Programarea plăcii de sunet

Adrian Monea

Porturile chip-ului DSP al plăcii SoundBlaster

Chip-ul DSP (Digital Sound Processor) este programat prin intermediul a patru porturi determinate de setarea adresei de bază a plăcii de sunet:

RESET: $2x6

READ DATA: $2xA

WRITE COMMAND/DATA output

WRITE BUFFER STATUS input $2xC

DATA AVAILABLE $2xE

Unde:

x = 1 Ţ adresa de bază a plăcii este setată la $210

x = 2 Ţ adresa de bază a plăcii este setată la $220

...

x = 6 Ţ adresa de bază a plăcii este setată la $260

Resetarea DSP-ului

Înainte de a fi programat, DSP-ul trebuie resetat. Acest lucru se face conform următoarei proceduri:

1) Se scrie valoarea 1 în portul de RESET ($2x6)

2) Se aşteaptă 3 microsecunde

3) Se scrie valoarea 0 în portul de RESET ($2x6)

4) Se citeşte octetul de la portul de date disponibile ($2xE) până când bitul 7 este 1

5) Se citeşte octetul de la portul de citire date ($2xA) până când valoarea acestuia este $AA.

DSP-ul are nevoie în mod normal de aproximativ 100 de microsecunde pentru a se reseta. Dacă nu se resetează într-un timp rezonabil (să zicem 200 de microsecunde) atunci a apărut o eroare (este foarte probabil să se fi folosit o adresă I/O incorectă).

Scrierea în DSP

O valoare poate fi scrisă în DSP astfel:

1) Se citeşte portul WRITE BUFFER STATUS ($2xC) până când bitul 7 este 0

2) Se scrie valoarea în portul WRITE COMMAND/DATA ($2xC)

Citirea din DSP:

O valoare poate fi citită din DSP astfel:

1) Se citeşte valoarea din portul DATA AVAILABLE ($2xE) până când bitul 7 este 1

2) Se citeşte valoarea din portul READ DATA ($2xA)

Activarea difuzoarelor şi controlul DMA-ului

Difuzoarele şi DMA-ul se controlează scriind unul din următorii octeţi în DSP:

Valoare Descriere

$D0 Opreşte DMA-ul

$D1 Activează difuzoarele

$D3 Dezactivează difuzoarele

$D4 Reporneşte DMA-ul

Despre DMA vom discuta în rândurile ce urmează. Comenzile DMA de mai jos pot fi folosite pentru a opri melodia în timpul redării acesteia.

Scrierea în DAC

DAC-ul (Digital to Analog Converter) este partea plăcii de sunet responsabilă cu convertirea unui număr (de la 0 la 255) într-un nivel de sunet. Pentru a genera o undă de sunet pătrată la volum maxim (de exemplu) se pot scrie alternativ valori de 0 şi 255 în DAC.

Pentru programarea DAC-ului în mod direct programul principal trebuie să seteze valoarea dorită în DAC. În mod direct DAC-ul nu poate fi programat decât pe 8 biţi. Pentru a seta nivelul DAC-ului trebuie scrisă valoarea $10 în DSP urmată de numărul dorit (0-255). Evident, dacă difuzoarele nu au fost activate, nu se va auzi nici un sunet. În programarea în mod direct programul este responsabil de sincronizarea eşantioanelor digitale reproduse de placă. În mod tipic un program care foloseşte DAC-ul în mod direct reprogramează întreruperea de timer a calculatorului pentru a sincroniza eşantioanele necesare redării unei melodii.

DAC-ul poate fi de asemenea programat să accepte valori trimise lui prin controlerul DMA (Direct Memory Access). Programarea DMA-ului este complexă şi de aceea în acest articol nu poate fi tratată exhaustiv. Vom aborda totuşi câteva aspecte legate de DMA. Cel mai important lucru care nu trebuie uitat în legătură cu controlerul DMA este că acesta nu poate transfera date care se întind pe mai multe pagini de memorie. Dacă datele ce se doresc a fi transferate depăşesc în dimensiune o pagină de memorie ele vor trebui transferate în memorie pe bucăţi, câte o pagină pe transfer.

Setarea frecvenţei de redare pentru transferul DMA este făcută scriind valoarea $40 în DSP urmată de TIME_CONSTANT, unde TIME_CONSTANT=256-1000000/frecvenţă.

