Курсовая работа: Программа воспроизведения произвольного звукового файла с использованием звукового адаптера (формат - wav)
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.
0D0h: остановить 8-битную DMA-операцию (SB)
Останавливает простую (без автоинициализации) 8-битиую DMA-операцию.
0D1h: включить динамик (SB)
Разрешает работу выхода на динамик (колонки и т. д.).
После сброса DSP этот канал выключен.
0D3h: выключить динамик (SB)
Отключает выход на динамик (колонки и т.д.).
0D4h: продолжить 8-битную DMA-операцию (SB) Продолжает DM А-операцию, остановленную командой 0D0h.
0D5h: остановить 16-битную DMA-операцию (SB)
Останавливает простую (без автоинициалнзаци и) 16-битную DMA-операцию.
0D6h: продолжить 16-битную DMA-операцию (SB).
Продолжает DMA-операцию, остановленную командой 0D5h.
0D8h: определить состояние динамика (SB).
Возвращает 00h, если динамик выключен; 0FFh, если включен.
0D9h: 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.
0DAh: завершить 8-битную DMA-операцию с автоиницианизацией (SB2) Аналог 0D9h, но для 8-битных операций.
0E0h, 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).
0E1h: 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.
0E4h, BYTE: запись в тестовый регистр (SB2)
Помещает байт в специальный неиспользуемый регистр, который сохраняется даже после переинициализацию DSP.
0E8h: 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.
0F2h: запрос на прерывание в 8-битном режиме (SB)
Генерирует прерывание от звуковой карты. В качестве подтверждения от обработчика ожидается чтение из порта 22Еh.
0F3h: запрос на прерывание в 16-битном режиме (SB)
Генерирует прерывание от звуковой карты. В качестве подтверждения от обработчика ожидается чтение из порта 22Fh.
0FBh: 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)
0FCh: 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
0FDh: последняя выполненная команда (SB16).
Возвращает последнюю успешную команду DSP.
Программирование контроллера DMA
Контроллер DMA используется для обмена данными между внешними устройствами и памятью. Он нужен в работе с жесткими дисками и дисководами, звуковыми платами и другими устройствами, работающими со значительными объемами данных. Начиная с PC AT, в компьютерах присутствуют два DMA-контроллера - 8-битный (с каналами 0, 1, 2 и 3) и 16-битный (с каналами 4, 5, 6 и 7). Канал 2 используется для обмена данными с дисководами, канал 3 - для жестких дисков, канал 4 теряется при каскадировании контроллеров, а назначение остальных каналов может варьироваться.
DMA позволяет выполнить чтение или запись блока данных, начинающегося с линейного адреса, который описывается как 20-битное число для первого DMA-контроллера и как 24-битное для второго, то есть данные для 8-битного DMA должны располагаться в пределах первого мегабайта памяти, а для второго - в пределах первых 16 Мб. Старшие четыре бита для 20-битных адресов и старшие 8 бит для 24-битных адресов хранятся в регистрах страниц DMA, адресуемых через порты 80h - 8Fh:
порт 81h: страничный адрес для канала 2 (биты 3-0 = биты 19-16 адреса)
порт 82h страничный адрес для канала 3 (биты 3-0 = биты 19-16 адреса)
порт 83h: страничный адрес для канала 1 (биты 3-0 = биты 19-16 адреса)
порт 87h: страничный адрес для канала 0 (биты 3-0 = биты 19-16 адреса)
порт 89h: страничный адрес для канала 6 (биты 7-0 = биты 23-17 адреса)
порт 8Аh: страничный адрес для канала 7 (биты 7-0 = биты 23-17 адреса)
порт 8Bh: страничный адрес для канала 5 (биты 7-0 = биты 23-17 адреса)
Страничный адрес определяет начало 64/128-килобайтного участка памяти, с которым будет работать данный канал, поэтому при передаче данных через DMA обязательно надо следить за тем, чтобы не было выхода за границы этого участка, то есть чтобы не было попытки пересечения адреса 1000h:0, 2000h:0, 3000h:0 для первого DMA или 2000h:0, 4000h:0, 6000h:0 для второго.
