Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...

Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...

Интересное:

Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...

Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...

Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Устройство звуковой платы Sound Blaster

2020-03-31

147

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Российской Федерации.

Брянский государственный технический университет.

Кафедра информатики и программного обеспечения.

Курсовая работа

по дисциплине

«Организация ЭВМ»

на тему:

«Программа воспроизведения произвольного звукового файла с использованием звукового адаптера (формат - wav)».

Студент:

Изотов И.Н.

Группа:

06ПО3(с)

Преподаватель:

Статутов А.Г.

Брянск 2007

Содержание

Стр.

Введение--------------------------------------------------------------------------------------- 3

Устройство звуковой платы Sound Blaster--------------------------------------------- 4

Программирование DSP-------------------------------------------------------------------- 5

Команды DSP--------------------------------------------------------------------------------- 7

Программирование контроллера DMA------------------------------------------------ 12

Описание функции Open_file------------------------------------------------------------- 17

Алгоритм и блок-схема-------------------------------------------------------------------- 18

Компиляция---------------------------------------------------------------------------------- 19

Код исходной программы(начало)----------------------------------------------------- 20

Заключение---------------------------------------------------------------------------------- 25

Литература----------------------------------------------------------------------------------- 26

Введение

Программирование современных звуковых плат - весьма сложное занятие. В качестве примера рассмотрим одну часто применяемую операцию – воспроизведение оцифрованного звука. Для вывода звука через звуковую плату может использоваться один из трех режимов: пряной вывод (команда 10h), когда программа должна сама с нужной частотой посылать отдельные байты из оцифрованного звука в DSP; простой DMA-режим, когда выводится блок данных, после чего вызывается прерывания; и DMA с автоинициализацией, когда данные выводятся непрерывно и после вызова каждого блока вызывается прерывание. Именно в этом порядке увеличивается качество воспроизводимого звука. В первом случаи качество звука будет очень плохим, поэтому будем реализовывать второй случай, благодаря чему мы сможем указать точную скорость оцифровки звука и выводить 16-битный звук. Данная программа работает только на звуковых платах Sound Blaster.

Устройство звуковой платы Sound Blaster

Звуковые платы совместимые с теми или иными моделями Sound Blaster, выглядят как четыре независимых устройства:

1) DSP (Digital Signal Processor) - устройство, позволяющее выводить и считывать оцифрованный звук;

2) Микшер (Mixer) - система регуляторов громкости для всех каналов платы;

3) DFM (Frequency Modulation) или AdLib (по названию первой звуковой платы) - устройство, позволяющее синтезировать звук из синусоидальных и треугольных волн. Слова типа OPL2 или OPL3 в описании платы - это и есть номера версии используемого FM-синтезатора;

4) MIDI (Music Instrumental Digital Interface) - стандартный интерфейс передачи данных в музыкальной аппаратуре. Но в нашем случае рассматривается GMIDI (обобщенный MIDI) - более качественная система генерации музыки, в которой используются не искусственные синусоидальные сигналы, а образцы звучания различных инструментов. К сожалению, качество этих образцов в большинстве дешевых плат оставляет желать лучшего.

Номера портов ввода-вывода, предоставляющих доступ ко всем этим устройствам, отсчитываются от базового порта, обычно равного 220h, но допускаются также конфигурации с 210h, 230h, 240h, 250h, 260h и 280h. Кроме того, интерфейс - GMIDI использует другую серию портов, которая может начинаться как с 300h, так и с 330h. В описаниях портов мы будем считать, что базовыми являются 220U и 300h. Область портов интерфейса с AdLib начинается с 388h.

Существует большое число модификаций плат Sound Blaster, отличающихся, помимо всего прочего, набором поддерживаемых команд и портов ввода-вывода. После названия каждой команды или порта мы будем указывать сокращенное название платы, начиная с которой эта команда или порт поддерживается:

- SB- Sound Blaster 1.0;

- SB2 - Sound Blaster 2.0;

- SBPro - Sound Blaster Pro;

- SBPro2 - Sound Blaster Pro2;

- SB16 - Sound Blaster 16;

- ASP - Sound Blaster 16 ASP;

- AWE - Sound Blaster AWE32.

