Sissejuhatus hoonesse aCRT ekraanAdapter

Retromängude maailmas tekitavad vähesed asjad nii palju nostalgiat kui klassikalised kineskoopekraanid. Need vana kooli ekraanid on vanade arkaadmängude mängimise kogemuse lahutamatu osa. Kui olete kunagi tahtnud ühendada kaasaegse arvuti mängusaaliga, olete õiges kohas. Selles juhendis uurime, kuidas luua kohandatud24-bitine arkaadi CRT-ekraani adaptermis ühendab arvutiga USB kaudu. Selle projekti eesmärk on hingata uus elu klassikalistele mängusaalidele, parandades samal ajal visuaalset kvaliteeti.

CRT-ekraani nõuete mõistmine

RCade'is kasutataval CRT-l on JAMMA-pistik, mis on arkaadmängude standard, mis võimaldab erinevate komponentide hõlpsat ühendamist. Tavalisest VGA-adapterist ei piisa. Siin on põhjus:

Mittestandardsed eraldusvõimed:CRT töötab mittestandardse eraldusvõimega 336x262 pikslit. Paljud ekraaniadapterid ei saa selliste eraldusvõimetega hakkama, sageli vaikimisi 640x480 või kõrgem.
Värvisügavuse piirangud:Raspberry Pi, mida me algselt kasutasime, toetab ainult 18-bitist värvi, mis toob kaasa märgatava värviribade ja kineskooptoru erksuse puudumise.
Teisaldatavuse vajadused:Tahtsime kasutada lauaarvuti asemel sülearvutit, mis piiras meie valikud pigem USB-liidese kui PCI-e-kaardiga.

Need piirangud rõhutasid vajadust kohandatud lahenduse järele, mis suudaks väljastada mis tahes soovitud eraldusvõime, parandades samal ajal värvisügavust. Oma adapteri loomisega saaksime tagada, et CRT-d kasutati täielikult ära, pakkudes rikkalikumat mängukogemust.

Neile, kes pole CRT-tehnoloogiaga kursis, on oluline mõista, et need ekraanid toimivad erinevalt tänapäevastest LCD- või LED-ekraanidest. CRT-d vajavad kujutiste loomiseks kindlat ajastust ja signaalivorminguid, mistõttu ei pruugi tavalised adapterid sageli kasutada. Meie projekti eesmärk oli kohandada meie lahendus nendele ainulaadsetele vajadustele vastavaks.

Mis on VGA ja kuidas see töötab?

VGA ehk Video Graphics Array on signaalimisprotokoll, mis jäljendab täpselt CRT tööd. CRT sees esindavad kolm elektronpüstolit punast, rohelist ja sinist värvi, mis ühendavad kogu toonide spektri. Toru kaelas olevad elektromagnetid juhivad elektronkiirt, et joonistada pilte rida-realt. See protsess on ekraanil nähtavate piltide loomisel ülioluline.

CRT-ga tõhusaks suhtlemiseks saadab VGA-ühendus iga värvikanali jaoks analoogsignaale koos horisontaalsete (HSYNC) ja vertikaalsete (VSYNC) sünkroonimissignaalidega. Siin on nende komponentide lühike ülevaade:

Põhinõuded CRT-adapterile

🖥️

Mittestandardne eraldusvõime
Toetab 336x262 pikslit

🎨

Värvi sügavus
Nõuab 24-bitist värviväljundit

💻

USB-liides
Ühildub sülearvutitega

🔌

JAMMA pistik
Arkaadühenduste standard

🔧

Kohandatud lahendus
Ehitage vastavalt ainulaadsetele vajadustele

R, G, B signaalid:Need signaalid juhivad ekraanil kuvatavate punaste, roheliste ja siniste värvide intensiivsust. Iga värvikanalit tuleb soovitud värviväljundi saavutamiseks täpselt reguleerida.
HSYNC signaal:See signaal sünkroniseerib elektronkiire horisontaalset skaneerimist. See näitab, millal peaks kiir alustama uut rida.
VSYNC signaal:See signaal haldab vertikaalset skaneerimist, võimaldades CRT-l teada, millal järgmisele kaadrile liikuda. See näitab, millal alustada uue raami joonistamist.

Sünkroonimine tagab pildi korrektse ja moonutusteta kuvamise. Kui need signaalid ei ole täpselt ajastatud, võib pilt muutuda valesti joondatud, mis võib põhjustada virvendust või rebenemist. Kõik, mida me vajame, on need signaalid, mis töötavad täpse ajastusega, mis kõlab otse, kuid mida võib olla keeruline õigesti rakendada.

