YM2149F

YM2149F
AY-3-8910A производства Microchip на плате компьютера Daewoo CPC-300E

AY-3-8910 — электронный компонент, микросхема, выполняющая функцию трёхголосного программируемого звукогенератора (PSG, Programmable Sound Generator по терминологии производителя). Разработана фирмой General Instrument (нынешний Microchip), изначально предназначалась для использования с 16-разрядным процессором CP1610 той же фирмы, и с 8-разрядными микроконтроллерами серии PIC1650. AY-3-8910 и её варианты широко использовались во многих игровых автоматах, игровых приставках и домашних компьютерах. Помимо General Instrument, эта микросхема производилась по лицензии разработчика фирмами Microchip (в то время - сторонний производитель кристаллов), Micrel (под оригинальным названием) и другими (под различными названиями), а также фирмой YM2149, SSGSoftware-controlled Sound Generator по терминологии производителя).

Одно из первых применений AY-3-8910 относится к 1980 году, в игровом автомате Carnival от Sega. Совместимые с AY-3-8910 микросхемы применяются и в настоящее время. Их производство прекращено, однако сохранился запас ранее произведённых микросхем, и они продолжают продаваться, например, для ремонта старых компьютерных систем. Существует FPGA-репликах игровых автоматов и других ретро-компьютерных систем. Исходный VHDL-код свободно доступен в сети Интернет, в скомпилированном виде он занимает около 10 процентов объёма

Считается, что AY-3-8910 имеет возможности генерации звука, аналогичные микросхеме Texas Instruments SN76489 (создана и продавалась в тот же период времени). Однако, хотя их общие характеристики похожи, эти микросхемы имеют достаточно различные возможности. Творческий подход к использованию AY-3-8910 позволяет получать гораздо более сложный звук, чем у SN76489.

Содержание

Известность в России

В нашей стране микросхема AY-3-8910 получила известность благодаря её применению в компьютере ZX Spectrum 128, и, соответственно, в его многочисленных отечественных клонах. За время популярности ZX Spectrum в нашей стране существовало более тысячи людей, писавших музыку для AY-3-8910. Всего для чипа было написано более 22 000 композиций.[1] Эта микросхема создала среди отечественных компьютерных музыкантов начала 90-х годов свою субкультуру, аналогичную созданной микросхемой SID компьютера Commodore 64 в других странах. В настоящее время осталось некоторое количество энтузиастов, продолжающих писать музыку для AY-3-8910. В рамках различных фестивалей компьютерного искусства, таких, как Chaos Constructions, присутствуют и соревнования по написанию музыки для этой микросхемы.

Радиолюбители подключали AY-3-8910 ко многим отечественным бытовым компьютерам, в частности, к Вектор-06Ц, Орион-128 и БК-0011.

Описание

AY-3-8910 имеет следующие возможности:

  • Три программируемых генератора прямоугольных импульсов (генераторы тона)
  • Один генератор амплитудной огибающей
  • Один программируемый генератор белого шума
  • Логический микшер (смешивает выход генераторов шума и огибающей с одним или несколькими каналами тона)
  • Программируемое усиление
  • Раздельные выходы звука трёх каналов тона (могут быть смешаны как в монофонический, так и в псевдо-стереофонический сигнал)
  • Два порта ввода-вывода общего назначения

AY-3-8910 представляет собой конечный автомат, состояние которого задаётся с помощью шестнадцати 8-разрядных регистров. Они программируются через 8-разрядную внешнюю шину, использующуюся как для передачи данных, так и для задания адреса регистра — режим переключается сменой уровня на специальном выводе микросхемы. Типичный цикл передачи значения: шина переключается в режим задания адреса, передаётся адрес, шина переключается в режим передачи данных, передаются данные.

Шесть регистров R0..R5 управляют частотой звука, генерируемой тремя основными каналами, с помощью задания значения делителя входной тактовой частоты. Делитель хранится в двух 8-разрядных регистрах для каждого из каналов, однако реальная разрядность счётчика-делителя — 12 разрядов, что даёт 4096 вариантов значения частоты звука.

