Мы уже говорили о возможностях работы с Программируемым Звуковым Генератором — PSG. Здесь мы расскажем Вам о работе с PSG при программировании в машинных кодах.

Вначале кратко повторим основные сведения.

Назначение регистров PSG Вы легко вспомните, если взгляните на таблицу:

Звуки бывают двух типов, которые мы назовем «звук» и «шум». За сочетание звучания «звука» и «шума» отвечает 7-й регистр PSG:

   бит 7 бит 6   бит 5    бит 4    бит 3    бит 2    бит 1    бит 0
  ┌─────┬─────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┬────────┐
  │  ∗  │  ∗  │ канал C│ канал B│ канал A│ канал C│ канал B│ канал A│
  └──▲──┴──▲──┴───▲────┴───▲────┴────▲───┴───▲────┴────▲───┴────▲───┘
     │     │      │        │         │       │         │        │
  Не используются └─── Выбор"шума"───┘       └── Выбор"звука" ──┘

Частота звучания «звука» из некоторого канала (A,B или C) определяется по следующей формуле:

1789772.5 Гц
──────────── = значение в регистрах для канала A, B или C
 16·частота

По той же формуле вычисляется частота звучания «шума»(значение берется из регистра с номером 6).

Период волны определяется по следующей формуле:

 1789772.5 Гц
───────────── = значение в регистрах 11 и 12.
  256·период

Работа звукового генератора поддерживается процессором через порты ввода–вывода со следующими адресами:

           ┌──────┬───────────────────────────────────────┐
           │ Порт │          Н а з н а ч е н и е          │
           ├──────┼───────────────────────────────────────┤
           │  A0h │ Номер регистра PSG для записи числа   │
           │  A1h │ Число для записи в отмеченный регистр │
           │  A2h │ Последнее число, записанное в PSG     │
           └──────┴───────────────────────────────────────┘

Существует два способа записи чисел в PSG средствами языка MSX-BASIC:

 α) SOUND reg, data
 β) OUT &HA0,reg:OUT &HA1,data
 П р и м е р 1.  Программа в машинных кодах, записывающая число  254  в
 ─────────────   звуко-генератор (в регистр 0).
 10 CLEAR 200,&HF000:DEFUSR=&HF000
 20 DATA 3E,00 :' LD  A,0
 30 DATA D3,A0 :' OUT (A0h),A
 40 DATA 3E,FE :' LD  A,FEh
 50 DATA D3,A1 :' OUT (A1h),A
 60 DATA C9    :' RET
 70 DATA RET
 80 READ Z$
 90 IF Z$="RET" THEN 110
 100 POKE &HF000+T,VAL("&h"+Z$):T=T+1:GOTO 80
 110 A=USR(A)
 Следующая таблица поможет Вам при моделировании оператора  PLAY  в ма-

шинных кодах (данные приведены для канала A):