Lisaks on VGA-standardite mõistmine oluline kõigile, kes soovivad töötada CRT-tehnoloogiaga. VGA spetsifikatsioon kirjeldab signaalide ajastust ja pingetasemeid, mis sõltuvad eraldusvõimest ja värskendussagedusest. Seetõttu aitab nende spetsifikatsioonide tundmine edukal rakendamisel suuresti kaasa.

Esimene katse: RP2040 PIO kasutamine

Raspberry Pi RP2040 on fantastiline mikrokontroller, mis pakub meiesuguste projektide jaoks palju potentsiaali. See on taskukohane ja varustatud funktsioonidega, sealhulgas programmeeritava sisendi/väljundi (PIO) süsteemiga, mis sobib ideaalselt meie vajadustega. PIO võimaldab teil kirjutada koostetaolist koodi, mis käivitub täpse tsükli jooksul, muutes selle ideaalseks kohandatud protokollide (nt VGA) loomiseks.

Siin on PIO eeliste jaotus:

Tasuv:Umbes 1 dollari hind on RP2040 ökonoomne valik nii harrastajatele kui ka arendajatele.
Tõhus töötlemine:264 KB RAM-iga saab see korraga hakkama mitme ülesandega, mis on VGA-signaalide genereerimiseks ülioluline.
Kohandatavus:PIO võimaldab täpselt juhtida GPIO kontakte, võimaldades vajadusel VGA-signaale moduleerida.

Siin on ülevaade sellest, kuidas meie PIO-kood välja nägi:

// VGA ajastus
// 1. Madal 336 piksli jaoks
// 2. Kõrge 30 piksli jaoks
// 3. Madal 34 piksli jaoks
// 4. Korda

Kood oli loodud VGA-signaalide jaoks vajaliku ajastuse genereerimiseks. Kasutades RP2040 tugevusi, püüdsime luua usaldusväärse ja tõhusa VGA-väljundi, mida saab erinevate eraldusvõimete jaoks vastavalt vajadusele reguleerida.

Üks peamisi väljakutseid, millega me silmitsi seisime, oli tagada, et signaalide vahel oleks täpne ajastus. Kõik viivitused võivad põhjustada visuaalseid artefakte ekraanil. Seetõttu oli koodi testimine ja itereerimine arendusprotsessi oluline osa.

Projekti jaoks vajalikud komponendid

Enne ehitamise alustamist kogume kokku vajalikud komponendid. Õigete tööriistade ja osade olemasolu muudab protsessi palju sujuvamaks. Siin on nimekiri sellest, mida vajate:

Vaarika PiRP2040:See mikrokontroller on meie projekti süda, mis tegeleb kogu signaalitöötlusega.
JAMMA-VGA-muundur:See muundur ühendab CRT Raspberry Pi-ga, võimaldades nende kahe vahel suhtlemist.
USB-liides:Süle- või arvutiga suhtlemiseks, mis võimaldab meil käske saata ja andmeid vastu võtta.
Toiteallikas:Raspberry Pi ja kõigi välisseadmete toiteks, tagades, et kõik töötab tõrgeteta.
Juhtmed ja leivalaud:Prototüüpimiseks ja komponentide omavaheliseks ühendamiseks, mis lihtsustab monteerimisprotsessi.

Kui kõik komponendid on olemas, võite alustada ekraaniadapteri kokkupanemist! Enne alustamist kontrollige kindlasti veelkord, et teil on kõik vajalikud tööriistad ja komponendid, et vältida katkestusi ehitusprotsessi ajal.

Komponentide ühendamine

Kui kõik osad on valmis, on aeg kõik ühendada. Kuvaadapteri seadistamiseks järgige neid samme.

Ühendage Raspberry Pi RP2040 leivalauaga. Veenduge, et toite- ja maanduskontaktid on õigesti ühendatud.
Ühendage JAMMA-pistik VGA-muunduriga, järgides kindlasti mõlema komponendi kontakti spetsifikatsioone.
Ühendage USB-liides Raspberry Pi-ga, et hõlbustada arvutiga suhtlemist.
Lühiste või lahtiühendamiste vältimiseks veenduge, et kõik ühendused on turvalised ja korralikult isoleeritud.

Kui kõik on ühendatud, võite alustada RP2040 programmeerimist VGA-signaalide genereerimiseks. See kood juhib piltide kuvamist CRT-s. Olge juhtmestiku osas täpne ja kontrollige iga ühendust uuesti, et vältida katsetamise ajal probleeme.