Младшие 16 бит адреса записывают в следующие порты:
00h: биты 15-0 адреса блока данных для канала 0
01h: счетчик переданных байт канала 0
02h - 03 h: аналогично для канала 1
04h - 05h: аналогично для канала 2
06h - 07h: аналогично для канала 3
(для этих портов используются две операции чтения/записи - сначала передаются
биты 7-0, затем биты 15-8)
0C0h: биты 8-1 адреса блока данных для канала 4 (бит 0 адреса всегда равен нулю)
0C1h: биты 16-9 адреса блока данных для канала4
0С2 h: младший байт счетчика переданных слов канала 4
0C3h: старший байт счетчика переданных слов канала 4
0C4h - 0C7h: аналогично для канала 5
0C8h - 0CBh: аналогично для канала 5
0CCh - 0CFh: аналогично для канала 5
(эти порты рассчитаны на чтение/запись целыми словами)
Каждый из указанных двух DMА-контроллеров также имеет собственный набор управляющих регистров - регистры первого контроллера адресуются через порты 08h - 0Fh, а второго - через 0D0 - 0DFh:
порт 08h/0D0h для чтения: регистр состояния DMA
бит 7, 6, 5, 4: установлен запрос на DMA на канале 3/7, 2/6, 1/5, 0/4
бит 3, 2, 1, 0; закончился DMA на канале 3/7, 2/6, 1/5, 0/4
порт 08h/D0h для записи: регистр команд DMA (устанавливается BIOS)
бит 7: сигнал DACK использует высокий уровень
бит 6: сигнал DREQ использует высокий уровень
бит 5: 1/0: расширенный/задержанный цикл записи
бит 4: 1/0: приоритеты сменяются циклически/фиксировано
бит 3: сжатие во времени
бит 2: DMА-контроллер отключен
бит 1: разрешен захват канала 0 (для режима память-память)
бит 0: включен режим память-память (канал 0 - канал 1)
порт O9h/0D2h для записи: регистр запроса DMA
бит 2: 1/0: установка/сброс запроса на DMA
биты 1-0: номер канала (00, 01, 10, 11 - 0/4, 1/5, 2/6, 3/7)
порт 0Ah/0D4h для записи: регистр маски канала DMA
бит 2: 1/0: установка/сброс маскирующего бита
биты 1-0: номер канала (00, 01, 10, И - 0/4, 1/5, 2/6, 3/7)
порт 0Bh/OD6h для записи: регистр режима DMA
биты 7-6:
00 - передача по запросу
01 - одиночная передача (используется для звука)
10 - блочная передача (используется для дисков)
11 - канал занят для каскадирования
бит 5: 1/0: адреса уменьшаются/увеличиваются
бит 4: режим автоинициализации
биты 3-2:
00 - проверка
01 - запись
10 - чтение
биты 1-0: номер канала (00, 01, 10, 11 - 0/4, 1/5, 2/6, 3/7)
порт 0Ch/0D8k для записи: сброс переключателя младший/старший байт
Для чтения/записи 16-биткых значений из/в 8-битные порты 00h-08h. Очередной байт, переданный в эти порты, будет считаться младшим, а следующий за ним - старшим.
порт 0Dh/0DAh для записи: сброс контроллера DMA
Любая запись сюда приводит к полному сбросу DMA-контроллера, так что его надо инициализировать заново.
порт 0Dh/0DAh для чтения: последний переданный байт/слово.
порт 0Eh/0DCh для записи: любая запись снимает маскирующие биты со всех каналов
порт 0Fh/0DEh для записи: регистр маски всех каналов:
биты 3-0: маскирующие биты каналов 3/7, 2/6, 1/5, 0/4
Чаще всего внешнее устройство само инициализирует передачу данных, и все, что необходимо сделать программе, - это записать адрес начала буфера в порты, соответствующие используемому каналу, длину передаваемого блока данных минус один в регистр счетчика нужного канала, установить режим работы канала и снять маскирующий бит.