     ┌───────┬────┬─────┬─────┐     ┌───────┬────┬─────┬─────┐
     │Октава │Нота│Рег.0│Рег.1│     │Октава │Нота│Рег.0│Рег.1│
     ├───────┼────┼─────┼─────┤     ├───────┼────┼─────┼─────┤
     │       │ C  │  93 │ 13  │     │       │ C  │ 214 │  0  │
     │  O1   │ C# │ 156 │ 12  │     │  O5   │ C# │ 202 │  0  │
     │       │ D  │ 231 │ 11  │     │       │ D  │ 190 │  0  │
     │(контр-│ D# │  60 │ 11  │     │ (вто- │ D# │ 180 │  0  │
     │октава)│ E  │ 155 │ 10  │     │  рая) │ E  │ 170 │  0  │
     │       │ F  │   2 │ 10  │     │       │ F  │ 160 │  0  │
     │       │ F# │ 115 │  9  │     │       │ F# │ 151 │  0  │
     │       │ G  │ 235 │  8  │     │       │ G  │ 143 │  0  │
     │       │ G# │ 107 │  8  │     │       │ G# │ 135 │  0  │
     │       │ A  │ 242 │  7  │     │       │ A  │ 127 │  0  │
     │       │ A# │ 128 │  7  │     │       │ A# │ 120 │  0  │
     │       │ B  │  20 │  7  │     │       │ B  │ 113 │  0  │
     ├───────┼────┼─────┼─────┤     ├───────┼────┼─────┼─────┤
     │       │ C  │ 175 │  6  │     │       │ C  │ 107 │  0  │
     │  O2   │ C# │  78 │  6  │     │  O6   │ C# │ 101 │  0  │
     │       │ D  │ 244 │  5  │     │       │ D  │  95 │  0  │
     │ (боль-│ D# │ 158 │  5  │     │ (тре- │ D# │  90 │  0  │
     │  шая) │ E  │  78 │  5  │     │  тья) │ E  │  85 │  0  │
     │       │ F  │   1 │  5  │     │       │ F  │  80 │  0  │
     │       │ F# │ 186 │  4  │     │       │ F# │  76 │  0  │
     │       │ G  │ 118 │  4  │     │       │ G  │  71 │  0  │
     │       │ G# │  54 │  4  │     │       │ G# │  67 │  0  │
     │       │ A  │ 249 │  3  │     │       │ A  │  64 │  0  │
     │       │ A# │ 192 │  3  │     │       │ A# │  60 │  0  │
     │       │ B  │ 138 │  3  │     │       │ B  │  57 │  0  │
     ├───────┼────┼─────┼─────┤     ├───────┼────┼─────┼─────┤
     │       │ C  │  87 │  3  │     │       │ C  │  53 │  0  │
     │  O3   │ C# │  39 │  3  │     │  O7   │ C# │  50 │  0  │
     │       │ D  │ 250 │  2  │     │       │ D  │  48 │  0  │
     │(малая)│ D# │ 207 │  2  │     │ (чет- │ D# │  45 │  0  │
     │       │ E  │ 167 │  2  │     │  вер- │ E  │  42 │  0  │
     │       │ F  │ 129 │  2  │     │  тая) │ F  │  40 │  0  │
     │       │ F# │  93 │  2  │     │       │ F# │  38 │  0  │
     │       │ G  │  59 │  2  │     │       │ G  │  36 │  0  │
     │       │ G# │  27 │  2  │     │       │ G# │  34 │  0  │
     │       │ A  │ 253 │  1  │     │       │ A  │  32 │  0  │
     │       │ A# │ 224 │  1  │     │       │ A# │  30 │  0  │
     │       │ B  │ 197 │  1  │     │       │ B  │  28 │  0  │
     ├───────┼────┼─────┼─────┤     ├───────┼────┼─────┼─────┤
     │       │ C  │ 172 │  1  │     │       │ C  │  27 │  0  │
     │  O4   │ C# │ 148 │  1  │     │  O8   │ C# │  25 │  0  │
     │       │ D  │ 125 │  1  │     │       │ D  │  24 │  0  │
     │ (пер- │ D# │ 104 │  1  │     │(пятая)│ D# │  22 │  0  │
     │  вая) │ E  │  83 │  1  │     │       │ E  │  21 │  0  │
     │       │ F  │  64 │  1  │     │       │ F  │  20 │  0  │
     │       │ F# │  46 │  1  │     │       │ F# │  19 │  0  │
     │       │ G  │  29 │  1  │     │       │ G  │  18 │  0  │
     │       │ G# │  13 │  1  │     │       │ G# │  17 │  0  │
     │       │ A  │ 254 │  0  │     │       │ A  │  16 │  0  │
     │       │ A# │ 240 │  0  │     │       │ A# │  15 │  0  │
     │       │ B  │ 227 │  0  │     │       │ B  │  14 │  0  │
     └───────┴────┴─────┴─────┘     ├───────┼────┼─────┼─────┤
                                    │(шестая)  - │  13 │  0  │
                                    └───────┴────┴─────┴─────┘

 П р и м е р 2.  Программа, позволяющая прочесть данные  из звукогенера-
 ──────────────  тора и проверить приведенную таблицу.
 10 CLEAR 200,&HF000:DEFUSR=&HF000
 20 DATA CD,1F,52       :'CALL 521F ;
 30 DATA CD,96,00       :'CALL 0096 ; Чтение числа из PSG
 40 DATA 26,00          :'LD   H,0  ;
 50 DATA 6F             :'LD   L,A  ;
 60 DATA C3,99,2F,"RET" :'JP   2F99 ;
 70 READ Z$
 80 IF Z$="RET" THEN 100
 90 POKE &HF000+T,VAL("&h"+Z$):T=T+1:GOTO 70
 100 PLAY "O4 C#"
 110 PRINT USR(0);USR(1) 'Читаем содержимое 0-го и 1-го регистров

