04背景 · 波形科普
四种通道，四种声音的分工
脉冲波 × 2PULSE · $4000–$4007
主旋律与和声。两路独立，撑起乐曲的"歌声"部分。
可变占空比（duty）改变音色；timer 决定音高。
三角波TRIANGLE · $4008–$400B
低音线 / 稳定旋律。比方波更"圆润"。
没有音量控制——只有"响 / 停"两种状态（NESdev）。
噪声NOISE · $400C–$400F
鼓点、镲、爆炸等打击乐层。
LFSR 伪随机 1-bit 噪声，16 档频率可选。
DMC 采样DMC · $4010–$4013
PCM 采样回放（语音、真实鼓声）。
本项目裁剪：dumper 与编码器都跳过 $4010–$4013。
保留前三类共四个通道就能覆盖旋律、和声、低音、鼓点——这是有意识的工程取舍，不是遗漏。
06可行性 · 风险对策
Buzzer 可用，但不能让高速时钟每拍改它
源码边界（Buzzer.java）
- 任何输入变化都触发
updateRequired→ 音频线程整段重建缓冲、重开 Clip。 - 参数变化太频繁 = 不停重建 = 爆音、卡顿。
- 源码注释明确警告：不要把 4kHz 时钟接到 enable。
工程对策（两层限速）
- 测试电路：Splitter（分线器）取计数器（Counter）高位做 ROM 地址 → 换频降到约 60Hz。
- 真实播放器：CPU 执行
WAIT主动停 PC → 高速时钟被分成约 60Hz 音乐帧率。 - 帧提交：APU 内置采样寄存器（Register），
frame_commit在一帧写完后才把参数提交给 Buzzer，避免采到"半更新"组合。 - 软件节流：
encode.py提供颤音死区、最大更新率等过滤选项。
uploads/shot_m1_buzzerstress.png
截图 apu.circ 的 BuzzerStress 验证电路（运行状态下截）。要能看清：
时钟（Clock）→ 计数器（Counter）→ Splitter（分线器）取高位 →
freq_pulse ROM → 蜂鸣器（Buzzer）。
用途：证明 Buzzer 链路已实测可发声，高位分频对策有效。
里程碑 1 · BuzzerStress 实测电路
09APU · 总体结构
APU：CPU 写口、RegFile 和四个独立声道
reg_id / value
4 / 8
CPU 要写哪个寄存器、写什么
WR
1
写脉冲（= is_write · clk）
frame_clk
1
帧提交：一帧写完才把稳定值采样给 Buzzer
ch_mask
4
面板手动声道开关（P1/P2/Tri/Noise）
uploads/shot_apu_overview.png
截图 apu.circ 的 APU 顶层子电路。要能看清：
reg_id / value / WR / frame_clk / ch_mask 输入引脚（Pin）、
RegFile（译码器 Decoder + 16 个寄存器 Register）、四个 Channel 子电路实例。
apu.circ · APU 顶层
10APU · 声道实现
声道实现：寄存器拼 timer，
查频率 ROM，喂 Buzzer
Pulse
f = 1789773 / (16·(t+1))
校验：t=253 → 440Hz (A4)
f = 1789773 / (16·(t+1))
校验：t=253 → 440Hz (A4)
Triangle
f = 1789773 / (32·(t+1))
无音量 · 仅 enable 控制
f = 1789773 / (32·(t+1))
无音量 · 仅 enable 控制
Noise
4-bit 码 → 40–200Hz
Buzzer 白噪声低频近似
4-bit 码 → 40–200Hz
Buzzer 白噪声低频近似
uploads/shot_apu_channel.png
截图 Channel_Pulse 子电路内部。要能看清：
Splitter（分线器）把 reg2 / reg3 拼成 11-bit timer、
freq_pulse ROM、蜂鸣器（Buzzer）的 FREQ / VOL / PW / ENABLE 四路接线。
apu.circ · Channel_Pulse 内部
三类声道结构同构；ROM 值不是手填——由
make_tables.py 按
NES 公式 + Buzzer 边界程序化生成，可复现、可校验。
11CPU · 总体数据通路（重点）
CPU：单周期五段，重点是控制而不是流水线
- "五段"是逻辑阶段，不是流水线——单周期完成 IF→ID→EX→MEM→WB。
