El AY-3-8910 es un generador de sonido programable (PSG) de 3 voces diseñado por General Instrument (GI) en 1978, inicialmente para usar con su CP1610 de 16 bits o uno de la serie PIC 1650 de microcomputadoras de 8 bits . El AY-3-8910 y sus variantes se utilizaron en muchos juegos arcade —el Gyruss de Konami contiene cinco [1] — y en las máquinas de pinball Bally , además de ser el chip de sonido de las consolas de videojuegos Intellivision y Vectrex , y del Amstrad CPC , Oric. -1 , Color Genie , Elektor TV Games Computer , MSX y, posteriormente, ordenadores domésticos ZX Spectrum . También se utilizó en las tarjetas de sonido Mockingboard y Cricket para Apple II y en el cartucho de voz/sonido [2] para la computadora en color TRS-80 .
Después de la escisión de Microchip Technology por parte de GI en 1987, el chip se vendió durante algunos años bajo la marca Microchip. También fue fabricado bajo licencia por Yamaha (con un pasador divisor de reloj seleccionable y una tabla de envolventes de volumen de doble resolución y doble velocidad) como YM2149F ; el Atari ST usa esta versión. Produce resultados muy similares a los del Texas Instruments SN76489 y estuvo en el mercado durante un período similar.
Los chips ya no se fabrican, pero todavía se encuentran en producción activa clones funcionalmente idénticos. Hay una descripción VHDL no oficial disponible gratuitamente para su uso con FPGA .
El AY-3-8910 es una máquina simple de estados finitos . Su estado de dieciséis registros de 8 bits se programa a través de un bus de 8 bits (utilizado tanto para direccionamiento como para datos) alternando uno de los pines externos. Por ejemplo, un ciclo de configuración típico pone el bus en "modo de dirección" para seleccionar un registro y luego cambia al "modo de datos" para configurar el contenido de ese registro. Este bus se implementó de forma nativa en las propias CPU de GI, pero tuvo que recrearse en lógica adhesiva o con la ayuda de un adaptador de interfaz adicional como el MOS Technology 6522 cuando el chip se usó con el mucho más común MOS Technology 6502 o Zilog Z80. CPU.
Seis registros controlan los tonos producidos en los tres canales principales. La longitud de onda a generar se mantiene en dos registros de 8 bits dedicados a cada canal, pero el valor está limitado a 12 bits por otras razones, para un total de 4095 (el valor del registro se utiliza como divisor de frecuencia y 0 se trata como 1) diferentes tonos. Otro registro controla el período de un generador de ruido pseudoaleatorio (un total de 31 tiempos de ciclo diferentes), mientras que otro controla la mezcla de este ruido en los tres canales principales.
El volumen del canal se controla mediante tres registros adicionales o activando o desactivando los controles de envolvente opcionales en ellos. Finalmente, los últimos tres registros controlan los tiempos del controlador de envolvente , configurando el tipo de envolvente y el tiempo del ciclo de envolvente. Un total de ocho tipos de sobres incluyen forma de diente de sierra o forma de triángulo, comenzando con el máximo o el mínimo. La forma también se puede configurar para que se repita para lograr un efecto cíclico. Se pueden configurar un total de 65535 tiempos de ciclo diferentes. Como solo hay una envolvente compartida entre los tres canales, muchos programadores lo ignoraron y programaron sus propios controladores de envolvente en el software (controlando el volumen directamente). Un truco bien conocido consistía en ejecutar la envolvente del hardware en tiempos de ciclo superiores a 20 Hz para producir sonidos de graves con forma de dientes de sierra o de ondas triangulares.
Aunque sólo hay 16 registros, los cuatro bits MSB del bus de 8 bits deben configurarse en el valor predeterminado de fábrica '0000' al seleccionar un registro. La configuración incorrecta de los bits MSB hace que el chip ignore el cambio de registro. GI aceptó pedidos de bits MSB personalizados (configurados de fábrica en un valor distinto de '0000'). Los chips fabricados con bits de registro MSB personalizados permiten que el mismo procesador controle más de un chip AY en el mismo bus (por ejemplo, TurboSound para ZX Spectrum). Hay muchos chips nuevos y antiguos (NOS) en el mercado secundario con bits MSB configurados de fábrica en un valor distinto de '0000'. El valor distinto de '0000' puede causar importantes problemas de desarrollo a los diseñadores y técnicos de reparación. Se debe escribir software para identificar el valor correcto de los bits MSB en cualquier chip determinado. Además, se debe cambiar el software o agregar hardware para permitir que estos chips MSB configurados de fábrica se utilicen en lugar de los chips '0000' predeterminados.
El AY-3-8910 genera tonos con frecuencias fundamentales de hasta 125 kHz (reloj de entrada de 4 MHz o 6 MHz con el YM2149F), mucho más allá del rango auditivo humano y dentro del rango ultrasónico . La existencia de valores ultrasónicos es consecuencia del diseño del divisor de frecuencia; Para tener una resolución adecuada en frecuencias audibles es necesario que la frecuencia de reloj general (y por tanto la salida en divisores pequeños) sea considerablemente mayor que el rango audible. Sólo los divisores inferiores a 5 dan frecuencias de salida totalmente ultrasónicas. Las frecuencias equivalentes a la octava superior de un teclado de piano se pueden definir con una precisión razonable en comparación con los valores de nota aceptados para la escala templada, con una precisión de casi 1 Hz en el rango A440 e incluso más finamente en tonos más bajos. A pesar de la alta frecuencia máxima, la capacidad de dividir esa cifra por 4096 significa que la frecuencia de salida más baja directamente definible es 30,6 Hz, aproximadamente igual a B0, la tercera nota más baja en un piano normal de 88 teclas, y tan buena como subsónica con un altavoz común. sistemas. En esencia, el chip es capaz de producir una producción musical decente en todos los tonos razonables que se encuentran en la mayoría de las composiciones.
