SM5964與UM3567/YM2413的和絃音樂實驗

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1、FM Synthesis簡介

2、UM3567/YM2413簡介

3、VGM檔簡介

4、SM5964和絃音樂實驗簡介

5、SM5964和絃音樂實驗套件

6、SM5964和絃音樂實驗的ISP操作說明

7、SM5964和絃音樂實驗的DEMO

8、SM5964和絃音樂實驗套件購買說明

　　所謂的 FM 和絃音樂合成 (Frequency Modulation Synthesis) 技術
是利用一種稱為「頻率調變」的技術來產生或模擬出近似真實樂
器所發出的聲音，這項技術是1973年由一位名字為 John Chowning
的研究生所提出來的觀念，當時由於PC與半導體製造技術的限制
，對於這種和絃音樂合成技術的潛力並不是那麼的重視，直到該
技術被日本YAMAHA公司購買後，推出一系列的 FM 和絃音樂合
成 IC 與電子樂器後，大家對於這種 FM 和絃音樂合成技術才逐漸
重視。

　　目前使用這種 FM 和絃音樂合成技術所製造出來的產品很多，
幾乎早期許多的 PC音效卡與電子樂器都是採用這種技術所製成的
，十幾年前最早在台灣推出的AdLib魔奇音效卡也都是使用 FM 和
絃音樂合成 IC所製成的 PC音效卡，目前站長還保留至今，雖然發
出的音效與現在的 PC音效來比，並不是那麼的豐富，不過跟只利
用 PC主機板上的 8253計時 IC所發出的單音相比， FM 和絃音樂合
成技術所發出的聲音就顯現出與眾不同，因此早期為數不少的 PC
遊戲都支援這款的 AdLib 魔奇音效卡，不過時至今日來看， PC 音
效已經跳脫 FM和絃音樂合成技術，而採用更接近真實樂器音質的
WaveTable的技術，因此在目前的 PC上應該不會再出現以 FM 和絃
音樂合成技術為主的音效卡了吧！

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　　YM2413是一顆由YAMAHA公司採用 FM 和絃音樂合成技術所
製造出的音效產生器晶片，它具有 18個發音體 (OPLL) ，主要可以
規劃成兩種的發音模式：伴奏樂器模式 ( Melody ) 與打擊樂器模式
(Rhythm)；也就是說，如果規劃成伴奏樂器模式的話，可以一次發
出九種伴奏樂器的聲音， 但不能使用打擊樂器 。如果規劃成打擊
樂器模式的話 ， 則一次只能發出六種伴奏樂器的聲音，再加上五
種打擊樂器的聲音 ， 因此只要適當的控制 YM2413 的話 ，可以發
出相當不錯的樂音 。 目前 YM2413 廣泛使用在電視遊樂器 、電動
遊戲機 、小鋼珠台等需要和絃音樂的地方 ，甚至目前手機的和絃
鈴聲，也都是採用FM和絃音樂合成技術所發展出來的。

　　YM2413本身內建 15 種伴奏樂器的音色及5種打擊樂器的音色
，主要有：

5 種打擊樂器的音色為：大鼓、中鼓、小鼓、踏鈸及高架鈸。

除了以上所提的內建樂器音色外，YM2413還允許使用者自行創作
出各種樂器的音色。

　　UM3567 是一顆完全相容於YM2413的 FM音效產生器，是由台
灣聯華電子所開發出來的，不僅功能幾乎相容連 IC 接腳也頗為類
似，不過由於被 YAMAHA控告侵犯專利權，而且確定敗訴，目前
聯電已經不再生產該顆 IC，目前市面上的UM3567應該都是屬於中
古 IC或是不知名的地下 IC工廠所生產出來的。

註：YM2413使用說明書下載位置，UM3567除了 IC腳位與 YM2413
　　不同外，其餘IC內部的暫存器與使用方法，幾乎完全相同。

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　　VGM(Video Game Music)檔是由一群電視遊樂器公司 SEGA 的
愛好者 所制定 出來的電視遊戲音效音樂檔案標準，目前VGM檔所
支援的音效晶 片主要有 SN76496、YM2413、YM2612、YM2151 等
晶片，因此適 合用來記錄各種音效晶片的驅動資料，目前VGM檔
的規格為 1.50 版 ，任何支援標準 VGM檔的播放設備都可以正確無
誤的播放出  VGM檔所記錄的音樂資料，類似於Midi檔案一樣是屬
於跨平台的音樂檔案標準，因此本次實驗就是要將VGM檔燒入SM
5964的Flash ROM之中，然後驅動 UM3567/ YM2413音效晶片，播放
出 VGM 檔所記錄的音樂資料。

