Introduction à la construction d'unÉcran CRTAdaptateur

Dans le monde du jeu rétro, peu de choses évoquent autant de nostalgie que les écrans CRT classiques. Ces écrans à l’ancienne font partie intégrante de l’expérience de jeu de jeux d’arcade vintage. Si vous avez toujours voulu connecter un ordinateur moderne à une borne d'arcade, vous êtes au bon endroit. Dans ce guide, nous explorerons comment créer un compte personnaliséAdaptateur d'affichage CRT d'arcade 24 bitsqui s'interface avec un ordinateur via USB. Ce projet vise à insuffler une nouvelle vie aux machines d'arcade classiques tout en améliorant la qualité visuelle.

Comprendre les exigences d'affichage CRT

Le CRT utilisé dans le RCade dispose d'un connecteur JAMMA, une norme pour les jeux d'arcade qui permet une connexion facile de divers composants. Un adaptateur VGA standard ne suffirait pas. Voici pourquoi :

Résolutions non standard :Le CRT fonctionne à une résolution non standard de 336 x 262 pixels. De nombreuses cartes graphiques ne peuvent pas gérer de telles résolutions, la valeur par défaut étant souvent de 640 x 480 ou supérieure.
Limites de profondeur de couleur :Le Raspberry Pi que nous avons initialement utilisé ne prend en charge que les couleurs 18 bits, ce qui entraîne des bandes de couleurs notables et un manque de dynamisme sur le CRT.
Besoins de portabilité :Nous voulions utiliser un ordinateur portable au lieu d'un ordinateur de bureau, ce qui limitait nos options à une interface USB plutôt qu'à une carte PCI-e.

Ces contraintes ont souligné la nécessité d'une solution personnalisée capable de produire n'importe quelle résolution souhaitée tout en améliorant la profondeur des couleurs. En créant notre propre adaptateur, nous avons pu garantir que le CRT soit utilisé à son plein potentiel, offrant une expérience de jeu plus riche.

Pour ceux qui ne connaissent pas la technologie CRT, il est essentiel de comprendre que ces écrans fonctionnent différemment des écrans LCD ou LED modernes. Les tubes cathodiques nécessitent des formats de synchronisation et de signal spécifiques pour produire des images, c'est pourquoi les adaptateurs génériques échouent souvent. L'objectif de notre projet était d'adapter notre solution pour répondre à ces besoins uniques.

Qu'est-ce que le VGA et comment ça marche ?

VGA, ou Video Graphics Array, est un protocole de signalisation qui imite fidèlement le fonctionnement d'un CRT. À l’intérieur d’un tube cathodique, trois canons à électrons représentent les couleurs rouge, verte et bleue qui se combinent pour créer le spectre complet des teintes. Des électroaimants situés dans le col du tube dirigent le faisceau d'électrons pour dessiner des images ligne par ligne. Ce processus est crucial pour produire les images que nous voyons à l’écran.

Pour communiquer efficacement avec le CRT, la connexion VGA envoie des signaux analogiques pour chaque canal de couleur ainsi que des signaux de synchronisation horizontale (HSYNC) et verticale (VSYNC). Voici un bref aperçu de ces composants :

Exigences clés pour l'adaptateur CRT

🖥️

Résolution non standard
Prend en charge 336x262 pixels

🎨

Profondeur de couleur
Nécessite une sortie couleur 24 bits

💻

Interface USB
Compatible avec les ordinateurs portables

🔌

Connecteur JAMMA
Standard pour les connexions arcade

🔧

Solution personnalisée
Construire pour répondre à des besoins uniques

Signaux R, V, B :Ces signaux contrôlent l'intensité des couleurs rouge, verte et bleue affichées à l'écran. Chaque canal de couleur doit être ajusté avec précision pour obtenir le rendu couleur souhaité.
Signal HSYNC :Ce signal synchronise le balayage horizontal du faisceau d'électrons. Il indique quand le faisceau doit commencer une nouvelle ligne.
Signal VSYNC :Ce signal gère le balayage vertical, permettant au CRT de savoir quand passer à l'image suivante. Il indique quand commencer à dessiner un nouveau cadre.

La synchronisation garantit que l'image s'affiche correctement et sans distorsion. Si ces signaux ne sont pas synchronisés avec précision, l’image peut être mal alignée, entraînant un scintillement ou un déchirement. Tout ce dont nous avons besoin, ce sont ces signaux fonctionnant à des horaires précis, ce qui semble simple mais peut être difficile à mettre en œuvre correctement.