Описание функции Open_file
open_file proc near
mov ax, 3D00h ;Выполнить функцию DOS 3Dh: AH=3Dh, установим
режим доступа AL=00 – открыть для чтения
mov dx, offset filename ;Заносим в dx смещение filename и
теперь в DS:DX –полный адрес ASCIZ-
строки с именем файла
int 21h ;Передать управление операц. системе и открыть
файл для чтения
jc error_exit ; если не удалось открыть файл, перейти на
метку error_exit
mov bx, ax ; заносим идентификатор файла в BX,
необходимо для команды 42h
mov ax, 4200h ;Команда для перемещения указателя чтения/записи AH=42h,
AL=0 – от начала файла
mov cx, 0 ; CX:DX - новое значение указателя
mov dx, 38h ; по этому адресу начинаются данные в tada.wav
int 21h ; переместим файловый указатель
mov ah, 3Fh ; Чтение из файла AH=3Fh
mov cx, 27459 ; считать 27459 байтов в файле tada.wav
push ds ;заносим считанные данные в стек
mov dx, ds
and dx, 0F000h ; выровняем буфер на границу 4K-страницы
add dx, 1000h ; складываем dx и 1000h, необход. для DMA
mov ds, dx
mov dx, 0 ; DS:DX - адрес буфера
int 21h ; чтение файла
pop ds ; выгрузить из стека данные в ds
ret
error_exit: ; если не удалось открыть файл
mov ah, 9 ; AH=09h
mov dx, offset notopenmsg ; DS:DX = адрес сообщения об
; ошибке
int 21h ; вывод строки на экран
int 20h ; конец программы
notopenmsg db 'Could not open file', 0Dh, 0Ah ; сообщение об
; ошибке
db 'Exiting', 0Dh, 0Ah, '$'
open_file endp
Для компиляции будем использовать компилятор и линковщик Tasm и Tlink соответственно:
tasm /m wavdma.asm
tlink /t /x wavdma.obj
Код исходной программы(начало)
В этом примере задействован обычный DMA-режим работы, в котором звуковая плата проигрывает участок данных, вызывает прерывание и, пока обработчик прерывания подготавливает новый буфер данных, программирует DMA и звуковую плату для продолжения воспроизведения, проходит некоторое время, что может звучать как щелчок. Этого можно избежать, если воспользоваться режимом автоинициалиэации, позволяющим обойтись без остановок во время воспроизведения.
FILESPEC equ 'C:\WINDOWS\MEDIA\TADA.WAV'
SBPORT equ 220h
SBIRQ equ 5 ; только IRQ0-IRQ7
.model tiny
.code
.186
org 100h ; COM-программа
start:
call dsp_reset ; инициализация DSP
jc no_blaster
mov bl, 0D1h ; команда 0D1h
call dsp_write ; включить звук
call open_file ; прочитать файл в буфер
call hook_sbirq ; перехватить прерывание
mov bl, 40h ; команда 40h
call dsp_write ; установка скорости передачи
mov bl, 0B2h ; константа для 11025Hz/Stereo
call dsp_write
call program_dma ; начнём DMA-передачу данных
main_loop: ; основной цикл
cmp byte ptr finished_flag, 0
je main_loop ; выход когда байт finished_flag = 1
call restore_sbirq ; восстановить прерывание
no_blaster:
ret
old_sbirq dd ? ; адрес старого обработчика
finished_flag db 0 ; флаг окончания работы
filename db FILESPEC, 0 ; имя файла
; обработчик прерывания звуковой карты
; устанавливает флаг finished_flag в 1
sbirq_handler proc far
push ax
mov byte ptr cs:finished_flag, 1 ; установить флаг
mov al, 20h ; послать команду EOI
Код исходной программы(продолжение)
out 20h, al ; в контроллер прерываний
pop ax
iret
sbirq_handler endp
; процедура dsp_reset
; сброс и инициализация DSP
dsp_reset proc near
mov dx, SBPORT+6 ; порт 226h - регистр сброса DSP
mov al, 1 ; запись в него единицы запускает инициализацию
out dx, al
mov cx, 40 ; небольшая пауза
dsploop:
in al, dx
loop dsploop
mov al, 0 ; запись нуля завершает инициализацию
out dx, al ; теперь DSP готов к работе
add dx, 8 ; порт 22Eh - бит 7 при чтении указывает на
занятость
mov cx, 100 ; буфера записи DSP
check_port:
in al, dx ; прочитаем состояние буфера записи
and al, 80h ; если бит 7 ноль
jz port_not_ready ; порт ещё не готов
sub dx, 4 ; иначе: порт 22Ah - чтение данных из DSP
in al, dx
add dx, 4 ; порт снова 22Eh
cmp al, 0AAh ; проверим, что DSP возвращает 0AAh при
; чтении - это сигнал его готовности к
; работе
je good_reset
port_not_ready:
loop check_port ; повторить проверку на 0AAh 100 раз
bad_reset:
stc ; если Sound Blaster не откликается
ret ; вернуться с CF=1
