Общий инструмент AY-3-8910

Микросхема AY-3-8910 ДИП 40

AY-3-8910 штамп

AY -3-8910 — это 3-голосный программируемый звуковой генератор (PSG), разработанный компанией General Instrument (GI) в 1978 году первоначально для использования с их 16-битным CP1610 или одним из PIC микрокомпьютеров серии 8-битных 1650 . AY-3-8910 и его варианты использовались во многих аркадных играх от Konami - Gyruss содержит пять Bally - и автоматы для игры в пинбол , а также является звуковым чипом в Intellivision и Vectrex игровых консолях , а также в домашних компьютерах Amstrad CPC , Oric-1 , Color Genie , Elektor TV Games Computer , MSX , Tiki 100 и более поздних версиях ZX Spectrum . Он также использовался в звуковых картах Mockingboard и Cricket для Apple II и в речевом/звуковом картридже. для цветного компьютера TRS-80 .

После выделения GI компании Microchip Technology в 1987 году чип в течение нескольких лет продавался под брендом Microchip. Он также производился по лицензии Yamaha (с выбираемым контактом делителя тактовой частоты и таблицей огибающих громкости с двойным разрешением и двойной скоростью) как YM2149F ; Atari ST использует эту версию. Он дает результаты, очень похожие на Texas Instruments SN76489 , и был на рынке аналогичный период.

Чипы больше не производятся, но функционально идентичные клоны все еще находятся в активном производстве. Неофициальное описание VHDL находится в свободном доступе для использования с FPGA .

Описание

AY-3-8910 — это простой конечный автомат . Его состояние из шестнадцати 8-битных регистров программируется по 8-битной шине (используется как для адресации, так и для данных) путем переключения одного из внешних контактов. Например, типичный цикл настройки переводит шину в «режим адреса» для выбора регистра, а затем переключает в «режим данных» для установки содержимого этого регистра. Эта шина была изначально реализована на собственных процессорах GI, но ее пришлось воссоздавать с помощью связующей логики или с помощью дополнительного интерфейсного адаптера, такого как MOS Technology 6522, когда чип использовался с гораздо более распространенной MOS Technology 6502 или Zilog Z80. процессоры.

Шесть регистров контролируют высоту звука в трех основных каналах. Генерируемая длина волны хранится в двух 8-битных регистрах, выделенных для каждого канала, но по другим причинам это значение ограничено 12 битами, всего 4095 (значение регистра используется как делитель частоты , а 0 рассматривается как 1) разные высоты. Другой регистр управляет периодом генератора псевдослучайного шума (всего 31 различное время цикла), а другой управляет смешиванием этого шума в три основных канала.

Громкость канала контролируется тремя дополнительными регистрами или путем включения или выключения на них дополнительных элементов управления огибающей. Наконец, последние три регистра управляют временем контроллера огибающей , устанавливая тип огибающей и время цикла огибающей. Всего имеется восемь типов конвертов, включая пилообразную или треугольную форму, начиная с максимума или минимума. Форму также можно настроить на повторение для эффекта цикличности. Всего можно установить 65535 различных времен цикла. Поскольку для всех трех каналов используется только один конверт, многие программисты проигнорировали его и запрограммировали свои собственные контроллеры конверта в программном обеспечении (непосредственно управляя громкостью). Хорошо известный трюк заключался в том, чтобы запустить аппаратную огибающую с частотой цикла выше 20 Гц для получения пилообразных или треугольных волн, похожих на басовые звуки.

Хотя регистров всего 16, при выборе регистра четыре старших бита 8-битной шины должны быть установлены на заводское значение «0000». Неправильная установка битов MSB приводит к тому, что микросхема игнорирует изменение регистра. GI принимала заказы на индивидуальные биты MSB (заводские настройки отличные от «0000»). Чипы, изготовленные с настраиваемыми битами регистра MSB, позволяют одному и тому же процессору управлять более чем одним чипом AY на одной шине (например, TurboSound для ZX Spectrum). На вторичном рынке имеется множество микросхем «новых старых запасов» (NOS), в которых на заводе установлено значение бита MSB, отличное от «0000». Значение, отличное от «0000», может вызвать серьезные проблемы при разработке для проектировщиков и специалистов по ремонту. Программное обеспечение должно быть написано для определения правильного значения старших битов на любом конкретном чипе. Кроме того, необходимо изменить программное обеспечение или добавить аппаратное обеспечение, чтобы можно было использовать эти микросхемы со старшим битом с заводской установкой вместо микросхем по умолчанию «0000».

