Tekst źródłowy strony POKEY

[[File:Atari POKEY.png]]

Pot-Keyboard Integrated Circuit - wielofunkcyjny układ LSI. Stosowany w [[Atari 8-bit|8-bitowych komputerach Atari]], konsoli [[5200]], niektórych kartridżach do konsoli [[7800]] oraz w części gier salonowych produkcji Atari.

== Numery katalogowe ==

* Standard: '''C012294'''
* [[PORKEY]] (wersja ze zintegrowanymi multiplekserami 4051B, prototyp): '''C020574'''
* MEG (wersja CMOS): '''C021463'''
* [[QUAD POKEY]]: '''C024425'''

== Przeznaczenie ==

Służy do generowania dźwięku, kontroli interfejsu szeregowego ([[SIO]]), obsługi manipulatorów analogowych (''wiosełek'' - paddle) i klawiatury. Poza tym POKEY zawiera cztery układy zegarowe oraz generator liczb pseudolosowych i jest głównym - ale nie jedynym - źródłem przerwań [[IRQ]]. Układ ma [[Rejestry POKEY-a|29 rejestrów]] i zajmuje adresy $D200-$D2FF.

== Transmisja szeregowa ==

=== Protokół transmisji pojedynczych bajtów ===

Protokół transmisji urządzeń podłączonych do szyny szeregowej (zob. [[Gniazdo SIO]]) jest zdefiniowany następująco:

* 1 bit startu (0)
* osiem bitów danych
* brak kontroli parzystości
* 1 bit stopu (1)
* 19200 bitów na sekundę
* poziom +4 V oznacza logiczną jedynkę, a 0 V - zero.

Dane transmitowane są w kolejności od najmłodszego bitu. Szybkość transmisji 19200 bitów na sekundę nie dotyczy magnetofonu kasetowego, gdzie określona jest na 600 bitów na sekundę.

Układ POKEY działa jako [http://en.wikipedia.org/wiki/UART UART], przejmując na siebie podział bajtów, wpisanych przez system do [[Rejestry POKEY-a#SEROUT|rejestru wyjścia szeregowego (SEROUT)]], na pojedyncze bity i wyemitowanie ich na złącze szeregowe z zaprogramowaną częstotliwością, lub scalenie napływających z urządzenia bitów w bajt i przekazanie go w [[Rejestry POKEY-a#SERIN|rejestrze wejścia szeregowego (SERIN)]].

=== Szybkość transmisji ===

Szybkość transmisji programowana jest przez OS przy użyciu połączonych w parę dzielników 3 i 4 (AUDF3 i AUDF4), do których doprowadza się sygnał o częstotliwości głównego zegara systemu, czyli 1773447 Hz w systemie PAL albo 1789772,5 Hz w systemie [http://pl.wikipedia.org/wiki/NTSC NTSC]. Szybkość tę możemy obliczyć według następującego wzoru:

baud = (F/2)/(R+7)

gdzie F to wspomniana wyżej częstotliwość bazowa, a R - wartość wstawiana do rejestru układu POKEY. Żądaną wartość licznika dla znanej prędkości możemy obliczyć po przekształceniu tego wzoru:

R = ((F/2)/baud)-7

Szukana wartość (tzw. [[HS Index]]) to R po zaokrągleniu do najbliższej całkowitej.

Normalnie ustawianą przez system operacyjny wartością R jest 40. Teoretycznie ma to odpowiadać szybkości 19200 bitów na sekundę, z podanego wzoru wynika jednak, że w rzeczywistości jest to 18866,45 bps w systemie PAL oraz 19040 bps w systemie NTSC. W praktyce szybkość transmisji nieprzyspieszanej może wahać się w zakresie od 17734,46 bps do 20152,8 bps (19200 bps ±5%; odpowiada to wartościom dzielnika POKEY-a z zakresu od 43 do 37, w systemie PAL).

