Circuito de sonido de tragaperras años 80. Parte 2.

El firmware.

En el esquema podemos ver, en el conector grande; que a parte de los 12 voltios para la alimentación del amplificador de sonido y de los 5 voltios para la alimentación de los circuitos digitales, tenemos varias señales que van directamente al microcontrolador:

• P1.3 perteneciente al puerto 1.
• P2.4 a P2.7 pertenecientes al puerto 2.
• INT. Que es la señal de interrupción del microcontrolador y que es activa a nivel bajo.
• RESET. También activa a nivel bajo que es el reset del microcontrolador.

Como, a pesar de pasar unos treinta años desde la última vez que programé un micro de la familia MCS48 de Intel, mi memoria funciona bien... y siendo sincero, el manual de los MCS48 ayuda mucho; sabemos que el vector de arranque de este microcontrolador se sitúa en la posición 0x0000; que el vector de interrupción está en la posición 0x0003 y que en la posición 0x0007 está el vector de la interrupción del temporizador (este vector no se utiliza en este firmware).

;; 0x0000 vector de arranque. 0000 04 9B JMP 009BH ; salto a 0x009B 0002 00 NOP ;; 0x0003 vector de interrupción. 0003 E5 SEL MB0 ; MBF = 0. Selecciona banco 0 de memoria. 0004 04 0B JMP 000BH ; Salta a 0x000B 0006 04 9B JMP 009BH ; Salta a 0x009B 0008 00 NOP 0009 04 9B JMP 009BH ;; viene de vector de interrupción. 000B 99 F7 ANL P1,#F7H 000D 8A F0 ORL P2,#F0H ; Configura P2.4 a P2.7 como entradas. 000F 0A IN A,P2 ; Lee valor de P2 0010 53 F0 ANL A,#F0H ; Descarta P2.0 a P2.3, usados en direccionamiento. ; se queda con bits P2.4 a P2.7 0012 47 SWAP A ; Intercambio de nibbles. P2.4 a P2.7 pasa a bits bajos. 0013 A8 MOV R0,A ; Almacena valor en R0 0014 B9 08 MOV R1,#08H ; R1 = 0x08 0016 23 1F MOV A,#1FH ; A = 0x1F 0018 A1 MOV @R1,A ; [ R1 = 0x08 ] = 0x1F. Posición 8 memoria = 0x1F 0019 19 INC R1 ; R1 = 0x09 001A 27 CLR A ; A = 0 001B A1 MOV @R1,A ; [ R1 = 0x09 ] = 0x00. Posición 9 memoria = 0x00 001C 17 INC A ; A = 1 001D D7 MOV PSW,A ; PWS = A = 1 ¡¡¡ OJO !!! 001E 93 RETR ; NO RETORNA. CONTINUA PERO LIMPIA FLAG DE LA INTERRUPCION. ; Qué cabroncete, casi se me pasa esto. :-) ;; saltos según valor leído en P2.4 a P2.7 001F E5 SEL MB0 ; MBF = 0. Selecciona banco 0 de memoria. 0020 F8 MOV A,R0 ; A = R0 = Valor leído de P2. 0021 C6 9B JZ 009BH ; Si = 0x00, salta a 0x009B 0023 23 0F MOV A,#0FH ; 0025 D8 XRL A,R0 ; 0026 C6 98 JZ 0098H ; Si = 0x0F, salta a 0x0098 0028 23 0E MOV A,#0EH ; 002A D8 XRL A,R0 ; 002B C6 96 JZ 0096H ; Si = 0x0E, salta a 0x0096 002D 23 0D MOV A,#0DH ; 002F D8 XRL A,R0 ; 0030 C6 92 JZ 0092H ; Si = 0x0D, salta a 0x0092 0032 23 0C MOV A,#0CH ; 0034 D8 XRL A,R0 ; 0035 C6 8D JZ 008DH ; Si = 0x0C, salta a 0x008D 0037 23 01 MOV A,#01H ; 0039 D8 XRL A,R0 ; 003A C6 70 JZ 0070H ; Si = 0x01, salta a 0x0070 003C 23 02 MOV A,#02H ; 003E D8 XRL A,R0 ; 003F C6 72 JZ 0072H ; Si = 0x02, salta a 0x0072 0041 23 03 MOV A,#03H ; 0043 D8 XRL A,R0 ; 0044 C6 75 JZ 0075H ; Si = 0x03, salta a 0x0075 0046 23 04 MOV A,#04H ; 0048 D8 XRL A,R0 ; 0049 C6 78 JZ 0078H ; Si = 0x04, salta a 0x0078 004B 23 05 MOV A,#05H ; 004D D8 XRL A,R0 ; 004E C6 7A JZ 007AH ; Si = 0x05, salta a 0x007A 0050 23 06 MOV A,#06H ; 0052 D8 XRL A,R0 ; 0053 C6 7D JZ 007DH ; Si = 0x06, salta a 0x007D 0055 23 07 MOV A,#07H ; 0057 D8 XRL A,R0 ; 0058 C6 81 JZ 0081H ; Si = 0x07, salta a 0x0081 005A 23 08 MOV A,#08H ; 005C D8 XRL A,R0 ; 005D C6 83 JZ 0083H ; Si = 0x08, salta a 0x0083 005F 23 09 MOV A,#09H ; 0061 D8 XRL A,R0 ; 0062 C6 85 JZ 0085H ; Si = 0x09, salta a 0x0085 0064 23 0A MOV A,#0AH ; 0066 D8 XRL A,R0 ; 0067 C6 87 JZ 0087H ; Si = 0x0A, salta a 0x0087 0069 23 0B MOV A,#0BH ; 006B D8 XRL A,R0 ; 006C C6 89 JZ 0089H ; Si = 0x0B, salta a 0x0089