AY-3-8910 генерирует тональные сигналы с основными частотами до 125 кГц (входная тактовая частота 4 МГц или 6 МГц для YM2149F), что значительно превышает диапазон человеческого слуха и находится в ультразвуковом диапазоне. Наличие ультразвуковых значений является следствием конструкции делителя частоты; для того, чтобы иметь адекватное разрешение на слышимых частотах, необходимо, чтобы общая тактовая частота (и, следовательно, выходной сигнал при малых делителях) была значительно выше слышимого диапазона. Только делители меньше 5 дают полностью ультразвуковые выходные частоты. Частоты, эквивалентные верхней октаве фортепианной клавиатуры, могут быть определены с достаточной точностью по сравнению с принятыми значениями нот для ровной гаммы, с точностью почти до 1 Гц в диапазоне A440 и еще точнее на более низких тонах. Несмотря на высокую максимальную частоту, возможность разделить эту цифру на 4096 означает, что самая низкая непосредственно определяемая выходная частота составляет 30,6 Гц, что примерно равно B0, третьей самой низкой ноте на обычном 88-клавишном фортепиано и столь же хорошей, как дозвуковая для повседневного динамика. системы. По сути, чип способен воспроизводить приличную музыкальную продукцию на всех разумных частотах, встречающихся в большинстве композиций.

Напротив, делители частоты SN76489 имеют точность всего 10 бит. Имея ту же базовую частоту 125 кГц, теоретически ему не хватает двух нижних октав PSG. Чтобы обойти эту проблему, SN76489 воспроизводит тон-генераторы на одну октаву ниже расчетной частоты, что дает ему на одну октаву меньше в басах и на одну октаву меньше в верхних частотах по сравнению с PSG.

Варианты

Микросхема AY-3-8912, 28-контактный DIP-корпус с винтом для шкалы в корпусе компьютера.

Чип YM2149F, 40-контактный DIP-корпус

Кремниевый чип 8910 продавался в трех разных упаковках.

AY -3-8910 имеет два 8-битных параллельных порта ввода-вывода общего назначения , A и B, которые доступны в одноименном 40-контактном корпусе.

AY -3-8912 — это та же самая микросхема в 28-контактном корпусе, при этом параллельный порт B просто не подключен ни к каким контактам. Пакеты меньшего размера экономят деньги и место на плате. Модель 8912 была наиболее широко используемым вариантом.

AY -3-8913 — это та же микросхема в 24-контактном корпусе, причем оба параллельных порта не подключены. Некоторые пользователи считали, что небольшое уменьшение количества контактов по сравнению с 8912 сделало его менее интересным; однако регистры ввода-вывода редко использовались разработчиками, поэтому GI создала эту полнофункциональную 24-контактную альтернативу и выпустила ее примерно через 6 месяцев после чипов 8910 и 8912. Цель заключалась в том, чтобы упростить проектировщику и уменьшить занимаемую площадь на печатной плате.

Микросхема Yamaha YM2149F SSG (программно-управляемый звуковой генератор) имеет ту же распиновку, что и AY-3-8910, с той незначительной разницей, что вывод 26 может уменьшить вдвое тактовую частоту, если вытянуть его на низкий уровень. Если его оставить неподключенным, как это было бы при замене микросхемы AY-3-8910, внутренний резистор поднимет вывод на высокий уровень, поэтому основная тактовая частота не уменьшится вдвое.

Yamaha YM3439 — это CMOS-версия YM2149F. Он доступен в двух корпусах: 40-контактный DIP (YM3439-D) и 44-контактный QFP (YM3439-F).

Yamaha YMZ294 — один из новейших вариантов YM2149, но в 18-контактном корпусе. Не имеет параллельных портов и имеет только один звуковой выход со микшированием трех каналов.

Yamaha YMZ284 — это еще меньшая версия YM2149 в 16-контактном корпусе. По сути, это YMZ294 без контакта выбора 4/6 МГц и контакта /TEST.

Yamaha YMZ285 имеет 28-контактный корпус и встроенный PCM. Не имеет параллельных портов и имеет два звуковых выхода: один со микшированием трех каналов SSG, другой с выходом PCM.

Toshiba T7766A — совместимый чип с той же распиновкой, что и AY-3-8910, который использовался в некоторых MSX моделях .

Winbond имеют ту же распиновку , WF19054 , JFC 95101 и File KC89C72 что и AY-3-8910, а также на 100% совместимы по программному обеспечению. Они все еще производятся и используются на многих игровых автоматах .

AY -3-8914 имеет ту же распиновку и тот же 40-контактный корпус, что и AY-3-8910 , за исключением того, что регистры управления на чипе перетасованы, и «ожидаемый вход» на выводе A9 может быть другой. Он использовался в Mattel от консоли Intellivision и компьютере Aquarius .

