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programing:linux-programing:linux-beep-io-access


LinuxでI/Oポート操作(Beep音を鳴らす)

LinuxでシステムビープのI/Oポートを操作して、ビープ音を鳴らす方法について備忘録を残す。

システム・タイマのハード仕様

IBM PC互換機のシステム・タイマは i8254 相当品(PIT)が使用されており、3個のプログラマブル・カウンタを内蔵。クロックは 1.19318MHz でドライブされて、以下の用途に使われている。

  • チャネル0: IRQ0のハード割り込みを周期的に発生。
  • チャネル1: メモリ・リフレッシュ要求信号として利用。
  • チャネル2: 内蔵スピーカ音源(BEEP)の周波数を決定。

I/Oポート・アドレス

関連するI/Oレジスタのアドレス。

システム・タイマ(i8254)

アドレス R/W 機能 備考
0x40 R/W カウンタ#0(インターバル・タイマ) モード3
0x41 カウンタ#1(DRAMリフレッシュ) モード2
0x42 カウンタ#2(BEEPスピーカー) モード3
0x43 W モード・レジスタ

システム・ポート

アドレス R/W 機能 備考
0x61 R システム・ステータス
W システム・コマンド

レジスタ詳細

1) モード・レジスタ(ライト)

[カウンタ選択]

アドレス Bit 項目 説明
0x43 D7 CHNO 00: カウンタ#0選択,01: カウンタ#1選択,
10: カウンタ#2選択,02: リードバック・コマンド
D6
D5 RWMD 00: カウンタ・ラッチ動作(読み出し時),01: 下位バイトの読み書き,
10: 上位バイトの読み書き,02: 下位・上位の順に読み書き(デフォルト)
D4
D3 MODE モード番号
000: カウント終了時の割り込み,
010: レート・ジェネレータ,
011: 方形波レート・ジェネレータ
D2
D1
D0 BCD 0: バイナリ・カウント,1: BCDカウント

[リードバック・コマンド]

アドレス Bit 項目 説明
0x43 D7 1
D6 1
D5 CR =0: カウンタ・ラッチ
D4 SR =0: ステータス・ラッチ
D3 CH2 =1 でカウンタ#2選択
D2 CH1 =1 でカウンタ#1選択
D1 CH0 =1 でカウンタ#0選択
D0 0

2) ステータス(リード)

アドレス Bit 項目 説明
0x40
0x41
0x42
D7 OUT 0: OUT端子レベル・ロー,1: OUT端子レベル・ハイ
D6 NULL 0: カウンタ有効,1: カウンタ無効
D5 RWMD 00: カウンタ・ラッチ動作(読み出し時),01: 下位バイトの読み書き,
10: 上位バイトの読み書き,02: 下位・上位の順に読み書き(デフォルト)
D4
D3 MODE モード番号
000: カウント終了時の割り込み,
010: レート・ジェネレータ,
011: 方形波レート・ジェネレータ
D2
D1
D0 BCD 0: バイナリ・カウント,1: BCDカウント

3) カウンタの読み書き(リード/ライト)

アドレス Bit 項目 説明
0x40
0x41
0x42
D7 COUNTER モード・レジスタの設定直後に有効
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0

4) システム・コマンド(ライト)

アドレス Bit 項目 説明
0x61 D7 0
D6 0
D5 0
D4 0
D3 EIOC I/Oチャネル・エラー状態(0:禁止, 1:許可)
D2 EMPE メモリ・パリティ・チェック状態(0:禁止, 1:許可)
D1 SPKG PITチャネル2のスピーカへの出力状態(0:禁止, 1:許可)
D0 T2G PITチャネル2の出力状態(0:禁止, 1:許可)

5) システム・ステータス(リード)

アドレス Bit 項目 説明
0x61 D7 MPE メモリ・パリティ・エラー
D6 IOCE I/Oチャネル・エラー
D5 TC2O チャネル2の出力信号がアクティブ
D4 REF メモリ・リフレッシュのチェック
D3 EIOC I/Oチャネル・エラー状態
D2 EMPE メモリ・パリティ・チェック状態
D1 SPKG PITチャネル2のスピーカへの出力状態
D0 T2G PITチャネル2出力状態

テストプログラム

I/Oポートを操作するサンプルプログラム。

beep_test.c
#include <stdint.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>			/* for usleep */
#include <sys/io.h>			/* for inb,outb */
 
 
static void beep_on(void)
{
    outb(inb(0x61)|3, 0x61);	/* beep on */
}
 
static void beep_off(void)
{
    outb(inb(0x61)&0xfc, 0x61);	/* beep off */
}
 
 
int main(int argc, char *argv[])
{
    uint32_t count;
 
    if ((ioperm(0x0040, 4, 1)) || (ioperm(0x0061, 1, 1))) {
        perror("ioperm");
        return 1;
    }
 
    count = 1193180/1000;		/* 1000 Hz */
    outb(0xb6, 0x43);			/* set freq */
    outb(count & 0xff, 0x42);
    outb((count>>8) & 0xff, 0x42);
 
    beep_on();
    usleep(1000000);			/* 1sec wait */
    beep_off();
 
    return 0;
}
  • ioperm関数で、ポートの入出力許可を設定する。

コンパイル方法

上記ソースを、beep_test.c ファイルに作成。下記コマンドでコンパイル。

$ gcc -o beep_test beep_test.c

実行方法

root権限で実行する。

$ sudo ./beep_test

実行すると、1秒間ビープ音がなる。

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参考

  1. 「DOS/Vテクニカル・リファレンス・マニュアル(増補版)」 ソフトバンク(株)出版 1994年7月25日初版発行
  2. 「別冊トランジスタ技術 '97 IBM PC活用ハンドブック」 CQ出版社 1997年4月1日発行
programing/linux-programing/linux-beep-io-access.txt · 最終更新: 2020/03/29 10:47 by yoko