   Ф о н о в о е  м у з ы к а л ь н о е  с о п р о в о ж д е н и е

\fc

               (Данный раздел написан А.Н.Никитиным)

\f-c-

 Существует несколько вариантов реализации фонового  сопровождения  про-

граммы. Вспомним один из рутинных вариантов воплощения фонового музыкаль- ного сопровождения. Зная, что длительность нот намного превышает время вы- полнения процессором арифметических операций, можно установить соответст- вие между музыкальной длительностью и определенным количеством арифмети- ческих операций, выполняемых процессором. Далее остается последовательно вставлять музыкальные фрагменты (их длина, разумеется, должна быть ограни- чена настолько,чтобы программа не «зависала»!) между операторами основной программы. Ясно, что такой способ вызывает массу неудобств: значительно усложняется редактирование программы, программирование требует огромных затрат времени и труда, об универсальности программы не может быть и речи.

 Предлогаемый нами алгоритм реализации фонового музыкального сопровожде-

ния полностью и с к л ю ч а е т перечисленные неудобства!

 Расскажем Вам идею алгоритма. Во время работы процессор совершает  мас-

кируемые прерывания частотой 5О Гц и опрашивает область ловушек (hooks),а точнее происходят обращения (CALL …) по адресам FD9Ah, FD9Fh. Напомним Вам, что эти прерывания разрешаются командой ассемблера EI, а запрещаются командой DI. Начальный адрес Таблицы ловушек - &hFD9A. По этому адресу си- стемной области хранится подпрограмма перехода на программу сетевого обме- на у компьютеров серии MSX-2 и число &HC9(машинный код команды RET) у ком- пьютеров серии MSX-1, поэтому при обращении к данной ловушке либо из под- программы обработки прерываний (которая расположена по адресу 0038h),либо из Вашей программы означает мгновенный возврат в основную программу (если MSX-2 не ведет «сетевой диалог»).

 Если по адресу FD9Ah "положить" подпрограмму:
                      RST    30h
                      DEFB   N_slot
                      DEFW   Adres
                      RET           ,

где N_slot - это номер слота, в котором будет расположена Ваша программа, а Adres - это адрес Вашей подпрограммы обработки прерываний, то 50 раз в секунду управление будет передаваться Вашей подпрограмме, в которой можно управлять музыкой, печатью, графикой или опрашивать клавиатуру.

 Вообще говоря,число 50 не очень удобно для точного отсчета музыкальной

длительности (так как 50 не делится на 8, 16, 32; в этом смысле идеальным было бы число 64), но при сравнении длительностей между собой (а не с мет- рономом) искажение звука практически незаметно.

 Структура музыкальной подпрограммы довольно проста: она должна  обраба-

тывать данные и управлять музыкальными очередями. Вся сложность состоит в том, чтобы построить такую структуру музыкальных данных, которая удовлет- воряла бы следующим требованиям: объем данных должен быть минимальным,воз- можности управления музыкальным генератором должны быть большими, должны присутствовать элементы программирования (циклы,переходы и т.д.), должно выполняться большинство музыкальных выражений (Legato, Staccato и т.д.).

 В предложенном ниже описании структуры музыкальных данных, мы  постара-

лись удовлетворить лишь части названных требований.Структура данных очень напоминает стандарт MIDI-интерфейса(Musical Instrument Digital Interface).

 Порядок размещения данных в очереди следующий:
      <Команда>,{Данное},{Данное},<Команда>,{Данное},{Данное},...

Следует отметить, что {Данное} может быть опущено.

 Приведем описание команд и данных.

К о м а н д а 0. Установка частоты (высоты) звучания:

 1 полубайт - команда 00 ; 2 полубайт - номер ноты 1÷12.

К о м а н д а 1. Микширование (регистр 7 PSG,по умолчанию - &hb10111000):

 1 полубайт - команда 01 , 2 полубайт - формальный ,
 следующий байт - байт состояния (структура аналогична структуре данных,

находящихся в регистре 7):

          &b10 ∗∗∗ ∗∗∗
               ▲▲▲ ▲▲▲
               │││ │││
               cba cba - номера каналов
               Шум Сигнал

К о м а н д а 2. Установка темпа воспроизведения (по умолчанию - 1):

 1 полубайт - команда 02 ; 2 полубайт - данное (1÷2).

