Obecný nástroj AY-3-8910- General Instrument AY-3-8910

Čip AY-3-8910 DIP 40
AY-3-8910 zemřít

AY-3-8910 je 3-hlas programovatelný zvukový generátor (PSG) navržený General Instrument v roce 1978, původně pro použití s jejich 16-bitové CP1610 nebo některého z PIC1650 série 8-bitové mikropočítače. AY-3-8910 a jeho varianty byly použity v mnoha arkádových her -Konami je Gyruss obsahuje pět a pinball stroje, stejně jako zvuk čip v Intellivision a Vectrex video herních konzolí a Amstrad CPC , Oric-1 , Color Domácí počítače Genie , Elektor TV Games Computer , MSX a později ZX Spectrum . Byl také použit v zvukových kartách Mockingboard a Cricket pro Apple II a kazety Speech/Sound pro barevný počítač TRS-80 .

Po spinoffu společnosti Microchip Technology společnosti General Instrument v roce 1987 byl čip několik let prodáván pod značkou Microchip. To bylo také vyrobeno v licenci Yamaha (s volitelným děličem hodin a tabulkou obálek s dvojitým rozlišením a dvojitou sazbou) jako YM2149F ; Atari ST používá tuto verzi. Produkuje velmi podobné výsledky jako Texas Instruments SN76489 a byl na trhu po podobné období.

Čipy se již nevyrábějí, ale funkčně identické klony jsou stále v aktivní produkci. Neoficiální popis VHDL je volně dostupný pro použití s FPGA .

Popis

AY-3-8910 byl v podstatě stavový stroj , přičemž stav byl nastaven v sérii šestnácti 8bitových registrů . Ty byly naprogramovány přes 8bitovou sběrnici, která byla použita jak pro adresování, tak pro data přepínáním jednoho z externích pinů. Typický instalační cyklus například uvede sběrnici do „režimu adresy“, aby vybral registr, a poté přepne do „režimu dat“, aby nastavil obsah tohoto registru. Tato sběrnice byla implementována nativně na vlastních CPU GI, ale musela být znovu vytvořena v logice lepidla nebo pomocí přídavného adaptéru rozhraní, jako je MOS Technology 6522, když byl čip použit s mnohem běžnější technologií MOS 6502 nebo Zilog Z80 CPU.

Šest registrů ovládalo výšky vytvořená ve třech primárních kanálech. Vlnová délka, která se má generovat, byla držena ve dvou osmibitových registrech vyhrazených pro každý kanál, ale hodnota byla z jiných důvodů omezena na 12 bitů, celkem tedy 4095 (hodnota registru je použita jako dělič frekvence a 0 je považováno za 1) různé výšky. Jiný registr řídil periodu generátoru pseudonáhodného šumu (celkem 31 různých dob cyklu), zatímco jiný řídil míchání tohoto šumu do tří primárních kanálů.

Tři další registry ovládaly hlasitost kanálů a také zapínaly a vypínaly volitelné ovladače obálek na nich. Nakonec poslední tři registry řídily časy řadiče obálek nastavením typu obálky a doby cyklu obálky. Celkem osm typů obálek zahrnuje pilovitý tvar nebo tvar trojúhelníku, počínaje maximem nebo minimem. Tvar lze také nastavit tak, aby se opakoval pro cyklistický efekt. Lze nastavit celkem 65535 různých dob cyklu. Protože mezi všemi třemi kanály byla sdílena pouze jedna obálka, mnoho programátorů to ignorovalo a naprogramovalo vlastní ovladače obálek v softwaru (ovládání hlasitosti přímo). Dobře známým trikem bylo spouštět hardwarovou obálku v dobách cyklu nad 20 Hz a vytvářet basové zvuky pilového nebo pulzního vlnění.

Ačkoli existuje pouze 16 registrů, čtyři bity MSB 8bitové sběrnice musí být při výběru registru nastaveny na výchozí tovární hodnotu „0000“. Nesprávné nastavení bitů MSB způsobí, že čip ignoruje změnu registru. Společnost General Instruments přijímala objednávky přizpůsobených bitů MSB (tovární nastavení jiné než „0000“). Čipy vyrobené s přizpůsobenými sadami registračních bitů MSB umožňují stejnému procesoru ovládat více než jeden čip AY na stejné sběrnici (např. Zvuková karta Mockingboard pro Apple nebo TurboSound pro ZX Spectrum). Na sekundárním trhu je mnoho čipů typu new-old-stock (NOS) s továrně MSB bitů nastavenou na hodnotu mimo '0000 '. Hodnota mimo 0000 může způsobit značné vývojové potíže konstruktérům a technikům oprav. Software musí být napsán tak, aby identifikoval správnou hodnotu bitů MSB na jakémkoli daném čipu. Rovněž je třeba změnit software nebo přidat hardware, aby bylo možné použít tyto továrně nastavené čipy MSB místo výchozích čipů „0000“.

AY-3-8910 generuje tóny se základními frekvencemi až 125 kHz (vstupní hodiny 4 MHz nebo 6 MHz u YM2149F), daleko za hranicemi lidského vnímání a do ultrazvukového rozsahu. Existence ultrazvukových hodnot je důsledkem konstrukce frekvenčního děliče; aby bylo dosaženo adekvátního rozlišení na slyšitelných frekvencích, je nutné, aby celková taktovací frekvence (a tím i výkon na malých děličích) byla podstatně vyšší než slyšitelný rozsah. Pouze dělitelé pod 5 dávají zcela ultrazvukové výstupní frekvence. Kmitočty ekvivalentní nejvyšší oktávě klavírní klávesnice lze definovat s rozumnou přesností oproti přijatým hodnotám not pro stupnici s vyrovnaným temperováním, s přesností téměř 1 Hz v rozsahu A440 a ještě jemněji při nižších výškách. Navzdory vysoké maximální frekvenci znamená možnost vydělit tento údaj 4096, což znamená, že nejnižší přímo definovatelná výstupní frekvence je 30,6 Hz, zhruba stejná jako B0, třetí nejnižší nota na normálním 88klávesovém klavíru a stejně dobrá jako podzvuková s každodenním reproduktorem. systémy. Čip je v podstatě schopen produkovat slušně hudební výstup při všech rozumných výškách, jaké najdete ve většině skladeb.