Sammud CRT-adapteri ehitamiseks

Hinnake nõudeid

Määrake eraldusvõime ja värvivajadused

Valige komponendid

Valige sobivad riistvaraosad

Disaini ahel

Loo ühenduste jaoks skeem

Pane kokku adapter

Pange kokku riistvarakomponendid

Funktsionaalsuse testimine

Veenduge, et CRT-ekraan oleks õige

Abi on ka ühenduste skemaatilise diagrammi koostamisest. See võib olla tõrkeotsingu ajal viiteallikaks ja aidata teil kogu süsteemi visualiseerida.

RP2040 programmeerimine VGA väljundi jaoks

Nüüd tuleb lõbus osa: RP2040 programmeerimine! Eesmärk on luua programm, mis saadab VGA signaalide õige ajastuse. See hõlmab R-, G-, B-, HSYNC- ja VSYNC-signaalide täpse ajastuse genereerimist. Kui te pole mikrokontrollerite programmeerimisega tuttav, ärge muretsege; juhendame teid põhitõdesid.

Siin on lihtsustatud koodilõik, mis illustreerib selle seadistamist.

void setup() {
  // VGA signaalide lähtestamine
  pinMode(R_PIN, VÄLJUND);
  pinMode(G_PIN, VÄLJUND);
  pinMode(B_PIN, VÄLJUND);
  pinMode(HSYNC_PIN, OUTPUT);
  pinMode(VSYNC_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Määrake värvid ja sünkroonimissignaalid
  digitalWrite(R_PIN, HIGH);
  digitalWrite(G_PIN, LOW);
  digitalWrite(B_PIN, HIGH);
  // HSYNC ja VSYNC signaalide genereerimine
}

See on vaid põhistruktuur, kuid annab aimu, kuidas alustada. Peate kohandama ajastust ja signaale vastavalt oma konkreetsetele nõuetele, nagu eraldusvõime ja värskendussagedus, mida soovite saavutada.

Algajatele võib olla kasulik uurida raamatukogusid või olemasolevaid projekte, mis võivad aidata mõnda programmeerimist lihtsustada. Veebikogukonnad ja -foorumid võivad olla ka hindamatuteks ressurssideks tõrkeotsingu ja nõustamise jaoks.

Testimine ja tõrkeotsing

Kui kood on valmis, on aeg seadistust testida. Ühendage adapter CRT-ga ja lülitage kõik sisse. Kui kõik läheb hästi, peaksite nägema ekraanil kuvatavaid pilte! Esimesel katsel ei pruugi asjad siiski ideaalselt toimida. Siin on mõned levinumad probleemid, millega võite kokku puutuda.

Kuvarit pole:Kontrollige ühendusi ja veenduge, et toiteallikas töötab. Lahtine ühendus võib takistada CRT-l signaalide vastuvõtmist.
Moonutatud pilt:Sünkroonimise tagamiseks kohandage oma koodi ajastust. Kui HSYNC- või VSYNC-signaalid on välja lülitatud, võib pilt olla viltu.
Värviprobleemid:Veenduge, et R-, G- ja B-signaalid on õigesti ühendatud ja programmeeritud. Valed värvisignaalid võivad põhjustada ebatäpset värviesitust.

Ärge heituge, kui asjad kohe ei tööta. Veaotsing on osa protsessist! Hoidke sülearvuti käepärast, et kõik tehtud muudatused üles märkida, sest see aitab jälgida, millised lahendused töötasid ja millised mitte.

Lisaks kaaluge katsetamist erinevate eraldusvõimete ja värskendussagedustega, et näha, kuidas CRT reageerib. See võib anda ülevaate teie seadistuse piiridest ja aidata teie lähenemisviisi täpsustada.

Järeldus: retromängude taaselustamine

Hoone a24-bitine arkaadi CRT-ekraani adapterei ole lihtsalt lõbus projekt; see on viis moodsa tehnoloogia ühendamiseks klassikalise mänguga. Järgides selles juhendis kirjeldatud samme, saate luua adapteri, mis täiustab teie mängukogemust CRT-ekraanil. See projekt võimaldab teil hinnata nii vanaaegse tehnoloogia kui ka kaasaegsete mikrokontrollerite keerukust.

Pidage meeles, et põhikomponendid on Raspberry Pi RP2040, JAMMA-pistik ja USB-liides. Mõne programmeerimise ja tõrkeotsinguga äratate oma mängusaalimasina uuesti ellu!

Kas olete valmis alustama? Koguge oma komponendid kokku ja sukelduge retromängude maailma. Neile, kes on huvitatud oma tehniliste oskuste edasisest täiustamisest, vaadake meietäielik binaarne tõlkejuhend!