مقدمة في البناء أعرض CRTمحول

في عالم الألعاب القديمة، هناك أشياء قليلة تثير نفس القدر من الحنين الذي تثيره شاشات CRT الكلاسيكية. تعد شاشات المدرسة القديمة هذه جزءًا لا يتجزأ من تجربة لعب ألعاب الأركيد القديمة. إذا كنت ترغب في توصيل جهاز كمبيوتر حديث بجهاز آركيد، فأنت في المكان الصحيح. في هذا الدليل، سوف نستكشف كيفية إنشاء مخصصمحول عرض CRT 24 بتالذي يتعامل مع جهاز الكمبيوتر عبر USB. يهدف هذا المشروع إلى بث حياة جديدة في آلات الآركيد الكلاسيكية مع تحسين الجودة المرئية.

فهم متطلبات عرض CRT

يتميز CRT المستخدم في RCade بموصل JAMMA، وهو معيار لألعاب الأركيد الذي يسمح بالاتصال السهل للمكونات المختلفة. لن يكفي محول VGA القياسي. إليكم السبب:

القرارات غير القياسية:يعمل CRT بدقة غير قياسية تبلغ 336 × 262 بكسل. لا تستطيع العديد من محولات أجهزة العرض التعامل مع مثل هذه الدقة، وغالبًا ما تكون القيمة الافتراضية هي 640 × 480 أو أعلى.
حدود عمق اللون:يدعم Raspberry Pi الذي استخدمناه في البداية ألوان 18 بت فقط، مما يؤدي إلى نطاقات ألوان ملحوظة ونقص في الحيوية على CRT.
احتياجات قابلية النقل:أردنا استخدام كمبيوتر محمول بدلاً من الكمبيوتر المكتبي، مما حد من خياراتنا بواجهة USB بدلاً من بطاقة PCI-e.

أكدت هذه القيود على الحاجة إلى حل مخصص يمكنه إخراج أي دقة نرغب فيها مع تحسين عمق الألوان. من خلال إنشاء المحول الخاص بنا، يمكننا ضمان استخدام CRT إلى أقصى إمكاناته، مما يوفر تجربة لعب أكثر ثراءً.

بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون تقنية CRT، من الضروري أن يفهموا أن شاشات العرض هذه تعمل بشكل مختلف عن شاشات LCD أو شاشات LED الحديثة. تتطلب CRTs توقيتًا محددًا وتنسيقات إشارة لإنتاج الصور، وهذا هو السبب وراء فشل المحولات العامة في كثير من الأحيان. كان الهدف من مشروعنا هو تصميم حلنا لتلبية هذه الاحتياجات الفريدة.

ما هو VGA وكيف يعمل؟

VGA، أو Video Graphics Array، هو بروتوكول إشارات يحاكي بشكل وثيق كيفية عمل CRT. داخل CRT، تمثل ثلاثة مسدسات إلكترونية الألوان الأحمر والأخضر والأزرق التي تتحد لتكوين مجموعة كاملة من الأشكال. تقوم المغناطيسات الكهربائية الموجودة في عنق الأنبوب بتوجيه شعاع الإلكترون لرسم الصور سطرًا تلو الآخر. هذه العملية ضرورية لإنتاج الصور التي نراها على الشاشة.

للتواصل بشكل فعال مع CRT، يرسل اتصال VGA إشارات تناظرية لكل قناة لون إلى جانب إشارات المزامنة الأفقية (HSYNC) والرأسية (VSYNC). وفيما يلي لمحة موجزة عن هذه المكونات:

المتطلبات الأساسية لمحول CRT

🖥️

القرار غير القياسي
يدعم 336 × 262 بكسل

🎨

عمق اللون
يتطلب إخراج الألوان 24 بت

💻

واجهة يو اس بي
متوافق مع أجهزة الكمبيوتر المحمولة

🔌

موصل جاما
معيار لاتصالات الممرات

🔧

حل مخصص
بناء لتناسب الاحتياجات الفريدة

إشارات R، G، B:تتحكم هذه الإشارات في شدة الألوان الأحمر والأخضر والأزرق المعروضة على الشاشة. يجب ضبط كل قناة ألوان بدقة لتحقيق إخراج اللون المطلوب.
إشارة هسينك:تعمل هذه الإشارة على مزامنة المسح الأفقي لشعاع الإلكترون. إنه يشير إلى متى يجب أن يبدأ الشعاع سطرًا جديدًا.
إشارة فسينك:تدير هذه الإشارة المسح الرأسي، مما يسمح لـ CRT بمعرفة متى ينتقل إلى الإطار التالي. يشير إلى متى تبدأ رسم إطار جديد.

تضمن المزامنة عرض الصورة بشكل صحيح ودون تشويه. إذا لم يتم توقيت هذه الإشارات بدقة، فقد تصبح الصورة غير محاذية، مما يؤدي إلى الخفقان أو التمزق. كل ما نحتاج إليه هو تشغيل هذه الإشارات في توقيتات محددة، وهو ما يبدو واضحًا ولكن قد يكون من الصعب تنفيذه بشكل صحيح.

علاوة على ذلك، يعد فهم معايير VGA أمرًا ضروريًا لأي شخص يتطلع إلى العمل باستخدام تقنية CRT. تحدد مواصفات VGA التوقيت ومستويات الجهد للإشارات، والتي تختلف وفقًا للدقة ومعدل التحديث. ولذلك فإن الإلمام بهذه المواصفات سيساعد بشكل كبير في نجاح التنفيذ.

المحاولة الأولى: استخدام PIO الخاص بـ RP2040

يعد Raspberry Pi RP2040 وحدة تحكم دقيقة رائعة توفر الكثير من الإمكانات لمشاريع مثل مشاريعنا. إنه ميسور التكلفة ويأتي مليئًا بالميزات، بما في ذلك نظام الإدخال/الإخراج القابل للبرمجة (PIO)، وهو مثالي لاحتياجاتنا. يسمح لك PIO بكتابة تعليمات برمجية شبيهة بالتجميع يتم تنفيذها في دورة دقيقة، مما يجعله مثاليًا لإنشاء بروتوكولات مخصصة مثل VGA.

فيما يلي تفصيل لمزايا PIO:

فعالة من حيث التكلفة:بسعر 1 دولار تقريبًا، يعد RP2040 خيارًا اقتصاديًا للهواة والمطورين على حدٍ سواء.
معالجة فعالة:بفضل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي تبلغ سعتها 264 كيلو بايت، يمكنه التعامل مع مهام متعددة في وقت واحد، وهو أمر بالغ الأهمية لتوليد إشارات VGA.
التخصيص:يسمح PIO بالتحكم الدقيق في دبابيس GPIO، مما يتيح تعديل إشارات VGA حسب الحاجة.

فيما يلي لمحة عن كيفية ظهور رمز PIO الخاص بنا:

// توقيت VGA
// 1. منخفض لـ 336 بكسل
// 2. عالي لـ 30 بكسل
// 3. منخفض لـ 34 بكسل
// 4. كرر

تم تصميم الكود لإنشاء التوقيت اللازم لإشارات VGA. من خلال الاستفادة من نقاط القوة في RP2040، كنا نهدف إلى إنشاء مخرج VGA موثوق به وفعال يمكن تعديله حسب الحاجة لدرجات دقة مختلفة.

كان أحد التحديات الرئيسية التي واجهناها هو ضمان دقة التوقيت بين الإشارات. قد يؤدي أي تأخير إلى ظهور مؤثرات بصرية على الشاشة. لذلك، كان اختبار الكود وتكراره جزءًا مهمًا من عملية التطوير.