Naproti tomu SN76489 má pro své frekvenční děliče přesnost pouze 10 bitů. Při stejné základní frekvenci 125 kHz by teoreticky neměly chybět dvě nejnižší oktávy PSG. Aby to bylo možné obejít, hraje SN76489 své generátory tónů o oktávu nižší, než je jejich vypočtená frekvence, což mu ve srovnání s PSG dává o jednu oktávu méně v basech a o jednu oktávu méně v horní části.

Varianty

Čip AY-3-8912, 28pólový balíček DIP se šroubem skříně počítače pro měřítko
Čip YM2149F, 40pinový DIP balíček

Silikonový čip 8910 se prodával ve třech různých baleních.

AY-3-8910 má dvě obecné použití 8-bitový paralelní I / O porty, A a B, a tyto jsou k dispozici v 40-pin balíček se stejným názvem.

AY-3-8912 je stejný čip v obalu 28-pin, s paralelním portu B potom není připojen k žádnému kolíky. Menší balíčky šetří náklady a místo na desce. 8912 byl nejpoužívanější variantou.

AY-3-8913 je stejný čip v obalu 24-pin, přičemž oba paralelní porty, které nejsou připojeny. Někteří uživatelé si mysleli, že malé snížení počtu pinů oproti 8912 je méně zajímavé; I/O registry však designéři používali jen zřídka, takže společnost General Instruments vytvořila tuto plně funkční alternativu 24 pinů a vydala ji přibližně 6 měsíců po čipech 8910 a 8912. Cílem bylo snížit složitost pro projektanta a snížit otisk chodidla na DPS.

The Yamaha YM2149F ‚SSG‘ čip má stejný pinout jako AY-3-8910, s tím rozdílem, že menší kolík 26 mohl polovinu hlavních hodin, pokud staženou. Pokud zůstane odpojen, jako by to bylo při výměně čipu AY-3-8910, vnitřní odpor vytáhne kolík vysoko, takže hlavní hodiny nejsou poloviční.

Yamaha YM3439 je CMOS verze YM2149F. Je k dispozici ve dvou baleních: 40pinový DIP (YM3439-D) a 44pinový QFP (YM3439-F).

Yamaha YMZ294 je jednou z nejnovějších variant YM2149, ale v 18kolíkovém balení. Nemá žádné paralelní porty a pouze jeden zvukový výstup se smíšenými třemi kanály.

Yamaha YMZ284 je ještě menší variací YM2149 v 16pólovém balení. Je to v podstatě YMZ294 bez výběrového pinu 4/6 MHz a pinu /TEST.

Yamaha YMZ28528pinový balíček a je vybaven vestavěným PCM. Nemá paralelní porty a dva zvukové výstupy: jeden se třemi smíšenými kanály SSG, druhý s výstupem PCM.

Toshiba T7766A je kompatibilní čip, který má stejný vývod jako AY-3-8910 a byl použit v některých modelech MSX .

Winbond WF19054 , JFC 95101 a File KC89C72 mají stejný pinout jako AY-3-8910 a také 100% kompatibilní software. Jsou stále ve výrobě a používají se na mnoha výherních automatech .

AY-3-8914 má stejný pinout a je ve stejné 40-pin balíčku jako AY-3-8910 , s výjimkou řídicí registry na čipu jsou zamíchány kolem, a ‚očekává vstup‘ na čepu A9 může být odlišný. To bylo použito v Mattel ‚s Intellivision konzoly a Aquarius počítačem.

AY-3 do 8930 , také známý jako AY8930 , je lepší, ale hlavně-zpětně kompatibilní verze AY-3-8910 . Funkce pinu BC2 se změní (je ignorována a předpokládá se, že je 0 bez ohledu na stav kolíku), jinak je vývod stejný jako AY-3-8910 . Tato varianta čipu přidává řadu zásadních vylepšení, jako jsou oddělené obálky pro tři kanály (na rozdíl od jedné sdílené obálky), variabilní pracovní cykly, více bitů přesnosti pro frekvenci not, hlasitost a frekvenci obálky a mnohem více konfigurovatelný generátor šumu. Byl použit na zvukové kartě Covox Sound Master pro IBM-PC. Jen velmi málo her toho využilo nad rámec běžných funkcí AY-3-8910 . Tento čip může být vyroben pouze společností Microchip Technology .

Související čipy

Yamaha použila jádro YM2149 k výrobě celé rodiny hudebních čipů, které se používaly v mobilních telefonech, domácích počítačích, domácích a arkádových videoherních systémech atd. Například YM2203 (také známý jako OPN) je YM2149 plus FM . Stejně jako jeho mnohem pokročilejší nástupci: YM2608 (také známý jako OPNA), který si zachoval všechny předchozí funkce a výrazně je rozšířil, YM2612 (také známý jako OPN2), který odstranil mnoho funkcí včetně zvukových kanálů YM2149 a I/O portů a YM2610 (OPNB), které přidaly další funkce a zachovaly zvuk YM2149, ale ne I/O porty.

Používání

Arkádové hry

Domácí hardware

Reference

externí odkazy