Por el contrario, el SN76489 sólo tiene 10 bits de precisión para sus divisores de frecuencia. Al tener la misma frecuencia base de 125 kHz, en teoría debería carecer de las dos octavas más bajas del PSG. Para solucionar esto, el SN76489 reproduce sus generadores de tonos una octava más baja que su frecuencia calculada, dándole una octava menos en el bajo y una octava menos en la parte superior en comparación con el PSG.
El chip de silicio 8910 se vendió en tres paquetes diferentes.
El AY-3-8910 tiene dos puertos de E/S paralelos de 8 bits de uso general , A y B, y están disponibles en el paquete de 40 pines del mismo nombre.
El AY-3-8912 es el mismo chip en un paquete de 28 pines, con el puerto paralelo B simplemente no conectado a ningún pin. Los paquetes más pequeños ahorran costos y espacio en el tablero. El 8912 fue la variante más utilizada.
El AY-3-8913 es el mismo chip en un paquete de 24 pines, con ambos puertos paralelos no conectados. Algunos usuarios pensaron que la pequeña reducción en el número de pines con respecto al 8912 lo hacía menos interesante; sin embargo, los diseñadores rara vez usaban los registros de E/S, por lo que GI creó esta alternativa de 24 pines completamente funcional y la lanzó aproximadamente 6 meses después de los chips 8910 y 8912. El objetivo era reducir la complejidad para el diseñador y reducir la huella en la PCB.
El chip Yamaha YM2149F SSG (generador de sonido controlado por software) tiene la misma distribución de pines que el AY-3-8910, con la pequeña diferencia de que el pin 26 podría reducir a la mitad el reloj maestro si se baja. Si se deja desconectado, como sería si se reemplazara un chip AY-3-8910, una resistencia interna eleva el pin, por lo que el reloj maestro no se reduce a la mitad.
El Yamaha YM3439 es una versión CMOS del YM2149F. Está disponible en dos paquetes: DIP de 40 pines (YM3439-D) y QFP de 44 pines (YM3439-F).
El Yamaha YMZ294 es una de las variantes más nuevas del YM2149, pero en un paquete de 18 pines. No tiene puertos paralelos y sólo una salida de sonido con los tres canales mezclados.
El Yamaha YMZ284 es una variación aún más pequeña del YM2149, en un paquete de 16 pines. Es básicamente YMZ294 sin el pin de selección de 4/6 MHz y el pin /TEST.
El Yamaha YMZ285 tiene un paquete de 28 pines y cuenta con un PCM incorporado. No tiene puertos paralelos y tiene dos salidas de sonido: una con los tres canales SSG mezclados y otra con la salida PCM.
El Toshiba T7766A es un chip compatible que tiene el mismo pinout que el AY-3-8910 y se utilizó en algunos modelos de MSX .
Winbond WF19054 , JFC 95101 y File KC89C72 tienen la misma distribución de pines que el AY-3-8910 y también son 100% compatibles con el software . Todavía están en producción y se utilizan en muchas máquinas tragamonedas .
El AY-3-8914 tiene la misma distribución de pines y está en el mismo paquete de 40 pines que el AY-3-8910 , excepto que los registros de control en el chip están mezclados y la "entrada esperada" en el pin A9 puede ser diferente. Se utilizó en la consola Intellivision de Mattel y en la computadora Aquarius .
El AY-3-8930 , también conocido como AY8930 , es una versión mejorada pero mayoritariamente compatible con versiones anteriores del AY-3-8910 . La función del pin BC2 cambia (se ignora y se supone que es 0 independientemente del estado del pin); de lo contrario, la distribución de pines es la misma que la del AY-3-8910 . Esta variante del chip agrega una serie de mejoras importantes, como envolventes separadas para los tres canales (en lugar de una envolvente compartida), ciclos de trabajo variables, más bits de precisión para la frecuencia de las notas, el volumen y la frecuencia de la envolvente, y una Generador de ruido mucho más configurable. Se utilizó en la tarjeta de sonido Covox Sound Master para IBM-PC. Muy pocos juegos lo aprovecharon más allá de las características normales del AY-3-8910 . Es posible que este chip haya sido producido únicamente por Microchip Technology .
Yamaha utilizó el núcleo YM2149 para producir toda una familia de chips de música que se utilizaron en teléfonos móviles, ordenadores domésticos, sistemas de videojuegos domésticos y arcade, etc. Por ejemplo, el YM2203 (también conocido como OPN) es básicamente un YM2149 con síntesis FM. agregado, así como sus sucesores mucho más avanzados: el YM2608 (también conocido como OPNA) que conservó todas las características anteriores y las amplió enormemente, el YM2610 (OPNB) que agregó otras características y retuvo los canales de sonido YM2149 pero no el I /O y el YM2612 (también conocido como OPN2) que agregó algunas características pero eliminó todas las demás, incluidos los canales de sonido y los puertos de E/S YM2149.