Программирование DSP

Цифровой процессор - наиболее важная часть звуковой платы. Именно с его помощью осуществляется вывод обычного оцифрованного звука, так же как и запись звука из внешнего источника в файл. Для своей работы, помимо описываемых в этом разделе портов, DSP использует прерывания и контроллер прямого доступа к памяти DMA. Программирование DMA мы рассмотрим далее. DSP обслуживается при помощи следующих портов:

226 h для записи: сброс DSP (SB)

Запись в этот порт осуществляет полную переинициализацию DSP, прерывая все происходящие процессы. Операцию сброса DSP необходимо выполнить, по крайней мере, один раз после перезагрузки системы, чтобы его можно было использовать.

Процедура сброса осуществляется следующим образом:

1. В порт 226h записывается число 1 (начало инициализации).

2. Выдерживается пауза как минимум 3,3 мкс.

3. В порт 226h записывается число 0 (конец инициализации).

4. Выдерживается пауза максимум 100 мкс. В течение паузы можно выполнять чтение порта 22Eh. Когда в считываемом числе будет установлен бит 7 (данные готовы), можно сразу переходить к пункту 5. В противном случае имеет смысл повторить процедуру, используя другой базовый порт.

5. Выполняется чтение из порта 22Ah. Если считанное число равно 0AAh - DSP был успешно инициализирован. В противном случае допускается вернуться к пункту 4, но по истечении 100 мкс после записи в 226h можно будет с уверенностью сказать, что DSP с базовым адресом 220h не существует или не работает.

22 Ah для чтения: чтение данных из DSP (SB)

Чтение из этого порта используется для передачи всех возможных данных от DSP программам. Процедура чтения состоит из двух шагов;

1. Выполнять цикл чтения порта 22Eh, пока бит 7 считываемого байта не окажется равным единице.

2. Выполнить чтение из порта 22Ah.

22 C Н для записи: запись данных и команд DSP (начиная с SB)

Этот единственный порт используется для передачи всего множества команд DSP и для пересылки в него данных (аргументов команд). Процедура записи:

1. Выполнять цикл чтения порта 22Ch, пока бит 7 считываемого байта не окажется равным нулю.

2. Выполнить запись в порт 22Ch.

22 Ch для чтения: готовность DSP для приема команды (SB)

Если при чтении из этого порта бит 7 сброшен в ноль - DSP готов к приему очередного байта в порт 22Ch на запись. Значение остальных битов не определено.

22 Eh для чтения: готовность DSP для посылки данных (начиная с SB)

Если при чтении из этого порта бит 7 установлен в единицу - DSP готов к передаче через порт 22Ah очередного байта.

22 Eh для чтения (тот же порт!): подтверждение обработки 8-битного прерывания (SB)

Обработчик прерывания, сгенерированного звуковой платой по окончании 8-битной операции, обязательно должен выполнить одно чтение из этого порта перед завершением (помимо обычной процедуры посылки сигнала EOI в соответствующий контроллер прерываний).

22 Fh для чтения: подтверждение обработки 16-битного прерывания (SB16)

Обработчик прерывания, сгенерированного звуковой платой по окончании 16-битной операции, обязательно должен выполнить одно чтение из этого порта перед завершением (помимо обычной процедуры посылки сигнала ЕОI в соответствующий контроллер прерываний).

Теперь рассмотрим команды DSP. Все они пересылаются в звуковую плату через порт 22Ch, как описано выше. После команды могут следовать аргументы которые передаются таким же образом (включая ожидание готовности к приему команды).

