена увеличенная диаграмма формы сигнала, соответству-
ющего комбинации 1010 разрядов ВЗ.В2, В1, ВО регистра R15.
F - частота огибающей.
ВЫХОДНОЙ СИГНАЛ ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
U - нормализованное напряжение; F - частота огибающей.
БЛОК-СХЕМА ПГЗ
Аналоговые каналы