Możliwości układu POKEY nie kończą się jednak na szybkości 20 kbps. Niektóre możliwe do wygenerowania szybkości transmisji przedstawia poniższa tabela:

{|
|-
| '''R'''
| '''bps<br />(PAL / NTSC)'''
| '''Uwagi'''
|-
| 0
| 126674,7 / 127840,9
| Szybkość trudna do praktycznego użycia ze względu na zakłócenia powodowane przez układ [[ANTIC (układ)|ANTIC]] przy generowaniu obrazu.
|-
| 1
| 110840,4 / 111860,8
| j/w. Jest to najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 115,2 kbps (6x19200).
|-
| 2
| 98524,8 / 99431,8
| Maksymalna praktycznie użyteczna szybkość transmisji szeregowej ze stacją dysków
|-
| 3
| 88672,3 / 89488,6
|
|-
| 4
| 80611,2 / 81353,3
| Szybkość opcjonalna stacji [[XFD602]]
|-
| 5
| 73893,6 / 74573,8
| Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 76800 bps (4x19200).
|-
| 6
| 68209,5 / 68837,4
| Szybkość stacji [[LDW Super 2000]], [[Top Drive 1050]], [[TOMS Turbo Drive]], [[TOMS Multi Drive]], [[TOMS 710]], [[TOMS 720]], [[XFD601]]/602 itd., krótko mówiąc, najpopularniejsze "turbo" do szeregowej stacji dysków
|-
| 7
| 63337,3 / 63920,4
|
|-
| 8
| 59114,9 / 59659
| Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 57600 bps (3x19200). Szybkość transmisji używana w stacji [[SN-360]] z firmwarem [[Mikey|Mikeya]] (jedyna możliwa prędkość turbo, narzucona sprzętowo przez zegar UARTa w stacji)
|-
| 9
| 55420,2 / 55930,4
| Szybkość transmisji używana w rozszerzeniach [[Speedy 1050]] oraz [[Hyper-XF]]
|-
| 10
| 52160,2 / 52640,4
| 52 kbps, szybkość stacji [[US Doubler]] i [[Happy Warp]]
|-
| 11
| 49262,4 / 49715,9
|
|-
| 12
| 46669,6 / 47099,3
|
|-
| 13
| 44336,1 / 44744,3
|
|-
| 14
| 42224,9 / 42613,6
|
|-
| 15
| 40305,6 / 40676,6
|
|-
| 16
| 38553,2 / 38908
| Maksymalna szybkość nie modyfikowanych stacji [[XF551|XF-551]] oraz [[CA-2001]]. Najbliższy (odchyłka <5%) odpowiednik "standardowej" szybkości 38400 bps (2x19200).
|}

Oczywiście wartość dzielnika częstotliwości może mieć i wyższe wartości, do 65535 włącznie (co daje 13,6 bps).

=== Magnetofon ===

Dla magnetofonu domyślną wartością rejestru jest 1484, co odpowiada szybkości 594,7 bps. Szybkość tę podczas transmisji komputer dostosowuje w pewnym zakresie do bieżących potrzeb wynikłych np. z nierównomiernego przesuwu taśmy bądź jej rozciągnięcia itd.

Odczyt z magnetofonu przeprowadzany jest tak samo, jak komunikacja z innymi urządzeniami. Do zapisu danych na magnetofon stosowany jest tryb dwutonowy, gdzie logicznej jedynce odpowiada ton o częstotliwości 5278 Hz, a zeru - o częstotliwości 3958,56 Hz (w systemie PAL; odpowiednio są to wartości 5 i 7 dla rejestrów AUDF1 i 2).

=== Przydźwięk I/O ===

Podczas odczytu szeregowego na wyjściu audio komputera pojawia się dźwięk sygnalizujący, że transmisja jest w toku. Dźwięk ten jest generowany automatycznie przez POKEY-a, a źródłem jest kanał audio użyty jako generator częstotliwości (normalnie AUDF3/4) dla wejścia szeregowego.