De plus, la compréhension des normes VGA est essentielle pour quiconque souhaite travailler avec la technologie CRT. La spécification VGA décrit les niveaux de synchronisation et de tension des signaux, qui varient en fonction de la résolution et du taux de rafraîchissement. Par conséquent, la connaissance de ces spécifications contribuera grandement à une mise en œuvre réussie.

Première tentative : utilisation du PIO du RP2040

Le Raspberry Pi RP2040 est un microcontrôleur fantastique qui offre beaucoup de potentiel pour des projets comme le nôtre. Il est abordable et est doté de nombreuses fonctionnalités, notamment un système d'entrée/sortie programmable (PIO), parfait pour nos besoins. Le PIO vous permet d'écrire du code de type assembleur qui s'exécute selon un cycle précis, ce qui le rend idéal pour créer des protocoles personnalisés comme VGA.

Voici un aperçu des avantages du PIO :

Rentable :À environ 1 $, le RP2040 est un choix économique pour les amateurs et les développeurs.
Traitement efficace :Avec 264 Ko de RAM, il peut gérer plusieurs tâches simultanément, ce qui est crucial pour générer des signaux VGA.
Personnalisation :Le PIO permet un contrôle précis des broches GPIO, permettant la modulation des signaux VGA selon les besoins.

Voici un aperçu de l’apparence de notre code PIO :

// Synchronisation VGA
// 1. Faible pour 336 pixels
// 2. Élevé pour 30 pixels
// 3. Faible pour 34 pixels
// 4. Répéter

Le code a été conçu pour générer la synchronisation nécessaire pour les signaux VGA. En tirant parti des atouts du RP2040, nous avons cherché à créer une sortie VGA fiable et efficace qui pourrait être ajustée selon les besoins pour différentes résolutions.

L’un des principaux défis auxquels nous avons été confrontés était de garantir que le timing entre les signaux était précis. Tout retard pourrait entraîner des artefacts visuels sur l’écran. Par conséquent, tester et itérer le code constituait une partie cruciale du processus de développement.

Composants nécessaires au projet

Avant de commencer la construction, rassemblons les composants nécessaires. Avoir les bons outils et pièces rendra le processus beaucoup plus fluide. Voici une liste de ce dont vous aurez besoin :

Framboise PiRP2040 :Ce microcontrôleur constituera le cœur de notre projet, gérant tout le traitement du signal.
Convertisseur JAMMA vers VGA:Ce convertisseur connectera le CRT au Raspberry Pi, permettant la communication entre les deux.
Interface USB :Pour la communication avec un ordinateur portable ou un ordinateur, nous permettant d'envoyer des commandes et de recevoir des données.
Alimentation :Pour alimenter le Raspberry Pi et tous les périphériques, en garantissant que tout fonctionne correctement.
Fils et planche à pain :Pour le prototypage et la connexion de composants entre eux, simplifiant ainsi le processus d'assemblage.

Une fois que vous avez tous les composants, vous pouvez commencer à assembler la carte graphique ! Assurez-vous de vérifier que vous disposez de tous les outils et composants nécessaires avant de commencer pour éviter les interruptions pendant le processus de construction.

Connexion des composants

Une fois toutes les pièces prêtes, il est temps de tout connecter. Suivez ces étapes pour configurer votre carte graphique :

Connectez le Raspberry Pi RP2040 à la planche à pain. Assurez-vous que les broches d'alimentation et de terre sont correctement câblées.
Câblez le connecteur JAMMA au convertisseur VGA, en veillant à suivre les spécifications de brochage des deux composants.
Connectez l'interface USB au Raspberry Pi pour faciliter la communication avec l'ordinateur.
Assurez-vous que toutes les connexions sont sécurisées et correctement isolées pour éviter les courts-circuits ou les déconnexions.

Une fois que tout est connecté, vous pouvez commencer à programmer le RP2040 pour générer les signaux VGA. Ce code contrôlera la façon dont les images sont affichées sur le CRT. Soyez méticuleux dans votre câblage et vérifiez chaque connexion pour éviter les problèmes lors des tests.