Команды DSP

04 h: состояние DSP (устаревшая) (SB2 - SBPro2)

Возвращает информацию о текущей операции DSP:

бит 0: динамик включен

бит 1: стерео АЦП включен

бит 2: всегда 0

бит 3: происходит прямое воспроизведение 8-битного РСМ

бит 4: происходит воспроизведение 2-битного ADPCM через DMA

бит 5: происходит воспроизведение 2,6-битного ADPCM через DMA

бит 6: происходит воспроизведение 4-битного ADPCM через DMA

бит 7: происходит воспроизведение 8-битного РСМ через DMA

10 h, NN: прямое воспроизведение 8-бйтного звука (SB)

Выводит очередной байт (NN) из несжатого 8-битного оцифрованного звука на воспроизведение. При использовании этого способа воспроизведения сама программа должна заботиться о том, чтобы новые данные всегда были наготове (то есть не считывать их с диска в ходе работы) и чтобы байты пересылались в DSP с необходимой частотой. (В этом режиме поддерживаются частоты до 23 кГц.) Процедура вывода проста:

1. Вывести в DSP команду 10h и очередной байт из оцифровки.

2. Подождать необходимое время и вернуться к пункту 1.

Чтобы выполнять пересылку байтов с заданной частотой, обычно перепрограммируют системный таймер. Но из-за ограничений по качеству звука и высокой ресурсоемкости такой способ воспроизведения практически не используется.

14 h, LO, HI: прямое воспроизведение 8-битного РСМ через DMA (SB). Начинает процесс воспроизведения данных, на которые настроен соответствующий канал DMA:

1. Установить обработчик прерывания от звуковой платы (и разрешить его в контроллере прерываний).

2. Выполнить команду 40h или другим образом установить частоту оцифровки.

3. Выполнить команду ODlh (включить динамик).

4. Настроить DMA (режим 48h + номер канала).

5. Выполнить команду 14h. Аргументы LO и HI - это младший и старший байты длины проигрываемого участка минус один.

6. Из обработчика прерывания подтвердить его чтением порта 22Е h и посылкой байта 20h в соответствующий контроллер прерываний.

7. Выполнить команду 0D3h (выключить динамик).

На платах, начиная с SB16, для этого режима рекомендуется пользоваться командами 0C?h.

16 h, LO, HI: прямое воспроизведение 2-битного ADPCM через DMA (SB). Начинает процесс воспроизведения данных аналогично команде 14h, но они должны храниться в сжатом формате Creative ADPCM 2 bit. Длина, указываемая в качестве аргументов этой команды, равна (число_6айтов + 2)/4. В качестве нулевого байта в процедуре распаковки ADPCM используется значение, которое применялось последней командой 17h. В остальном процедура воспроизведения аналогична команде 1 Ah.

17 h, LO, HI: прямое воспроизведение 2-битного ADPCM через DMA с новым нулевым бантом (SB).

То же самое, что и 16h, но первый байт из данных будет рассматриваться как нулевой байт для процедуры распаковки ADPCM.

1 Ch: воспроизведение 8-битного PСМ через DMA с автоинициализацией (SB2) Начинает режим воспроизведения с автоинициализацией - лучший из режимов, предлагаемых звуковыми платами. В этом режиме DSP воспроизводит в цикле содержимое указанного участка памяти, мгновенно возвращаясь на начало, пока он не будет остановлен командой 0DAh или новой командой воспроизведения через DMA. Весь секрет заключается в том, что плата генерирует прерывание не только при достижении конца блока, но и при достижении его середины. Таким образом, пока DSP проигрывает вторую половину буфера, мы можем прочитать следующие несколько килобайтов в первую половину, не останавливая воспроизведение ни на миг:

1. Установить обработчик прерывания звуковой платы и разрешить его в

контроллере прерываний.

2. Выполнить команду 40h или другим образом установить частоту оцифровки.

3. Выполнить команду 48h (установить размер DMA-буфера - (число байтов +

1)/2 - 1).

4. Выполнить команду 0Dlh (включить динамик).

5. Настроить DMA (режим 58h + номер канала).

6. Выполнить команду 1Ch

7. В обработчике прерывания: заполнить следующую половину буфера.

