Einleitung

Die wichtigsten Parametrisierungen

Programmierpraxis

Registertabelle mit Erläuterungen

Die MOS 6381 Hardware

-

C64 SID-Chip Programmierung

Erzeugung von Tönen mit dem Commodore 64 und Basic

MOS Technology 6581 SID

zusammengestellt von Christian Riedel/ MH, x3works, dopeconnection.net

    

Das Sound Interface Device des Commodore 64 besteht aus 3 Tongeneratoren, welche über die 29 Register 54272 bis 54300 kontrolliert werden können. Ein Register hat dabei eine Länge von einem Byte bzw. acht Bits:

 

 

Um Register zu setzen gibt es unter C64 Basic den Befehl : POKE Register , Wert

 

 

 

 

 

 

 

 

OSC

54272+ REG

Bit 7

Bit 6

Bit 5

Bit 4

Bit 3

Bit 2

Bit 1

Bit 0

Poke it !

R/W

S T I M M E   E I N S

$ 00

Oszillator-Frequenz LOWBYTE   FREQUENZ=2^(NR/12)*16.35 Änderung von NR um 1 bewirkt Halbtonschritt, NR+12 erhöht um eine Oktave NR=0, C     NR=1, C#    NR=3, D         usw… WERT=FREQUENZ*2^24/TAKTFREQUENZ  (Europa TAKTFREQUENZ = 17734472/18, Amerika TAKTFREQUENZ 14318180/14) LOWBYTE=WERT-256*HIGHBYTE

Poke 54272,LOWBYTE   Calculation: LOWBYTE= WERT-256*HIGHBYTE

W

$ 01

Oszillator-Frequenz HIGHBYTE HIGHBYTE = INT(WERT /256)

Poke 54273,HIGHBYTE Calculation: HIGHBYTE = INT(WERT /256)

W

$ 02

Pulsbreite bei Rechteckwelle LOWBYTE WERT = 0 bis 255

Poke 54274, WERT

W

$ 03

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

Pulsbreite bei Rechteckwelle HIGHNIBBEL, WERT = 0 bis 15

Poke 54275,WERT

W

$ 04

Rauschen

Sägezahn

Rechteck

Dreieck

Eine Doppelauswahl von Rauschen und einer andren Schwingungsform kann den Rauschgenerator blockieren. Mit setzen des Bit3=1 wird diese Blockade gelöst.

1: Dreiecksschwingungsausgang von Oszillator 1 gibt an Oszilator 1 die Ringmodulation (Multiplikation) der Signale an Osz. 1 und 3 aus. Ringmodulation mit fRechteck = 6 mal fDreieck

1: Synchronisieren Synchronisiert die Grundfrequenz von Oszillator 1 mit Osc. 3. Um einen hörbaren Effekt zu erziehlen muss Osc.3 auf eine niedrigere Frequenz (!=0) als Osc.1 gesetzt sein.

Steuerbit 1:Attack 0:Release Phase einleiten

Poke 54276,WERT Calculation: Bsp.: WERT 11000001=193, binär umformen! [   gerader WERT=Attack   Ungerader WERT=Release ]

W

Es ist möglich mehrere Wellenformen gleichzeitig zu aktivieren. Das Ergebnis entspricht dann einer logischen AND Verknüpfung der Signale.

$ 05

Dauer Attackphase (ATTACKZEIT = 0–15) 00 2 ms 08 100 ms 01 8 ms 09 250 ms 02 16 ms 10 500 ms 03 24 ms 11 800ms 04 38 ms 12 1 s 05 56 ms 13 3 s 06 68 ms 14 5 s 07 80 ms 15 8 s

Dauer Decayphase (DECAYZEIT=0-15) 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54277, WERT Calculation: WERT = 16*ATTACKZEIT +DECAYZEIT

W

$ 06

Sustainpegel   SUSTAINPEGEL = 0 bis 15

Releasezeit 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54278, WERT Calculation: WERT = 16*SUSTAINPEGEL +RELEASEZEIT

W

S T I M M E   Z W E I   &   D R E I

$ 07

Oszillator-Frequenz LOWBYTE FREQUENZ=2^(NR/12)*16.35 Änderung von NR um 1 bewirkt Halbtonschritt, NR+12 erhöht um eine Oktave NR=0, C     NR=1, C#    NR=3, D         usw… WERT=FREQUENZ*2^24/TAKTFREQUENZ  (Europa TAKTFREQUENZ = 17734472/18, Amerika TAKTFREQUENZ 14318180/14) LOWBYTE=WERT-256*HIGHBYTE

Poke 54279, LOWBYTE Calculation: LOWBYTE= WERT-256*HIGHBYTE

W

$ 08

Oszillator-Frequenz HIGHBYTE HIGHBYTE = INT(WERT /256)