　　VGM 檔的檔案規格非常的簡單，除了檔頭的 64個Bytes外，其
餘資料為 UM3567 / YM2413的各個暫存器資料與音符演奏時間延遲
記錄，加上類似MP3檔案在檔尾處的 ID3 結構的GD3，用來記錄該
首 VGM 檔的音樂名稱 、作者等相關資料。目前在 PC 上可以利用 
WinAMP這個播放程式再加上 Plug-In來播放VGM檔，因此即使沒有
UM3567/ YM2413，還是可以播放 VGM檔，同時在網路上也有許多
的工具程式，可以將 VGM 檔轉換成Midi 檔來儲存，或是將其他的
音效檔案轉換成VGM檔，而且網路上也有許多的 VGM檔可供下載
，因此使用VGM檔來驅動UM3567/YM2413是最適合不過的。

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　　SM5964 是一顆完全相容於 Intel 8052 的單晶片，它具有 64K-
Bytes的 Code Flash ROM與 1K-Bytes的SRAM及高達40Mhz的操作速
度與五個 Channel 的 PWM 功能，同時也都具有 ISP 的功能，而本
次實驗就是要利用 SM5964的 62.5KBytes 的Flash ROM 來儲存VGM
檔與控制程式，利用PC的串列介面將最多四首的VGM檔的音樂資
料下載至SM5964的Flash ROM之中。

　　本研究室所提供的 SM5964與 UM3567/YM2413的和絃音樂實驗
的特點如下：

(1)、使用者可以自行規劃控制FM音效產生器UM3567/YM2413晶片
　　的資料匯流排輸出時的 I/O埠，使用者可以從 P0 到 P3 中任意
　　挑選其中的一個 I/O埠，用來連接 UM3567/ YM241的資料匯流
　　排 (D0~D7)。

(2)、使用者可以自行規劃控制FM音效產生器UM3567/YM2413晶片
　　的控制訊號輸出時的 I/O埠，使用者可以從 P0 到 P3 中任意挑
　　選其中的一個 I/O埠，用來連接 UM3567/ YM241的控制線訊號
　　 (INI、CS、WR、A0)；另外此 I/O埠也可以作為播放指示輸出
　　、開始播放輸入與音樂選擇 (第一首音樂∼第四首音樂)輸入。　　

(3)、使用者可以自行將 VGM檔案下載到 SM5964的 Flash ROM之中
　　，透過PC的串列介面與SM5964的 ISP服務程式，將最多四首的
　　VGM檔與控制程式一起下載至SM5964的 Flash ROM之中。

(4)、使用者也可以改用本研究室所撰寫 ISP51 Host軟體，將自行開
　　發的程式碼下載至 SM5964 中 ，此時的 SM5964 則成為一般的 
　　8051單晶片。

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　　本研究室所提供 SM5964和絃音樂實驗套件，只含一顆已經燒
錄 ISP服務程式(定址在FE00到 FFFF，共佔用 0.5K-Bytes) 的 SM5964
、一片包含Music51 Host與 ISP51 Host軟體程式的光碟片、相關技術
的文件與Music51下載使用的參考電路圖 ， 請注意：本套件不包含
RS232 轉換電路 IC (DS275、HIN232 或 MAX232)以及相關的電路板
(PCB)、零件及 IC，您可以使用麵包板或是自行 Layout PCB，然後
參考本研究室所提供的接線電路圖從事和絃音樂實驗 ； 另外為了
讓您驗證本實驗，本研究室特別提供 30首的 VGM檔供您驗證本實
驗之用。

　　本研究室所提供 SM5964的和絃音樂實驗套件，主要是利用PC
的串列功能將您所選擇的VGM檔音樂資料，透過串列埠 (COM)，
然後再經過電壓轉換電路(DS275、HIN232 或 MAX232 )，最後連接
至SM5964的RXD、TXD及GND，因此您的 PC必須至少要擁有一個
串列埠(COM)的存在，否則將無法使用下載的功能。

　　本研究室所提供的PC端Music51 Host下載程式，均可以在Win9x
、WinXP上執行，有關詳細的使用的文件以及參考接線電路圖，請
您自行下載：

(1)、Music51 Host的使用說明　1　2　3　4　5　

(2)、Music51 Host的操作訊息說明　1　2　3

(3)、ISP服務程式操作說明　1　2

(4)、參考接線電路圖　1

(5)、Music51 Host安裝程式 (Version 0.1)　1

　　目前本研究室所提供Music51 Host下載程式，必須配合本研究
室所撰寫的 ISP服務程式，與原廠所提供的 ISP服務程式並不相容
， 請勿使用原廠的 ISP服務程式，以避免產生其他未知的風險。

　　本研究室所提供 SM5964的和絃音樂實驗，必須搭配適當的晶
體震盪器(Crystal)，主要有11.0592Mhz及18.432Mhz兩種，如果您需
要使用特殊頻率的晶體震盪器，請來信詢問。