8. В обработчике прерывания: подтвердить прерывание чтением из 22Eh и

записью 20h в контроллер прерываний.

9. Подождать, пока не будут воспроизведены все данные.

10. Выполнить команду 0D3h (выключить динамик).

11. Выполнить команду 0D0h (остановить 8-битную DMA-передачу).

12. Выполнить команду 0DAh (завершить режим автоннициалиэации).

13. Выполнить команду 0D0h (остановить 8-битную DMA-передачу).

На платах, начиная с SB16, для этого режима рекомендуется пользоваться командами 0С? h.

1 Fb: воспроизведение 2-битного ADPCM через DMA с автоинициализацией (SB2)

Аналог команды 1Ch, но данные хранятся в 2-битном формате ADPCM с нулевым байтом. Длина блока рассчитывается так: длина = (число байтов + 3)/4 + 1 длина блока = (длина + 1)/2 - 1

20 h: прямое чтение 8-битных данных из АЦП (SB)

Команда предназначена для чтения оцифрованного звука из внешнего источника. Используется следующая процедура:

1. Выполнить команду 20h.

2. Прочитать очередной байт.

3. Подождать необходимое время и вернуться к пункту 1

Проблемы с этой командой точно такие же, как и с 10h.

24 h, LO, HI: чтение 8-битного РСМ через DMA (SB)

Аналог команды 14h, но выполняет не воспроизведение, а запись звука. Последовательность действий идентична случаю с 14h, но используемый режим DMA -44h + номер канала.

2 Ch: запись 8-бнтного РСМ через DМА с автоинициализацией (SB2) Аналог команды 1Ch, но выполняет не воспроизведении, а запись звука. Последовательность действий идентична случаю с 1Ch, но используемый режим DMA -54h + номер канала.

30 h: прямое чтение MIDI (SB)

Выполняет чтение очередного MIDI-события:

1. Выполнить команду З0h.

2. Прочитать MIDI-событие (до 64 байт).

31 h: чтение MIDI с прерыванием (SB)

Включает генерацию прерывания от звуковой платы при поступлении нового

MIDI-события. Для этого необходимо:

1. Установить обработчик прерывания.

2. Выполнить команду 31h.

3. В обработчике прерывания: прочитать MIDI-событие.

4. В обработчике прерывания: подтвердить прерывание чтением из 22Eh и

записью 20h в контроллер прерываний.

5. Выполнить команду 31h еще раз, чтобы отменить генерацию прерывания.

32 h: прямое чтение MIDI-события с дельта временем (SB)

Выполняет чтение очередного MJDI-события и 24-битного дельта времени, то есть времени в микросекундах, наступившего после предшествующего MIDI-события. (Считываются данные в следующем порядке: младший байт времени, средний байт времени, старший байт времени, MIDI-команда.) Именно в виде последовательности MIDI-событий, перед каждым из которых указано дельта-время, и записывается музыка в MIDI-файлах.

32 h: чтение MIDI-события с дельта временем с прерыванием (SB). Включает/выключает генерацию прерываний от звуковой платы аналогично команде 31h, но при чтении MIDI-события передаются вместе с дельта временами, как в команде 32h.

34 h: режим прямого доступа к UART (SB2).

Отключает DSP, после чего все команды записи/чтения в его порты (используя тот же механизм проверки готовности) рассматриваются как MIDI-события. Вывести DSP из этого режима можно только с помощью полной переинициализации.

37 h: режим прямого доступа к UART с прерыванием (SB2)

Переключает порты DSP на UART аналогично команде 34h, но каждый раз, когда новое MIDI-событие готово для чтения, вызывается прерывание звуковой платы.

38 h: MIDI прямая запись MIDI (SB).

Посылает одно MIDI-событие.

40 h, ТС: установить временную константу (SB)

Устанавливает частоту оцифровки, используя однобайтную константу, рассчитываемую следующим образом:

ТС = 256 - (1000000 / (число_каналов * частота)), где число_каналов - 1 для моно и 2 для стерео.