Poke 54280, HIGHBYTE Calculation: HIGHBYTE = INT(WERT /256)

W

$ 09

Pulsbreite bei Rechteckwelle LOWBYTE WERT = 0 bis 255

Poke 54281, WERT

W

$ 10

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

Pulsbreite bei Rechteckwelle HIGHNIBBEL, WERT = 0 bis 15

Poke 54282, WERT

W

$ 11

Rauschen

Sägezahn

Rechteck

Dreieck

Eine Doppelauswahl von Rauschen und einer anderen Schwingungsform kann den Rauschgenerator blockieren. Mit setzen des Bit 3 wird diese Blockade gelöst.

1: Dreiecksschwingungsausgang von Oszillator 1 gibt an Oszilator 1 die Ringmodulation (Multiplikation) der Signale an Osz. 1 und 2 aus.

1: Synchronisieren Synchronisiert die Grundfrequenz von Oszillator 1 mit Osc. 2. Um einen hörbaren Effekt zu erziehlen muss Osc.2 auf eine niedrigere Frequenz (!=0) als Osc.1 gesetzt sein.

Steuerbit 1 : Attack 0 : Release Phase einleiten

Poke 54283, WERT Calculation: Bsp.: WERT 11000001=193, einfach binär umformen [   gerader WERT=Attack   Ungerader WERT=Release ]

W

Es ist möglich mehrere Wellenformen gleichzeitig zu aktivieren. Das Ergebnis entspricht dann einer logischen AND Verknüpfung der Signale.

$ 12

Dauer Attackphase (ATTACK = 0–15) 00 2 ms 08 100 ms 01 8 ms 09 250 ms 02 16 ms 10 500 ms 03 24 ms 11 800ms 04 38 ms 12 1 s 05 56 ms 13 3 s 06 68 ms 14 5 s 07 80 ms 15 8 s

Dauer Decayphase (DECAY=0-15) 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54284, WERT Calculation: WERT = 16*ATTACKZEIT +DECAYZEIT

W

$ 13

Sustainpegel   SUSTAINPEGEL = 0 bis 15

Releasezeit 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54285, WERT Calculation: WERT = 16*SUSTAINPEGEL +RELEASEZEIT

W

S T I M M E   D R E I

$ 14

Oszillator-Frequenz LOWBYTE FREQUENZ=2^(NR/12)*16.35 Änderung von NR um 1 bewirkt Halbtonschritt, NR+12 erhöht um eine Oktave NR=0, C     NR=1, C#    NR=3, D         usw… WERT=FREQUENZ*2^24/TAKTFREQUENZ  (Europa TAKTFREQUENZ = 17734472/18, Amerika TAKTFREQUENZ 14318180/14) LOWBYTE=WERT-256*HIGHBYTE

Poke 54286, LOWBYTE Calculation: Lowbyte= WERT-256*Highbyte

W

$ 15

Oszillator-Frequenz HIGHBYTE HIGHBYTE = INT(WERT /256)

Poke 54287, HIGHBYTE Calculation: Highbyte = INT(WERT /256)

W

$ 16

Pulsbreite bei Rechteckwelle LOWBYTE WERT = 0 bis 255

Poke 54288, WERT

W

$ 17

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

Pulsbreite bei Rechteckwelle HIGHNIBBEL, Wert = 0 bis 15

Poke 54289,WERT

W

$ 18

Rauschen

Sägezahn

Rechteck

Dreieck

Eine Doppelauswahl von Rauschen und einer andren Schwingungsform kann den Rauschgenerator blockieren. Mit setzen des Bit 3 wird diese Blockade gelöst.

1: Dreiecksschwingungsausgang von Oszillator 1 gibt an Oszilator 1 die Ringmodulation (Multiplikation) der Signale an Osz. 2 und 3 aus.

1: Synchronisieren Synchronisiert die Grundfrequenz von Oszillator 2 mit Osc. 3. Um einen hörbaren Effekt zu erziehlen muss Osc.3 auf eine niedrigere Frequenz (!=0) als Osc.2 gesetzt sein.

Steuerbit 1 : Attack 0 : Release Phase einleiten

Poke 54290, WERT Calculation: Bsp.: WERT 11000001=193, einfach binär umformen [   gerader WERT=Attack   ungerader WERT=Release ]

W

Es ist möglich mehrere Wellenformen gleichzeitig zu aktivieren. Das Ergebnis entspricht dann einer logischen AND Verknüpfung der Signale.