En un principio me he centrado en estudiar la parte correspondiente al vector de interrupción ya que esta señal está disponible en el conector, y si está ahí, será por algo.

Vemos que en cuanto se activa la señal INT (a nivel bajo) se selecciona el banco de memoria 0 y entonces el programa salta a la posición 0x000B. A partir de ahí, se lee el valor presente en el puerto 2, justo el valor presente en 2.4 a 2.7 y entonces el programa salta a distintos puntos del firmware en función del valor leído en esos pines.

Supuse que activando la señal INT (a nivel bajo) mientras ponemos un valor en los pines 2.4 a 2.7 quizá consiguiese reproducir distintos sonidos.

El resto del programa, aunque lo he revisado por partes, no he podido dedicarle demasiado tiempo; así que a día de hoy, aún no se para que se utiliza la señal P1.3 ni la señal correspondiente al puente en la placa marcada como "RECLAMO".

Si nos fijamos en el esquema, vemos que el pin de dirección A11 de la memoria eprom se encuentra conectado directamente a 5 voltios. Así que cuando el microcontrolador direcciona el vector de arranque en la posición 0x0000, en realidad se corresponde con la posición 0x0800 de la eprom. El microcontrolador nunca llega a acceder al contenido de la eprom situado en la posición 0x0000 hasta la posición 0x07FF. Lo curioso es que el contenido entre 0x0000 y 0x07FF es exactamente el mismo que el que se encuentra en 0x0800 en adelante, cambiando únicamente los valores de las instrucciones JMP, CALL y resto de instrucciones de salto y los accesos a valores en la memoria de programa. Es decir, el firmware está grabado por duplicado en la eprom.

Empezando con las pruebas.

Para poder hacer pruebas, preparé un pequeño circuito en placa de prototipos.

Adaptador para pruebas. Esquema.

A través de este adaptador se alimenta el amplificador a partir de una fuente exterior de 12 voltios al tiempo que obtenemos una tensión regulada de 5 voltios para los circuitos digitales.

Cuenta también con varios puentes con los que variar los valores en los pines P2.4 a P2.7, poder activar la señal INT y el RESET si es necesario.

Adaptador para pruebas.

No es necesario el uso de resistencias en los pines P2.4 a P2.7 ni en la línea de RESET ya que el microcontrolador cuenta con pull-up's internos. Únicamente es necesario instalar un pull-up en la línea INT. Y según el manual de la familia MCS48 un condensador de 1uF en la línea de RESET es suficiente para que arranque sin problemas.

Variando los puentes de las señales P2.4 a P2.7 y activando a continuación la señal INT pueden escucharse los distintos sonidos de la máquina, entre ellos la famosa canción de los "pajaritos".

Algunos sonidos se reproducen y paran por si mismos, otros continúan indefinidamente siendo necesario fijar el valor 0x0 en los puentes y activar a continuación la señal INT para parar el sonido.

Video.

Me apetecía grabar un video de la placa reproduciendo los distintos sonidos, pero hacerlo variando los puentes a mano y activando la señal INT cada vez, era algo tedioso. Así que para "automatizar" el proceso, utilicé una placa de Arduino con un pequeño programa (o sketch, como le llaman ahora) que se encargó de secuenciar los distintos valores en los pines P2.4 a P2.7 y de activar la señal INT dejándome la manos libres para sujetar la cámara.

Preparación para el video.

Conclusión.

Después de tantos años sin tocar este circuito, ha tenido su gracia, por una parte recordar los viejos tiempos en que pasaba horas y horas aprendiendo sobre electrónica y microcontroladores tratando de descifrar el funcionamiento de placas de este tipo y programando los microcontroladores de la familia MCS48 y también los de la familia MCS51 que ya andaban por el mercado (y los Z80, y todo lo que cayera en mis manos); y por otra parte recordar los tiempos, en que siendo más joven aún, acompañaba a mi abuelo a tomar "la pinta de vino" al bar (yo coca-cola, por supuesto) y de fondo llegaba la musiquita de los "pajaritos" llamando a aquellos que tuviesen alguna moneda de 25 pesetas que meter por la ranura.

Quizá algún día continúe hasta saber cuál es la función del pin P1.3 y el puente "RECLAMO" de la placa, pero de momento, la cosa llega hasta aquí.

Si estás interesado en los ficheros del firmware, o en los esquemas puedes encontrarlos en el siguiente enlace de github en distintos formatos (kicad, pdf y jpg).

https://github.com/hackingchips/BabyFruits_SoundCard