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): </code>

   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.

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