- PC 直接用 16-bit 计数器（Counter）实现，省去"寄存器 + 加法器"组合。
- 指令 ROM 外置：CPU 暴露
pcbus出 /instr入——CPU 与存储器边界清晰，天然支持多曲切换。
uploads/shot_cpu_datapath.png
截图 cpu.circ 的 CPU 子电路全景。要能看清：PC 计数器（Counter）、
pcbus / instr 引脚（Pin）、Splitter（分线器）+ 译码器（Decoder）、WAITCNT、ALU 区、R0–R3、APU 输出信号。
cpu.circ · CPU 全景
12CPU · WAIT 停顿状态机（重点）
WAIT 是整台播放器节奏正确的关键
start = is_wait · ¬busy ← 防止 WAIT 被反复重装（死循环陷阱） en_count = busy · ¬at_zero busy_next = start + en_count stall = busy_next → PC 计数使能 = ¬stall wr = is_write · clk ← 连续 WRITE 不丢边沿 frame_commit = start · clk ← 一帧写完才提交 Buzzer 参数
uploads/shot_cpu_wait.png
截图 cpu.circ 中 WAIT 区局部放大。要能看清：
WAITCNT 向下计数器（Counter）、busy 寄存器（Register）、
start / en_count / busy_next / stall 逻辑门、
Carry → at_zero 回线、PC 计数使能由 ¬stall 控制。
cpu.circ · WAIT busy 状态机
- 节奏不是来自"慢时钟"，而是高速时钟下 CPU 主动停 PC——编码器的
frame_cycles=32预算因此才生效。 - 诚实声明：WAIT n 实占 n+2 拍，但每帧是均匀常数，节奏不受影响，可由节拍频率 / ALU 修正。
13CPU · ALU 与存储单元（重点）
ALU 不是孤立演示：它参与真实播放变速
normal：wait = imm · slow：wait = imm + Δ · fast：wait = max(1, imm − Δ)
通用寄存器堆 R0–R3 与存储单元
- 4 × 8-bit 寄存器（Register）；读口用多路复用器（Multiplexer）选择，写回用译码器（Decoder）选中。
LOADI / ADD / SUB / WRITEREG：现场演示 CPU 执行通用加减，结果可直接写 APU。- 全部状态元件：PC（16-bit 计数器）· WAITCNT（16-bit 向下计数器）· busy（1-bit）· R0–R3 · APU RegFile。
uploads/shot_cpu_alu.png
截图 cpu.circ 的 ALU + R0–R3 区域。要能看清：
加法器（Adder）、减法器（Subtractor）、比较器（Comparator）、
tempo_mode / tempo_delta 输入、ALU 输出接 WAITCNT 装载路径、
R0–R3 寄存器（Register）与读写多路复用器（Multiplexer）。
探针（Probe）显示 tempo_delta 数值更佳。
cpu.circ · ALU 与寄存器堆
回应"可控加减运算"：切 slow / fast 档时，真实曲目每一帧的等待长度都被加法器 / 减法器改变——观众能直接听到节奏变化。
14顶层 · TOP.CIRC
top.circ：把 CPU、APU、曲目 ROM 组装成播放器
uploads/shot_top_panel.png
截图 top.circ 顶层全貌（播放运行中）。要能看清：
控制按钮（Button）/ 开关、曲号计数器（Counter）+ 数码管、4 个 track ROM、
4:1 多路复用器（Multiplexer）、CPU 与 APU 实例、
tempo_mode / tempo_delta 与 ch_mask 四路开关、
CPU→APU 的 reg_id / value / wr / frame_commit 连线。
top.circ · 顶层面板（运行中）
top 不引入新算法——价值在边界：指令 ROM 放在 CPU 外，
CPU 出地址、top 选曲回灌指令，同一颗 CPU 播放任意曲目。
子电路经 项目 → 加载库 → Logisim-evolution 库…（Project → Load Library → Logisim-evolution Library…）装配。