ADPCM este un acronim pentru Adaptive Pulse Code Modulation, o tehnică pentru compresia de sunet în care se stochează diferenţa dintre eşantioanele consecutive şi nu valorile propriu-zise ale acestora. În modurile cu octeţi de referinţă primul octet este de fapt valoarea de start. Existenţa modurilor cu şi fară octeţi de referinţă înseamnă că putem reda blocuri consecutive fără a avea nevoie de un octet de referinţă la începutul fiecăruia.

Modul de efectuare al unui transfer DMA este următorul:

1) Se încarcă datele de sunet în memorie

2) Se pregăteşte controlerul DMA pentru transfer

3) Se setează constanta DSP TIME_CONSTANT la rata de eşantionare

4) Se scrie valoarea pentru DMA_TYPE_VALUE în DSP

5) Se scrie valoarea DATA_LENGTH în DSP (2 octeţi, cel mai nesemnificativ fiind primul), unde:

DATA_LENGTH = număr de octeţi de trimis - 1

Trebuie reţinut că chip-ul DMA trebuie programat înaintea DSP-ului.

Citirea din ADC

Citirea de eşantioane din ADC (Analog to Digital Converter) poate fi făcută de asemenea în mod direct sau prin DMA.

Pentru a citi un eşantion în mod direct scrieţi valoarea $20 în DSP şi apoi citiţi valoarea din DSP.

Pentru a pregăti DSP-ul pentru un transfer DMA trebuie urmaţi următorii paşi:

1) Alocaţi memorie pentru eşantion

2) Pregătiţi controlerul DMA pentru transfer

3) Setaţi constanta DSP TIME_CONSTANT la frecvenţa de eşantionare

4) Scrieţi valoarea $24 în DSP

5) Scrieţi DATA_LENGTH în DSP (2 octeţi, cel mai nesemnificativ primul), unde DATA_LENGTH= numărul de octeţi de citit - 1

Citirile DMA pot fi făcute doar pe 8 biţi, modurile cu compresie sunt făcute prin soft şi stocate în fişiere cu extensia VOC.

Programarea controlerului DMA

În cele de mai jos vor fi prezentaţi paşii necesari pentru programarea canalului 1 DMA pentru DSP în modul real:

1) Se calculează adresa de 20 de biţi a tamponului de memorie folosit, unde

Adresa_de_bază = Segment*16 + Offset,

de exemplu $1234:$5678 = $179B8

2) Se scrie valoarea $05 în portul $0A

3) Se scrie valoarea $00 în portul $0C

4) Se scrie valoarea $49 în portul $0B (pentru redare) sau $45 în portul $0B (pentru înregistrare)

5) Se scrie octetul cel mai nesemnificativ (biţii 0 - 7) al adresei de memorie de 20 de biţi în portul $02

6) Se scrie octetul cel mai semnificativ (biţii 8 - 15) al adresei de memorie de 20 de biţi în portul $02

7) Se scrie pagina (biţii 16 - 19) adresei de memorie de 20 de biţi în portul $83

8) Se scrie octetul cel mai nesemnificativ al variabilei DATA_LENGTH în portul $03

9) Se scrie octetul cel mai semnificativ al variabilei DATA_LENGTH în portul $03

10) Se scrie valoarea $01 în portul $0A

Terminarea transferului DMA

Când un transfer DMA este complet, este generată o întrerupere. Numărul propriu zis al întreruperii depinde de setarea numărului IRQ pentru placa de sunet:

Număr IRQ Întrerupere

2 $0A

3 $0B

5 $0D

7 $0F

Pentru a servi una din aceste întreruperi trebuie făcute următoarele:

1) Se recunoaşte întreruperea DSP citind portul DATA AVAILABLE ($2xE) o dată

2) Dacă există mai multe blocuri de transfer atunci ele sunt pregătite

3) Se scrie valoarea $20 (EOI) în portul controlerului de întreruperi $20

La fel ca şi cu orice altă întrerupere hardware, trebuie refăcută starea sistemului (regiştrii etc) exact la fel cum era înainte de apelarea întreruperii.

Un unit Pascal pentru DSP

În continuare vom prezenta un unit Pascal pentru lucrul cu DSP-ul în modul real, unit scris de Mark Feldman, autorul PCGPE.

Listing DSP.PAS

Bibliografie:

1. Mark Feldman - PCGPE (PC Games Programming Encyclopedia, format electronic)

2. Creative Labs Corporation - Sound Blaster Resource Kit

Adrian Monea este student în anul I la Facultatea de Automatică şi Calculatoare, Universitatea Tehnică Cluj.

[cuprins]