41 h, LO, HI: установить частоту оцифровки (SB16)

Аналогично 40h, но указывается истинное значение частоты (сначала младший, потом старший байты). Число каналов определяется автоматически. Реальная частота тем не менее округляется до ближайшего возможного значения ТС.

45 h: продолжить остановленное 8-битное воспроизведение через DMA (SB16) Продолжает остановленное командой 0DAh воспроизведение 8-битного звука через DMA с автоинициализацией.

47 h: продолжить остановленное 16-битное воспроизведение через DMA (SB16). Продолжает остановленное командой 0D9h воспроизведение 16-битного звука через DMA с автоинициализацией.

48 h, LO, HI: установить размер буфера DMA (SB2)

Устанавливает число байтов минус один для следующей команды передачи через DMA (сначала младший байт, затем старший).

74 h, LO, HI: прямое воспроизведение 4-битного ADPCM через DMA (SB).

Аналог 16h, но используется 4-битный вариант формата Creative ADPCM.

75 h, LO, HI: прямое воспроизведение 4-битного ADPCM через DMA с новым нулевым байтом (SB).

Аналог 17h, но используется 4-битный вариант формата Creative ADPCM.

76 h, LO, HI: прямое воспроизведение 2,6-битного ADPCM через DMA (SB).

Аналог 16h, но используется 2,6-битный вариант формата Creative ADPCM.

77 h, LO, HI: прямое воспроизведение 2,6-битного ADPCM через DMA с новым нулевым байтом (SB).

Аналог 17h, но используется 2,6-битный вариант формата Creative ADPCM.

7 Dh: воспроизведение 4-битного ADPCM через DMA с автоинициализацией (SB2).

Аналог lFh, но используется 4-битный вариант формата Creative ADPCM.

7 Fh: воспроизведение 2,6:битного ADPCM через DMA с авто инициализацией (SB2).

Аналог 1Fh, но используется 2,6-битный вариант формата Creative ADPCM.

80 h, LO, HI: заглушить DSP (SB)

Вывести указанное число байтов тишины с текущей частотой оцифровки.

0 B? h /0 C? h MODE, LO, HI: обобщенный интерфейс к DSP (SB16)

Команды 0B?h используются для 16-битных операций, команды 0C?h – для 8-битных. Младшие четыре бита определяют режим:

бит 0: всегда 0

бит 1: используется FIFO

бит 2: используется автоинициализация DMA

бит 3: направление передачи (0 - воспроизведение, 1 - оцифровка)

Аргументы этой команды - режим, младший байт длины, старший байт длины (перед указанной командой не требуется устанавливать размер DMA-буфера специально)

В байте режима определены всего два бита (остальные должны быть равны нулю):

бит 4: данные рассматриваются как числа со знаком

бит 5: режим стерео

Длина во всех случаях равна числу байтов минус один для 8-битных операций и числу слов минус один для 16-битных.

0 D 0 h: остановить 8-битную DMA-операцию (SB)

Останавливает простую (без автоинициализации) 8-битиую DMA-операцию.

0 D 1 h: включить динамик (SB)

Разрешает работу выхода на динамик (колонки и т. д.).

После сброса DSP этот канал выключен.

0 D 3 h: выключить динамик (SB)

Отключает выход на динамик (колонки и т.д.).

0 D 4 h: продолжить 8-битную DMA-операцию (SB) Продолжает DM А-операцию, остановленную командой 0D0h.

0 D 5 h: остановить 16-битную DMA-операцию (SB)

Останавливает простую (без автоинициалнзаци и) 16-битную DMA-операцию.

0 D 6 h: продолжить 16-битную DMA-операцию (SB).

Продолжает DMA-операцию, остановленную командой 0D5h.

0 D 8 h: определить состояние динамика (SB).

Возвращает 00h, если динамик выключен; 0FFh, если включен.

0 D 9 h: завершить 16-битную DMA-операцию с автоинициализацией (SB16).

Эта команда завершает операцию только после окончания воспроизведения текущего блока. Для немедленного прекращения воспроизведения необходимо выполнить последовательно команды 0D3h, 0D5h, 0D9h и 0D5h.