Étapes pour créer un adaptateur CRT

Évaluer les exigences

Identifier les besoins en matière de résolution et de couleur

Sélectionnez les composants

Choisissez les pièces de quincaillerie appropriées

Circuit de conception

Créer un schéma pour les connexions

Assembler l'adaptateur

Assembler les composants matériels

Fonctionnalité de test

Assurer un affichage correct sur CRT

Il est également utile de créer un diagramme schématique de vos connexions. Cela peut servir de référence lors du dépannage et vous aider à visualiser l’ensemble du système.

Programmation du RP2040 pour la sortie VGA

Vient maintenant la partie amusante : programmer le RP2040 ! Le but est de créer un programme qui envoie le timing correct pour les signaux VGA. Cela implique de générer une synchronisation précise pour les signaux R, G, B, HSYNC et VSYNC. Si vous n'êtes pas familier avec la programmation des microcontrôleurs, ne vous inquiétez pas ; nous vous expliquerons les bases.

Voici un extrait de code simplifié pour illustrer comment vous pouvez configurer cela :

configuration vide() {
  // Initialise les signaux VGA
  pinMode(R_PIN, SORTIE);
  pinMode(G_PIN, SORTIE);
  pinMode(B_PIN, SORTIE);
  pinMode(HSYNC_PIN, SORTIE);
  pinMode(VSYNC_PIN, SORTIE);
}

boucle vide() {
  // Définir les couleurs et les signaux de synchronisation
  digitalWrite(R_PIN, ÉLEVÉ);
  digitalWrite(G_PIN, FAIBLE);
  digitalWrite(B_PIN, ÉLEVÉ);
  // Générer des signaux HSYNC et VSYNC
}

Il ne s'agit que d'une structure de base, mais elle vous donne une idée de par où commencer. Vous devrez ajuster la synchronisation et les signaux en fonction de vos besoins spécifiques, tels que la résolution et le taux de rafraîchissement que vous souhaitez atteindre.

Pour les débutants, il peut être utile de se pencher sur les bibliothèques ou les projets existants qui peuvent aider à simplifier une partie de la programmation. Les communautés et forums en ligne peuvent également constituer des ressources inestimables en matière de dépannage et de conseils.

Tests et dépannage

Une fois votre code prêt, il est temps de tester votre configuration. Connectez l'adaptateur à votre CRT et allumez le tout. Si tout se passe bien, vous devriez voir des images s'afficher à l'écran ! Cependant, il se peut que les choses ne fonctionnent pas parfaitement du premier coup. Voici quelques problèmes courants que vous pourriez rencontrer :

Aucun affichage :Vérifiez vos connexions et assurez-vous que l’alimentation électrique fonctionne. Une connexion lâche pourrait empêcher le CRT de recevoir des signaux.
Image déformée :Ajustez le timing dans votre code pour assurer la synchronisation. Si les signaux HSYNC ou VSYNC sont désactivés, l'image peut apparaître asymétrique.
Problèmes de couleur :Vérifiez que les signaux R, G et B sont correctement câblés et programmés. Des signaux de couleur incorrects peuvent conduire à une représentation des couleurs inexacte.

Ne vous découragez pas si les choses ne fonctionnent pas tout de suite. Le dépannage fait partie du processus ! Gardez un cahier à portée de main pour noter toutes les modifications que vous apportez, car cela peut vous aider à suivre les solutions qui ont fonctionné et celles qui n'ont pas fonctionné.

De plus, envisagez de tester avec différentes résolutions et taux de rafraîchissement pour voir comment le CRT réagit. Cela peut donner un aperçu des limites de votre configuration et vous aider à affiner votre approche.

Conclusion : redonner vie au jeu rétro

Construire unAdaptateur d'affichage CRT d'arcade 24 bitsn'est pas seulement un projet amusant ; c’est un moyen de connecter la technologie moderne avec le jeu classique. En suivant les étapes décrites dans ce guide, vous pouvez créer un adaptateur qui améliore votre expérience de jeu sur un écran CRT. Ce projet vous permet d'apprécier les subtilités de la technologie vintage et des microcontrôleurs modernes.

N'oubliez pas que les composants clés sont un Raspberry Pi RP2040, un connecteur JAMMA et une interface USB. Avec un peu de programmation et de dépannage, vous redonnerez vie à votre machine d'arcade !

Prêt à commencer ? Rassemblez vos composants et plongez dans le monde du jeu rétro. Pour ceux qui souhaitent améliorer davantage leurs compétences techniques, consultez notreguide complet de traduction binaire!