المكونات اللازمة للمشروع

قبل أن نبدأ في البناء، دعونا نجمع المكونات الضرورية. إن الحصول على الأدوات والأجزاء المناسبة سيجعل العملية أكثر سلاسة. فيما يلي قائمة بما ستحتاج إليه:

راسبيري بيRP2040:سيكون هذا المتحكم الدقيق بمثابة قلب مشروعنا، حيث سيتعامل مع جميع عمليات معالجة الإشارات.
جاما لتحويل VGA:سيقوم هذا المحول بتوصيل CRT بـ Raspberry Pi، مما يتيح الاتصال بين الاثنين.
واجهة يو اس بي:للتواصل مع جهاز كمبيوتر محمول أو كمبيوتر، مما يسمح لنا بإرسال الأوامر واستقبال البيانات.
مزود الطاقة:لتشغيل Raspberry Pi وأي أجهزة طرفية، مما يضمن أن كل شيء يعمل بسلاسة.
الأسلاك واللوح:من أجل إنشاء النماذج الأولية وربط المكونات معًا، مما يؤدي إلى تبسيط عملية التجميع.

بمجرد حصولك على جميع المكونات، يمكنك البدء في تجميع محول العرض! تأكد من التحقق مرة أخرى من أن لديك جميع الأدوات والمكونات الضرورية قبل البدء لتجنب الانقطاعات أثناء عملية الإنشاء.

توصيل المكونات

بعد أن أصبحت جميع الأجزاء جاهزة، حان الوقت لربط كل شيء. اتبع هذه الخطوات لإعداد محول العرض الخاص بك:

قم بتوصيل Raspberry Pi RP2040 باللوحة. تأكد من توصيل دبابيس الطاقة والأرض بشكل صحيح.
قم بتوصيل موصل JAMMA بمحول VGA، مع التأكد من اتباع مواصفات الدبوس لكلا المكونين.
قم بتوصيل واجهة USB بجهاز Raspberry Pi لتسهيل الاتصال بالكمبيوتر.
تأكد من أن جميع التوصيلات آمنة ومعزولة بشكل صحيح لمنع حدوث قصور أو انقطاع.

بمجرد توصيل كل شيء، يمكنك البدء في برمجة RP2040 لتوليد إشارات VGA. سيتحكم هذا الرمز في كيفية عرض الصور على CRT. كن دقيقًا في الأسلاك الخاصة بك وتحقق جيدًا من كل اتصال لتجنب المشكلات أثناء الاختبار.

خطوات بناء محول CRT

تقييم المتطلبات

تحديد الدقة واحتياجات اللون

حدد المكونات

اختر أجزاء الأجهزة المناسبة

حلبة التصميم

إنشاء تخطيطي للاتصالات

تجميع المحول

تجميع مكونات الأجهزة

وظيفة الاختبار

ضمان العرض المناسب على CRT

من المفيد أيضًا إنشاء رسم تخطيطي لاتصالاتك. يمكن أن يكون هذا بمثابة مرجع أثناء استكشاف الأخطاء وإصلاحها ويساعدك على تصور النظام بأكمله.

برمجة RP2040 لمخرج VGA

الآن يأتي الجزء الممتع: برمجة RP2040! الهدف هو إنشاء برنامج يرسل التوقيت الصحيح لإشارات VGA. يتضمن ذلك إنشاء توقيت دقيق لإشارات R وG وB وHSYNC وVSYNC. إذا لم تكن على دراية ببرمجة وحدات التحكم الدقيقة، فلا تقلق؛ سنوجهك عبر الأساسيات.