К о м а н д а 3. Установка амплитуды звучания (по умолчанию - 8):

 1 полубайт - команда 03,
 2 полубайт - данное  (0÷15) (амплитуда = данное + 1).

К о м а н д а 4. Установка частоты шума (по умолчанию - 20):

 1 полубайт - команда 04,
 2 полубайт - данное (1÷15, частота = данное·2).

К о м а н д а 5. Установка формы волны (пакета):

 1 полубайт - команда 05 , 2 полубайт - данное (1÷15).

К о м а н д а 6. Установка значения для 11 регистра PSG(по умолчанию-100)

 1 полубайт - команда 06,
 2 полубайт - данное (0÷15, значение = данное · 10).

К о м а н д а 7. Установка значения для 12 регистра PSG(по умолчанию-10):

 1 полубайт - команда 07, 2 полубайт - данное (0÷15, значение=данное·2).

К о м а н д а 8. Установка текущей длительности звучания:

 1 полубайт - команда 08, 2 полубайт - данное (1÷15),
   где  1 - целая с точкой,  2 - целая, 3 - половинная с точкой,
        4 - половинная, 5 - четвертная с точкой, 6 - четвертная,
        7 - восьмая с точкой, 8 - восьмая, 9 - шестнадцатая с точкой,
       10 - шестнадцатая, 11 - тридцатьвторая с точкой,
       12 - тридцатьвторая.

К о м а н д а 9. Пауза:

 1 полубайт - команда 09, 2 полубайт - формальный.

К о м а н д а 10. Переход (CALL или JUMP) по адресу данных

 1 полубайт - команда 10 , 2 полубайт - формальный, следующие два байта-
 относительный адрес данных от расположения всех музыкальных данных.

К о м а н д а 11. Возврат из подпрограммы (адреса хранятся «у себя»)

                Возвращаться можно сколь угодно раз (ибо это не стек)!
 1 полубайт - команда 11 , 2 полубайт - формальный.

К о м а н д а 12. Стоп, выключить канал:

 1 полубайт - команда 12, 2 полубайт - формальный.

К о м а н д а 13. Установка текущей октавы:

 1 полубайт - команда 13, 2 полубайт - номер октавы (1,2,3,...,8).

К о м а н д а 14. Прием игры (Staccato, Legato):

 1 полубайт - команда 14,
 2 полубайт - 1, если Staccato и 0, если Legato.
 Заметим, что числа от 2 до 15 могут выражать и другие приемы игры!

К о м а н д а 15. Резервная:

 1 полубайт - команда 15, 2 полубайт - ... (можно использовать как пере-
 дачу других команд, т.е. 15-я команда становится  п р е ф и к с н о й).
 Таким образом, Ваша подпрограмма должна распознавать номер команды, ис-

полнять ее, исходя из параметров, следующих за командой и помещать указа- тель данных на следующую команду. Если Вы желаете увеличить музыкальные возможности программы,а команд (в полубайт можно поместить число от 0 до 15) не хватает, то необходимо выделить префиксную команду (например, 15-ю, так как она резервная)и теперь порядок размещения данных в очереди станет следующим: <Команда>,<Команда>,{данное},{данное},…

             <Команда>,<Команда>,{данное},{данное},...
 Кроме аппаратной реализации фонового музыкального сопровождения,сущест-

вует и программная. Вся прелесть аппаратной реализации в том, что уменьше- ние длительности нот происходит в режиме реального времени.Программно мож- но запараллелить многие процессы (в том числе и музыку):

             Process:  CALL   ...
                       CALL   Music
                       CALL   ...
                       JR     Process      ,

но дело в том, что тактовая частота процесора гораздо выше, чем частота маскируемых прерываний и без задержки (которая очень часто просто не нужна) казалось бы не обойтись. Н о в ы х о д е с т ь!

 Маскируемые прерывания оставляют след  в  области системных переменных,

и этим можно воспользоваться. Ячейка с адресом 0FC9Eh (Jiffy) хранит этот след. Содержимое Jiffy (2 байта) при каждом новом прерывании увеличивает- ся на единицу, а значит, момент нового «тика» (это выражение произошло из принципа работы подпрограммы часов компьютера)всегда можно регистрировать. </code>

В Приложении приведена программа обработки музыкальных очередей, написанная на ассемблере Z80 для компьютера MSX-2.