$ 19

Dauer Attackphase (ATTACK = 0–15) 00 2 ms 08 100 ms 01 8 ms 09 250 ms 02 16 ms 10 500 ms 03 24 ms 11 800ms 04 38 ms 12 1 s 05 56 ms 13 3 s 06 68 ms 14 5 s 07 80 ms 15 8 s

Dauer Decayphase (DECAY=0-15) 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54291, WERT   Calculation: WERT = 16*ATTACKZEIT +DECAYZEIT

W

$ 20

Sustainpegel   SUSTAINPEGEL = 0 bis 15

Releasezeit 00 8 ms 08 300 ms 01 24 ms 09 750 ms 02 48 ms 10 1500 ms 03 72 ms 11 2400ms 04 114 ms 12 3 s 05 168 ms 13 9 s 06 204 ms 14 15 s 07 240 ms 15 24 s

Poke 54292, WERT Calculation: WERT = 16*SUSTAINPEGEL +RELEASEZEIT

W

F I L T E R

$ 21

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

unbenutzt

Filterfrequenz LOWBYTE (2 bits)

Poke 54293, LOWBYTE Calculation: LOWBYTE=WERT-256*HIGHBYTE

W

$ 22

Filterfrequenz, HIGHBYTE WERT = (FREQUENZ-30)/5.8182 Max.WERT = 2^11  ($21 und $ 22, zusammen 11 Bits !) = 2048

Poke 54294, HIGHBYTE Calculation: HIGHBYTE = INT(WERT /256)

W

$ 23

Resonanz des Filters, RESONANZ Von 0 ( Niedrigere Resonanz) bis 15  (hohe Resonanz)

Externe Signalquelle filtern

Stimme 3 über Filter

Stimme 2 über Filter

Stimme 1 über Filter

Poke 54295, WERT Calculation: WERT = 16 * RESONANZ + FILTERMODUS

W

$ 24

Stimme 3 nicht hörbar. Sinnvoll wenn Stimme 3 nur zur Parametergewinnung genutzt wird.

Hochpasszweig Frequenzen < Filterfrequenz werden um 12dB/octave reduziert

Bandpasszweig Frequenzen <> Filterfrequenz werden um 6dB/octave reduziert

Tiefpasszweig Frequenzen > Filterfrequenz werden um 12dB/octave reduziert

Gesamtlautstärke LOWNIBBEL = 0 bis 15

Poke 54296, WERT Calculation: WERT = PASSMODUS*16+LOWNIBBEL

W

A/D

$ 25

A/D Wandler 1, Control Port 1 (Input, read only) Der AD Wandler1 ist ein Eingang. Der Wert des Registers wird bestimmt durch einen zwischen +5V und POT X angelegten elektrischen  Wiederstands (min. 300 Ohm bis 400 kOhm).  Die max. mögliche Abtastrate beträgt ~2000Hz. Beispielhafter Aufbau mit Potentiometer und Vorwiderstand. ! Nicht kurzschließen ! Sonst ist’s hinüber !

A=PEEK(54297) PRINT A

R

$ 26

A/D Wandler 2 Control Port 1 (Input, read only) Der AD Wandler2 ist ein Eingang. Das Register enthält einen Wert, proportional zu einem zwischen +5V und POT Y angelegten elektrischen  Wiederstand (min. 300 Ohm).

A=PEEK(54298) PRINT A

R

RND

$ 27

Oszillator 3 gibt eine Zufallszahl welche dem Rauschen des Rauschgenerators entspricht.  Generator 3 muss eingeschaltet sein, jedoch kann man die Stimme 3 mit $24 unterdrücken. (read only)

A=PEEK(54299) PRINT A

R

$ 28

Hüllkurvengenerator 3, entspricht der relativen Lautstärke von Stimme 3. (read only)

A=PEEK(54300) PRINT A

R

V-08-11, zusammengestellt von Christian Riedel/ MH, x3works, dopeconnection.net

 

 

 