فيما يلي مقتطف رمز مبسط لتوضيح كيفية إعداد ذلك:

إعداد باطل () {
  // تهيئة إشارات VGA
  pinMode(R_PIN, OUTPUT);
  pinMode(G_PIN, OUTPUT);
  pinMode(B_PIN, OUTPUT);
  pinMode(HSYNC_PIN, OUTPUT);
  pinMode(VSYNC_PIN, OUTPUT);
}

حلقة باطلة () {
  // ضبط الألوان وإشارات المزامنة
  الكتابة الرقمية (R_PIN، عالية)؛
  الكتابة الرقمية (G_PIN، LOW)؛
  الكتابة الرقمية (B_PIN، عالية)؛
  // إنشاء إشارات HSYNC وVSYNC
}

هذا مجرد هيكل أساسي، لكنه يعطيك فكرة عن كيفية البدء. ستحتاج إلى ضبط التوقيت والإشارات بناءً على متطلباتك المحددة، مثل الدقة ومعدل التحديث الذي تهدف إلى تحقيقه.

بالنسبة للمبتدئين، قد يكون من المفيد البحث في المكتبات أو المشاريع الحالية التي يمكن أن تساعد في تبسيط بعض البرمجة. يمكن أن تكون المجتمعات والمنتديات عبر الإنترنت أيضًا موارد لا تقدر بثمن لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتقديم المشورة.

الاختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

بمجرد أن يصبح الكود الخاص بك جاهزًا، فقد حان الوقت لاختبار الإعداد الخاص بك. قم بتوصيل المحول بجهاز CRT الخاص بك وقم بتشغيل كل شيء. إذا سارت الأمور على ما يرام، يجب أن تشاهد الصور المعروضة على الشاشة! ومع ذلك، قد لا تسير الأمور بشكل مثالي في المحاولة الأولى. فيما يلي بعض المشكلات الشائعة التي قد تواجهها:

لا يوجد عرض:تحقق من اتصالاتك وتأكد من عمل مصدر الطاقة. قد يؤدي الاتصال غير المحكم إلى منع CRT من استقبال الإشارات.
صورة مشوهة:اضبط التوقيت في الكود الخاص بك لضمان المزامنة. إذا كانت إشارات HSYNC أو VSYNC متوقفة، فقد تظهر الصورة منحرفة.
قضايا اللون:تأكد من توصيل إشارات R وG وB وبرمجتها بشكل صحيح. يمكن أن تؤدي إشارات الألوان غير الصحيحة إلى تمثيل ألوان غير دقيق.

لا تثبط عزيمتك إذا لم تسير الأمور على الفور. استكشاف الأخطاء وإصلاحها هو جزء من العملية! احتفظ بدفتر ملاحظات في متناول يدك لتدوين أي تغييرات تجريها، حيث يمكن أن يساعد ذلك في تتبع الحلول الناجحة والحلول التي لم تنجح.

بالإضافة إلى ذلك، فكر في الاختبار باستخدام درجات دقة ومعدلات تحديث مختلفة لمعرفة كيفية استجابة CRT. يمكن أن يوفر هذا نظرة ثاقبة لحدود الإعداد الخاص بك ويساعد في تحسين أسلوبك.

الخلاصة: إعادة الألعاب الرجعية إلى الحياة

بناء أمحول عرض CRT 24 بتليس مجرد مشروع ممتع؛ إنها طريقة لربط التكنولوجيا الحديثة بالألعاب الكلاسيكية. باتباع الخطوات الموضحة في هذا الدليل، يمكنك إنشاء محول يعمل على تحسين تجربة الألعاب الخاصة بك على شاشة CRT. يتيح لك هذا المشروع تقدير تعقيدات كل من التكنولوجيا القديمة ووحدات التحكم الدقيقة الحديثة.

تذكر أن المكونات الرئيسية هي Raspberry Pi RP2040 وموصل JAMMA وواجهة USB. مع بعض البرمجة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، ستعيد جهاز الآركيد الخاص بك إلى الحياة!

هل أنت مستعد للبدء؟ اجمع مكوناتك وانغمس في عالم الألعاب القديمة. للراغبين في تعزيز مهاراتهم التقنية، قم بمراجعة موقعنادليل الترجمة الثنائية الكامل!