good_reset:
clc ; если инициализация прошла успешно
ret ; вернуться с CF=0
dsp_reset endp
; процедура dsp_write
; посылает байт из BL в DSP
dsp_write proc near
mov dx, SBPORT+0Ch ; порт 22Ch - ввод данных/команд DSP
write_loop: ; подождём готовности буфера записи DSP
in al, dx ; прочитаем порт 22Ch
Код исходной программы(продолжение)
and al, 80h ; и проверим бит 7
jnz write_loop ; если он не ноль - подождём ещё
mov al, bl ; иначе:
out dx, al ; пошлём данные
ret
dsp_write endp
; процедура hook_sbirq
; перехватывает прерывание звуковой карты и разрешает его
hook_sbirq proc near
mov ax, 3508h+SBIRQ ; AH=35h, AL=номер прерывания
int 21h ; получим адрес старого обработчика
mov word ptr old_sbirq, bx ; и сохраним его
mov word ptr old_sbirq+2, es
mov ax, 2508h+SBIRQ ; AH=25h, AL=номер прерывания
mov dx, offset sbirq_handler ; установим новый обработчик
int 21h
mov cl, 1
shl cl, SBIRQ
not cl ; построим битовую маску
in al, 21h ; прочитаем OCW1
and al, cl ; разрешим прерывание
out 21h, al ; запишем OCW1
ret
hook_sbirq endp
; процедура restore_sbirq
; восстановим обработчик и запретим прерывание
restore_sbirq proc near
mov ax, 3508h+SBIRQ ; AH=25h AL=номер прерывания
lds dx, dword ptr old_sbirq
int 21h ; восстановим обработчик
mov cl, 1
shl cl, SBIRQ ; построим битовую маску
in al, 21h ; прочитаем OCW1
or al, cl ; запретим прерывание
out 21h, al ; запишем OCW1
ret
restore_sbirq endp
; процедура open_file
; открывает файл filename и копирует звуковые данные из него, ;считая что это - tada.wav, в буфер buffer
open_file proc near
mov ax, 3D00h ; AH=3Dh AL=00
mov dx, offset filename ; DS:DX - ASCIZ-строка с именем файла
int 21h ; открыть файл для чтения
jc error_exit ; если не удалось открыть файл - выйти
mov bx, ax ; идентификатор файла в BX
Код исходной программы(продолжение)
mov ax, 4200h ; AH=42h, AL=0
mov cx, 0 ; CX:DX - новое значение указателя
mov dx, 38h ; по этому адресу начинаются данные в tada.wav
int 21h ; переместим файловый указатель
mov ah, 3Fh ; AH=3Fh
mov cx, 27459 ; это - длина данных в файле tada.wav
push ds
mov dx, ds
and dx, 0F000h ; выровняем буфер на границу 4K-страницы
add dx, 1000h ; для DMA
mov ds, dx
mov dx, 0 ; DS:DX - адрес буфера
int 21h ; чтение файла
pop ds
ret
error_exit: ; если не удалось открыть файл
mov ah, 9 ; AH=09h
mov dx, offset notopenmsg ; DS:DX = адрес сообщения об
; ошибке
int 21h ; вывод строки на экран
int 20h ; конец программы
notopenmsg db 'Could not open file', 0Dh, 0Ah ; сообщение об
; ошибке
db 'Exiting', 0Dh, 0Ah, '$'
open_file endp
; процедура program_dma
; настраивает канал 1 DMA
program_dma proc near
mov al, 5 ; замаскируем канал 1
out 0Ah, al
xor al, al ; обнулим счётчик
out 0Ch, al
mov al, 49h ; установим режим передачи
; (используйте 59h для автоинициализации)
out 0Bh, al
push cs
pop dx
and dh, 0F0h
add dh, 10h ; вычислим адрес буфера
xor ax, ax
out 02h, al ; запишем младшие 8 бит
out 02h, al ; запишем следующие 8 бит
mov al, dh
shr al, 4
out 83h, al ; запишем старшие 4 бита
mov ax, 27459 ; длина данных в tada.wav
dec ax ; DMA требует длину-1
Код исходной программы(заключение)
out 03h, al ; запишем младшие 8 бит длины
mov al, ah
out 03h, al ; запишем старшие 8 бит длины
mov al, 1
out 0Ah, al ; снимем маску с канала 1
mov bl, 14h ; команда 14h
call dsp_write ; 8-битное простое DMA-воспроизведение
mov bx, 27459 ; размер данных в tada.wav
dec bx ; минус 1
call dsp_write ; запишем в DSP младшие 8 бит длины
mov bl, bh
call dsp_write ; и старшие
ret
program_dma endp
end start
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.
Список литературы
Assembler для DOS, Windows и UNIX. – Зубков С.В. ”ДМК” Москва 2000г.
Искусство программирования на Ассемблере. – Голубь Н.Г. ”DiaSoft” 2002г.
Ассемблер для Windows. – Пирогов В.Ю. 2002г.
Windows Assembly Language and Systems Programming.- Barry Kauler. (перевод).
Секреты системного программирования в Windows 98. - Мэтт Питрек. К., 1996
Сайт www.wasm.ru.
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://referat.ru/