Die MOS 6581 SID Hardware:
Diese Abbildung soll nur einen kurzen Überblick über die Art der Pinanschlüsse des MOS6581 geben.	PIN	NAME	Erläuterungen
Wenn sie mehr über die Elektronik hinter dem MOS 6581 erfahren wollen,  dann können sie dem offiziellen Datenblatt zum Chip ausführlichere Informationen entnehmen. (Dieses kann z.B.: bei http://sid.kubarth.com/specifications.html gefunden werden) Hier befindet sich der SID im C64. (Die Position variiert bei den einzelnen Versionen des C64)	01	CAP 1A	Anschlüsse für externe Kondensatoren. Die Kapazitäten (min. 1000pF) werden vom Frequenzfilter als Integratoren benötigt. Angeschlossen wird je ein Kondensator zwischen Pin 0 und 1 sowie zwischen Pin 3 und 4. Der Kapazitätswert beeinflusst das Klangbild des MOS 6581 SID. Die Mit je 1000pF können höhere Töne erzeugt werden. 2000pF Kondensatoren ermöglichen eine bessere Bass-Dynamik.
	02	CAP 1A
	03	CAP 1A
	04	CAP 1A
	05	-RES	Reset. Der SID Chip setzt die Register zurück, wenn ein Low-Signal anliegt. (TTL Signal, Low-Time min. 10 Zyklen)
	06	S2	Über diesen Pin bezieht der SID Chip den I/O-Takt des Prozessors. Die nominale Frequenz liegt bei 1MHz, im High-Takt (5V-TTL) werden die Daten transferriert. Der Takt dient auch als Basis für die durch ihn abgeleiteten Stimmfrequenzen. (siehe $0,$1)
	07	R/W	Read/Write. Bei anliegendem TTL Low Signal wird ins Register geschrieben, bei High gelesen.
	08	-CS	Chip Select. Wenn der Prozessor eine Adresse im Registerbereich des SID Chips auf den Adressbus legt wird dieser Eingang Low.
	09	A0	Adressbits A0-A4. Mit 00000 wird $1 angesprochen, mit 00010 $2, mit 00011 $3, usw. (binär umformen). TTL-Level, kommend vom MOS 6510 Mikroprozessor.
	10	A1
	11	A2
	12	A3
	13	A4
	14	GND	Hat der Sid gegenüber den anderen Schaltungen eine eigene Masse, so lässt sich das Klangbild verbessern.
	15	D0	Datenbits D0 bis D7. Der Datenfluss ist bidirektional. Wird -CS low, entscheidet R/W ob das durch A0 bis A4 adressierte Register die Datenbits gelesen oder geschrieden werden. Es liegt 5V-TTL-Level an, verbunden sind die Datenleitungen mit dem MOS 6510 Mikroprozessor.
	16	D1
	17	D2
	18	D3
	19	D4
	20	D5
	21	D6
	22	D7
	23	POTY	Eingang für A/D Wandler 2, siehe $26
	24	POTX	Eingang für A/D Wandler 1, Der Wert des Registers wird bestimmt durch einen zwischen +5V und POT X angelegten elektrischen  Wiederstands (min. 300 Ohm bis 400 kOhm). Die max. mögliche Abtastrate beträgt ~2000Hz. (siehe $25)
	25	V5V	5 Volt Betriebsspannung, max 100mA / 500mW
	26	EXT-IN	EXT IN ist ein Signaleingang für Singale bis max. 3V z.B. von einem Mikrophon, einer Stereoanlage oder etwa einem zweiten SID Chip. Der Pin 26 ist verbunden mit dem Kontakt 5 der 8-poligen AudioVideobuchse.
	27	AUDIO OUT	Audio Out mit maximal 2V Spannung.
	28	V12V	12 Volt Betriebsspannung, bis zu 40mA / 480mW
		total:	max. 1000mW SID Power (Yeah!)

 

 

 

 

Zusatzbeispiel : C64 Guitar Tuner

Das rechts abgebildete Programm ist ein einfach gehaltener Gitarren-Stimmer. Die Saiten einer Gitarre entsprechen von oben nach unten den Noten E2,A2,D3,G3,H3 und E4. Das Programm soll nur kurz erläutert werden:   Zeile                   Erläuterung                     1 Titel ausgeben, "C64 MOS6581 GUITAR TUNER"   10-20 Standardwerte für HIGHBYTE und LOWBYTE festlegen   100 Abfrage: Der User soll die Note angeben. Gespeichert wird in die Variable A$.   200-1000 IF-Abfragen, HIGHBYTE und LOWBYTE werden entsprechend der C64 NotenTabelle.txt gesetzt. Gibt der User "QUIT" ein, springe zu 2000. Steht am Ende der Abfragen LOWBYTE immer noch auf Standardwert=0, springe zu Zeile 1510.   1100-1300 Spiele die vom User gewünschte Note als Dreiecksignal, dann springe zu Zeile 10.   1510-1610 Ein kurzes Rauschsignal wird gespielt, da der Nutzer keine sinnvolle Eingabe gemacht hat. Danach springe zu Zeile 10.   2000 Programmende   download d64 image

 

 

 

Quellen :

64 Intern, (Brückmann, Englisch, Felt, Gelfand, Gerits, Krsnik) ,  5.Auflage,  Data Becker, 1986

Commodore 64 Bedienungshandbuch, Commodore GmbH, Commodore AG

Commodore NMOS 6581 SID, Commodore Semiconductor Group, 1986

Links :

Commodore 64 Emulator Vice

Commodore 64 Emulator CCS

High-Voltage SID Collection

 

 

 

Der Autor übernimmt keine Verantwortung für Fehler oder Irrtümer.