Регистр R6 задаёт 5-разрядное значение периода для псевдослучайного генератора шума.

Регистр R7 представляет собой логический микшер, содержащий по два бита для каждого канала, в зависимости от которых к каналам подмешивается сигнал генератора шума, либо генератор огибающей. Также в регистре R7 находятся два бита управления портами ввода-вывода общего назначения.

Три регистра R8..R10 управляют громкостью трёх основных каналов (16 уровней), а также имеют бит разрешения использования огибающей.

Три регистра R11..R13 управляют частотой (два регистра, 16-разрядное значение) и формой (один регистр, 16 вариантов) сигнала генератора ADSR-подобной огибающей. В отличие от большинства систем, 8910 использует фиксированные значения времени для фаз плато и затухания, и повторяющуюся последовательность фаз атаки и спада. Для примера, генератор может постоянно повторять цикл атаки-спада, или наоборот, начиная с максимального уровня, постепенно понижая его, без фазы атаки.

Регистры R14 и R15 управляют состоянием входных-выходных линий портов ввода-вывода общего назначения.

Варианты исполнения

AY-3-8912, DIP28

Оригинальный кристалл 8910 имел три варианта исполнения.

AY-3-8910 имела два параллельных восьмиразрядных порта ввода-вывода общего назначения — A и B. Выполнена в 40-выводном корпусе (DIP40).

AY-3-8912 выполнена в 28-выводном корпусе (DIP28). Сигналы порта B не подводятся ко внешним выводам. Такое исполнение снижало стоимость микросхемы и её габариты, что сделало это исполнение наиболее популярным.

AY-3-8913 выполнена в 24-выводном корпусе (DIP24). Сигналы портов A и B не выведены наружу. По сравнению с 8912, габариты уменьшились несущественно, а функциональность снизилась, поэтому это исполнение получило наименьшее распространение.

Назначение выводов микросхемы YM2149 соответствует AY-3-8910, за исключением вывода 26, который включает внутренний делитель входной частоты вдвое, если на него подан низкий уровень. Если этот вывод никуда не подключён, микросхема работает так же, как AY-3-8910. Помимо встроенного делителя входной частоты, YM2149 имеет отличие в разрядности ЦАП огибающей — 5 бит вместо 4 (с логарифмической шкалой). Это создаёт небольшое отличие в тембре звучания, делая его немного более резким, однако позволяющим получить бо́льшую гибкость баса.

YMZ284-D выполнена в 16-выводном корпусе (DIP16). YMZ284-M выполнена в 16-выводном корпусе (SOIC16). Функционально и программно полностью совместим с AY-3-8910, AY-3-8912 и AY-3-8913. Отличительная особенность — малое количество выводов, упрощенный интерфейс, моно аудиовыход.

Microchip AY38910A выполнена в 40-выводном корпусе (DIP40). Полностью совместима с YAMAHA YM2149.

Microchip AY8930. Совместим с Microchip AY38910A. Может быть переключен в расширенный режим: не 4 а 8-битный тональный период, не 5 а 8-битный шумовой период, шум генерируется не жёстким LFSR-механизмом, а с дополнительными программируемыми AND и OR масками.

Микросхемы Windond WF19054 и Jile KC89C22 также являются клонами AY-3-8910.

Творческое использование

Хотя микросхема не имеет специальных возможностей для проигрывания оцифрованных звуков, оно может быть реализовано программно, с помощью использования ЦАП одного или нескольких каналов при запрещённой логическим микшером генерации тона и шума. Такой подход требует большего использования времени процессора, чем при использовании микросхем, специально созданных для воспроизведения цифрового звука (таких, как чип Paula в компьютере Amiga). Но, тем не менее, он широко использовался на таких платформах, как компьютер Atari ST, для воспроизведения цифровой музыки, и на Amstrad CPC для воспроизведения коротких звуковых эффектов в некоторых играх.

