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:

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

• α)

  SOUND reg, data

• β)

  OUT &HA0,reg:OUT &HA1,data

Пример 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 машинных кодах (данные приведены для канала A):

Пример 2. Программа, позволяющая прочесть данные из звукогенератора и проверить приведённую 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

(Данный раздел написан А.Н.Никитиным)

Существует несколько вариантов реализации фонового сопровождения программы. Вспомним один из рутинных вариантов воплощения фонового музыкального сопровождения. Зная, что длительность нот намного превышает время выполнения процессором арифметических операций, можно установить соответствие между музыкальной длительностью и определенным количеством арифметических операций, выполняемых процессором. Далее остается последовательно вставлять музыкальные фрагменты (их длина, разумеется, должна быть ограничена 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.