0 DAh: завершить 8-битную DMA-операцию с автоиницианизацией (SB2) Аналог 0D9h, но для 8-битных операций.

0 E 0 h, BYTE: проверка наличия DSP на этом порту (SB2)

Любой байт, посланный как аргумент к этой команде, возвращается при чтении из DSP в виде своего побитового дополнения (DSP выполняет над ним операцию NOT).

0 E 1 h: определение номера версии DSP (SB) Возвращает последовательно старший и младший номера версии DSP:

1.? – SB

2.0 - SB2

3.0 - SBPro

3? - SBPro2

4.0? - SB16

4.11-SB16 SCSI-2

4.12 - AWE32

0E3h: чтение Copyright DSP (SBPro2)

Возвращает ASCIZ-строку с информацией Copyright данной платы.

0 E 4 h, BYTE: запись в тестовый регистр (SB2)

Помещает байт в специальный неиспользуемый регистр, который сохраняется даже после переинициализацию DSP.

0 E 8 h: чтение из тестового регистра (SB2)

Возвращает байт, помещенный ранее в тестовый регистр командой 0E1h 0F0h: генерация синусоидального сигнала (SB)

Запускает DSP на воспроизведение синусоидального сигнала с частотой около 2 кГц, который можно прервать только сбросом DSP.

0 F 2 h: запрос на прерывание в 8-битном режиме (SB)

Генерирует прерывание от звуковой карты. В качестве подтверждения от обработчика ожидается чтение из порта 22Еh.

0 F 3 h: запрос на прерывание в 16-битном режиме (SB)

Генерирует прерывание от звуковой карты. В качестве подтверждения от обработчика ожидается чтение из порта 22Fh.

0 FBh: состояние PSP (SB16) Возвращает байт состояния текущей DSP-операции:

бит 0: 8-битное воспроизведение через DMA

бит 1: 8-битное чтение через DMA

бит 2: 16-битное воспроизведение через DMA

бит 3: 16-битное чтение через DMA

бит 4: динамик включен

биты 5-6: не определены

бит 7: ТС модифицирована (может быть ноль, если предыдущая команда 40h пыталась

установить неподдерживаемую частоту)

0 FCh: дополнительная информация (SB16).

Возвращает дополнительный байт состояния текущей DMA-операции:

бит 1: синхронный режим (одновременная запись и воспроизведение)

бит 2:8-битный режим с автоинициализацией

бит 4: 16-битный режим с автоинициализацией

0 FDh: последняя выполненная команда (SB16).

Возвращает последнюю успешную команду DSP.

Компиляция

Для компиляции будем использовать компилятор и линковщик Tasm и Tlink соответственно:

tasm /m wavdma.asm

tlink /t /x wavdma.obj

Заключение

С момента рождения языка Assembler прошло много времени, появились новые языки и в особенности языки высокого уровня. И казалось бы что такой неудобный, грамосткий, трудно отлаживаемый язык Assembler исчезнет на всегда. Но время показало обратное – он до сих пор пользуется большой популярностью. Ведь благодаря ему можно написать высоко скоростной код, использующий полностью возможности операционной системы, взаимодействовать с внешними устройствами на уровне портов и многое другое. Программирование современных звуковых плат – весьма сложное занятие, требующее уверенное владение языком. В данной работе я попытался описать и показать методы работы со звуковой картой.

Литература

1) Assembler для DOS, Windows и UNIX. – Зубков С.В. ”ДМК” Москва 2000г.

2) Искусство программирования на Ассемблере. – Голубь Н.Г. ”DiaSoft” 2002г.

3) Ассемблер для Windows. – Пирогов В.Ю. 2002г.

4) Windows Assembly Language and Systems Programming.- Barry Kauler. (перевод).

5) Секреты системного программирования в Windows 98. - Мэтт Питрек. К., 1996

6) Сайт www.wasm.ru.