AY -3-8930 , также известный как AY8930 , представляет собой улучшенную, но в основном обратно совместимую версию AY -3-8910 . Функция вывода BC2 изменена (он игнорируется и принимается равным 0 независимо от состояния вывода), в остальном распиновка такая же, как у AY-3-8910 . В этом варианте чипа добавлен ряд существенных улучшений, таких как отдельные конверты для трех каналов (в отличие от одного общего конверта), переменные рабочие циклы, больше бит точности для частоты нот, громкости и частоты огибающей, а также гораздо более настраиваемый генератор шума. Он использовался на звуковой карте Covox Sound Master для IBM-PC. Очень немногие игры использовали эти преимущества помимо обычных функций AY-3-8910 . Этот чип мог быть произведен только компанией Microchip Technology .

Сопутствующие фишки

Yamaha использовала ядро ​​YM2149 для производства целого семейства музыкальных чипов , которые использовались в мобильных телефонах, домашних компьютерах, домашних и аркадных игровых системах и т. д. Например, YM2203 (также известный как OPN) по сути представляет собой YM2149 с FM-синтезом. добавлен, а также его гораздо более продвинутые преемники: YM2608 (также известный как OPNA), который сохранил все предыдущие функции и значительно расширил их, YM2610 (OPNB), который добавил другие функции и сохранил звуковые каналы YM2149, но не I. /O и YM2612 ( также известный как OPN2), в котором добавлены некоторые функции, но удалены все остальные, включая звуковые каналы YM2149 и порты ввода-вывода.

Использование

Аркадные игры

• 1942
• Амидар
• Муравьед
• Хотя
• Бомба Джек
• БургерТайм
• Логово Дракона
• Действие лифта
• Фроггер
• Извилина
• Кенгуру
• Чемпион по каратэ
• Лунный патруль
• Омега Гонка
• Поян
• Попай
• Рок-н-Роуп
• Схватка
• Супер Змея
• Пловец
• Пилот времени
• Tutankham
• Система MCR Bally Midway
  • Диски Трона
  • Пинать
  • Сатанинская лощина
  • Охотник за шпионами
  • Таппер
  • Древесина
  • Трон
• Кассетная система DECO

Домашнее оборудование

• Амстрад КПК (GI AY-3-8912 / Микрочип AY38912/P)
• Amstrad GX4000 (Микрочип AY38912/P)
• Атари СТ (Ямаха YM2149F)
• Банкомат (компьютер) - постсоветские клоны ZX Spectrum
• CCE MC-1000 (GI AY-3-8910)
• Fujitsu FM-7 (GI AY-3-8910 во всех моделях, кроме FM77AV / Yamaha OPN в FM77AV)
• Цветной Джинн (GI AY-3-8910)
• Elektor TV Игры Компьютер
• Интелливидение (GI AY-3-8914)
• MSX
• NEC PC-8801 (Yamaha OPN, модели PC8801mkII SR и новее. / Yamaha OPNA, модели PC8801 FA и новее.)
• NEC PC-9801 (Yamaha OPN/OPNA (некоторые модели), Звуковые карты: PC-9801-26, PC-9801-86, Sound Blaster 16 (дополнительный разъем) и др.)
• Любой-1
• Sharp X1 (GI AY-3-8910 / Yamaha YM2149F)
• Sunsoft 5B (YM2149F и дополнительный звуковой чип в игре Gimmick для Famicom! )
• Timex Sinclair 2068 (GI AY-3-8912)
• Вектрекс (GI AY-3-8912)
• ZX Spectrum 128/+2/+3 (GI AY-3-8912)
• Звуковая карта Cricket для Apple II — Echo Plus с двумя AY-3-8910
• Mockingboard Звуковая карта для Apple II
• Мини-расширитель для Mattel Aquarius
• Речевой/звуковой картридж для цветного компьютера TRS-80
• Электроника БК (как популярное дополнение на вторичном рынке среди энтузиастов и некоторых продавцов)

Пинбол

• Флэш Гордон
• Граница
• Хот-доггин
• Мистик
• Нитро шейкер
• Роллинг Стоунз (Балли)
• Скейтбол
• Серебряная мания
• Космические захватчики
• Викинг
• Ксенон
• Французская компанияная игра : Папийон, Ле Кинг, Олимпийские игры.

Внешние ссылки

• AY-3-8914, AY-3-8916 и AY-3-8917
• Каталог данных по микроэлектронике General Instruments, 1978 г.
• AY Музыка и аудио в Curlie
• ST SOUND, Прослушивание микросхемы AY-3-8910
• Домашняя страница AY-3-8910, AY-3-8912 и YM2149 (эмулятор чипа AY для Win32, большой архив музыки AY
• Блог доктора Стэка ван Хэя (на немецком языке) Огромное микроскопическое изображение кристалла и функциональных блоков AY-3-8910.
• реализация ПЛИС
• Фонд сохранения музыки видеоигр AY-3-8910
• AY-3-8910 против YM2149F
• Баллас Дж. А., Хьюстон Дж. Оценка чипа звукового генератора: AY 3-8910. Методы исследования поведения, инструменты и компьютеры 16 , 282–284 (1984).