Sposób generowania dźwięku jest dość prosty. Podczas odczytu z dyskietki na wyjściu AUDIO (pin 37) pojawia się sygnał prostokątny 1Vpp (Voh=~5V, Vih=~4V). Na każdy odebrany bajt - dziesięć okresów (start, 8 bitów danych, stop) o częstotliwości równej prędkości transmisji. Przy 19200 bps jest to oczywiście zbyt wysoka częstotliwość, aby była słyszalna. To co słychać, to krótka (ok. pół bitu) przerwa na synchronizację generatora, pomiędzy bitem stopu bajtu n a bitem startu bajtu n+1 (czyli ton o częstotliwości ok. 1800 Hz); i, oczywiście, dłuższe przerwy między odbieranymi bajtami 'A' i 'C' (patrz [[SIO#Połączenia szeregowe|SIO]]).

http://drac030.krap.pl/transmisja.png<br />Przebiegi sygnałów ''audio '' i ''data in'' podczas odczytu z magnetofonu - wykres z analizatora stanów logicznych.Z odczytem z kasety jest bardzo podobnie - najpierw odbiór dwóch bajtów $AA (ustalenie częstotliwości taktowania - brak dźwięku na wyjściu), potem prawie dokładnie tak samo jak dla dysku, czyli dziesięć okresów częstotliwości taktowania na każdy odbierany bajt, z synchronizacją generatora każdym kolejnym bitem startu. Amplituda sygnału jest o około połowę mniejsza niż przy odczycie z dysku. Dodatkowo pojawia się (prawdopodobnie losowo - nie zauważa się jakiejś zależności - na oko z prawdopodobieństwem bliskim 0,5) modulacja dźwięku podstawowego częstotliwością 31,666 kHz o znacznie większej amplitudzie (łacznie 4Vpp) - ale raczej bez znaczenia dla brzmienia. To, co słychać, to ton podstawowy ~600 Hz z nałożoną częstotliwością synchronizacji bajt/bajt - ~ 60Hz. Okresowa (na blok danych) zmiana brzmienia pochodzi stąd, że dla każdego bloku występuje pewna niedokładność określenia częstotliwości taktowania (nieco inna wysokość tonu podstawowego), a ona z kolei powoduje inną długość przerw na synchronizację bajt/bajt.

Nie ma żadnej zależności między zawartością danych a generowanym dźwiękiem. Wrażenie, że jest inaczej, powstaje raczej wskutek przesłuchów i zakłóceń na połączeniach SIO w przypadku stacji dysków, w przypadku magnetofonu - przesłuchów pomiędzy ścieżką danych a (zazwyczaj pustą) ścieżką audio itp.

Jak napisano, przydźwięk kontrolny generowany jest tylko podczas odczytu, ale jednak zapis też nie jest całkowicie bezgłośny: w przypadku "normalnych" urządzeń szeregowych [[SIO]] (tj. wszystkich oprócz magnetofonu) źródłem dobiegających wtedy z głośnika postukiwań czy też chrupnięć są nadsyłane przez urządzenie potwierdzenia odbioru komend i danych. Natomiast zapis na magnetofon jest, jak napisano powyżej, realizowany akustycznie w trybie dwutonowym, stąd dźwięk.

Przydźwięk można wyłączyć zerując rejestr systemowy IOSNDEN ($41), co powoduje, że procedury szeregowe OS-u redukują głośność w kanale AUDF3/4 do zera i dźwięk milknie; normalnie zaś stosowanym poziomem głośności jest 8.

== Zobacz też ==

* [[Rejestry POKEY-a]]
* [[QPokey]]
* [[QUAD POKEY]]
* [[HOKEY]]
* [[PokeyMAX]]
* [[PokeyONE]]
* [[Evie]]

== Odnośniki zewnętrzne ==

* [http://ftp.pigwa.net/stuff/collections/nir_dary_cds/Tech%20Info/POKEY.PDF POKEY CO12294 - oryginalna dokumentacja]. Zawiera wewnętrzne schematy
* [http://krap.pl/mirrorz/atari/homepage.ntlworld.com/kryten_droid/Atari/800XL/atari_hw/pokey.htm Wersja HTML dokumentacji]
* [http://krap.pl/mirrorz/atari/homepage.ntlworld.com/kryten_droid/Atari/800XL/atari_hw/pokey.htm#Pin%20list Opis końcówek]
* [http://en.wikipedia.org/wiki/POKEY POKEY w Wikipedii]

[[Kategoria:Atari 8-bit]]