Используя ту же технику, но не отключая генерацию тона, возможно расширить возможности генерации различных тембров. В этом случае изменение выходного уровня ЦАП канала используется для модуляции основного тона другой частотой. Таким образом можно получить, например, три независимых амплитудных огибающих любой формы, или тембры, напоминающее звучание микросхемы ZX Spectrum, который не имеет аппаратных возможностей, подобных Atari ST.

В 2006 году два разработчика программ для компьютера MSX создали продвинутый энкодер, преобразующий wave-файлы в наиболее подходящие данные для каналов AY, используя алгоритм поиска Viterbi. Это позволило воспроизводить wave-файл с частотой дискретизации 44100 Герц на компьютере MSX двадцатитрёхлетней давности, с соотношением сигнал-шум выше чем у 8-разрядного ЦАП. Алгоритм поиска Viterbi очень ресурсоёмок, он не мог применяться в 80-х годах, так как в то время не существовало достаточно мощных компьютеров для выполнения такого преобразования.

Некоторые люди, в особенности пользователи компьютера ZX Spectrum, используют микросхему AY для создания музыки, в том числе и для концертных выступлений (см. раздел ссылок).

Список систем

Неполный список систем, в которых использовалась 8910 или её варианты. Не включает различные игровые автоматы, количество которых превышает тысячу.

Игровые приставки:


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "YM2149F" в других словарях:

  • AY-3-8910 — AY 3 8910A производства Microchip на плате компьютера Daewoo CPC 300E AY 3 8910  микросхема, являющаяся трёхканальным генератором звука (PSG, Programmable Sound G …   Википедия

  • Atari ST — Infobox computer Photo = Name = Atari ST (family) Type = Personal computer Released = 1985 Discontinued = 1993 Processor = Motorola 68000 @ 8 MHz Memory = 512 kilobytes (512×210 bytes) to 4 megabytes (4×220 bytes) OS = Atari TOSThe Atari ST is a… …   Wikipedia

  • Yamaha YM2612 — The YM2612, aka OPN2, is a six channel sound chip developed by Yamaha. It belongs to Yamaha s OPN family of FM synthesis chips used in several game and computer systems. Developed as a stripped down version of the YM2608, it lacks its larger… …   Wikipedia

  • Yamaha YM3812 — An audio sample of music written for and played on YM3812 The Yamaha YM3812 also known as the OPL2 (OPL is an acronym for FM Operator Type L) is a sound chip (i.e. int …   Wikipedia

  • Yamaha YMF262 — (year 1994) The Yamaha YMF262, also known as the OPL3 (OPL is an acronym for FM Operator Type L), is an FM synthesis sound chip. It is an improved version of the Yamaha YM3812 (OPL2), adding the following features: twice as many channels (18… …   Wikipedia

  • Yamaha YM2413 — The YM2413, aka OPLL, is a cost reduced FM synthesis sound chip manufactured by Yamaha Corporation and based on their YM3812 (OPL2). To make the chip cheaper to manufacture, many of the internal registers were removed. The result of this is that… …   Wikipedia

  • Atari TT030 — Infobox computer Photo = Type = Personal computer Released = 1990 Discontinued = 1993 Processor = Motorola 68030 32MHz Memory = 2/16 MB OS = Atari TOS 3.0xThe Atari TT030 is a 32 bit version of the 16/32 bit Atari ST family.HistoryAtari… …   Wikipedia

  • Пентагон (компьютер) — У этого термина существуют и другие значения, см. Пентагон (значения). Пентагон (англ. Pentagon)  популярный на территории бывшего СССР домашний персональный компьютер, представляет собой кустарно изготовленный клон компьютера ZX… …   Википедия

  • Микросхемы звукогенераторов — Микросхемы звукогенераторов  специализированные микросхемы для генерации звука. Они могут использоваться для воспроизведения звуковых эффектов и синтезированной музыки (см. chiptune) в компьютерах, игровых системах (консолях, автоматах) и… …   Википедия

  • Клоны ZX Spectrum — Содержание 1 Южная Америка 2 Европа 3 СССР/Россия/СНГ …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»