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　　在您操作SM5964的ISP功能之前，先弄清楚一些定義，以避免
操作錯誤。首先，請您仔細研讀過 SM5964的 Data Sheet，雖然 SM
5964相容於 Intel 8052，不過還是有一些暫存器(Register)的設定是不
同的，因此詳細研讀Data Sheet是成為RD工程師的第一步；接著再
研讀本研究室所撰寫的Music51 Host的使用說明、Music51 Host的操
作訊息說明、ISP服務程式操作說明以及參考接線電路圖， 如果您
已經都研讀過上述的文件後，您應該就具備了相關 ISP功能的基礎
認識 。您也可以參考原廠所撰寫的相關文件 ，這樣您就可以更加
了解SM5964的 ISP功能。

註：Music51 Host 的使用說明 ，是描述執行在 PC端並提供VGM檔
　　音樂資料下載程式的操作說明。

註：ISP 服務程式操作說明 ，是描述燒錄在 SM5964內的ISP接收程
　　式的操作說明。

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　　底下為使用SM5964和絃音樂實驗的DEMO，站長以原始的Midi
檔作為對照使用，然後將 Midi 檔轉換成 VGM 檔後，再下載至 SM
5964的FlashROM之中，驅動UM3567播放出來的錄音檔案。

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　　本研究室所提供 SM5964 和絃音樂實驗套件，只含一顆已經燒
錄 ISP服務程式(定址在FE00到 FFFF，共佔用 0.5K-Bytes) 的 SM5964
、一片包含Music51 Host與 ISP51 Host軟體程式的光碟片、相關技術
的文件與Music51下載使用的參考電路圖， 請注意：本套 件不包含
RS232 轉換電路 IC (DS275、HIN232 或 MAX232)以及相關的電路板
(PCB)、零件及 IC，另外贈送30首的VGM檔供您驗證本實驗之用。
一套定價新台幣NT$300元整，以上均不含郵資，一次購買10套 (含)
以上，打九折優待。如果您手邊沒有 UM3567 的話，本站提供代購
的服務，配合本實驗套件一起購買的話，只要再加上NT$ 50元；但
如果您只是要單買UM3567的話，一顆PDIP-24包裝的UM3567定價為
NT$ 100元，同時贈送 30首的VGM檔供您驅動之用。

　　來信時訂購時 ，請註明您的姓名 、郵寄地址、聯絡電話以及
所需套件數量，並註明您需要的 IC包裝是 40 Pin  PDIP  或是 44 Pin
PLCC、以及晶體震盪器的操作頻率是11.0592Mhz或是 18.432Mhz，
本站長收到您的來信後會回信與您做確認的動作 ， 另外付款方式
與郵寄方式說明如下：

(1)、採用普通掛號郵寄方式，郵資NT$ 50 元

　　如果您是採用普通掛號郵寄方式 ， 則您必須事先以 ATM 匯
款至本站長的郵局帳號 (銀行代碼 700，帳號為　　　　　　　)，
然後將您匯款所使用的帳號後５碼以 E-Mail 方式告知本站長，經
本站長確認無誤後 ，馬上就將您所訂購的實驗套件以普通掛號郵
寄方式寄出 ，郵局所需處理的工作天為三到七天，視您所需要郵
寄地區而定。

註：3套(含)以上，每增加一套需再加收郵資NT$ 30元。

(2)、採用郵局代收貨價郵件方式，郵資NT$ 100 元

　　如果您是採用郵局代收貨價郵件方式，則您只需將訂單 Mail
至站長即可，並不需要事先匯款，不過請您確認您的住址是否有
人可以代收郵件，否則可能會被退件至郵局候領。您的訂單經本
站長確認無誤後，馬上就將您所訂購的實驗套件以郵局代收貨價
郵件方式寄出，郵局所需處理的工作天為三到七天，視您所需要
郵寄地區而定。　

訂單範例：

(1)、採用普通掛號郵寄方式

姓名：趙錢孫

地址：台北市100中正區子虛烏有路一段 1號

電話：0987-654-321

套件數量：2套

郵寄方式：普通掛號

IC包裝：40 Pin PDIP

晶體震盪器的操作頻率：11.0592Mhz

代購PDIP-24包裝的UM3567：兩顆

以上所需匯款金額為 300X2+50X2+50 = NT$750整

(2)、採用郵局代收貨價郵件方式

姓名：趙錢孫

地址：台北市100中正區子虛烏有路一段 1號

電話：0987-654-321 (郵局規定要留)

套件數量：1套

郵寄方式：代收貨價

IC包裝：44 Pin PLCC

晶體震盪器的操作頻率：18.432Mhz

代購PDIP-24包裝的UM3567：一顆

以上所需代收付款金額為 300X1+50X1+100 = NT$ 450整

　　以上如果您對於付款方式及付款金額，有任何疑問的話，歡
迎來信詢問，謝謝。

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