Uvod u izgradnju aCRT zaslonAdapter

U svijetu retro gaminga malo što izaziva toliko nostalgije kao klasični CRT zasloni. Ovi starinski zasloni sastavni su dio iskustva igranja starinskih arkadnih igara. Ako ste ikada htjeli spojiti moderno računalo na arkadni stroj, na pravom ste mjestu. U ovom ćemo vodiču istražiti kako izraditi prilagođeniAdapter za 24-bitni arkadni CRT zaslonkoji se povezuje s računalom putem USB-a. Ovaj projekt ima za cilj udahnuti novi život klasičnim arkadnim strojevima dok istovremeno poboljšava vizualnu kvalitetu.

Razumijevanje zahtjeva za CRT zaslon

CRT koji se koristi u RCadeu ima JAMMA konektor, standard za arkadne igre koji omogućuje jednostavno povezivanje različitih komponenti. Standardni VGA adapter ne bi bio dovoljan. Evo zašto:

Nestandardne rezolucije:CRT radi na nestandardnoj razlučivosti od 336x262 piksela. Mnogi prilagodnici zaslona ne mogu podnijeti takve razlučivosti, često su zadane 640x480 ili više.
Ograničenja dubine boje:Raspberry Pi koji smo u početku koristili podržava samo 18-bitnu boju, što dovodi do primjetnih traka u boji i nedostatka živosti na CRT-u.
Potrebe za prijenosom:Htjeli smo koristiti prijenosno računalo umjesto stolnog računala, što je ograničilo naše mogućnosti na USB sučelje, a ne na PCI-e karticu.

Ova su ograničenja naglasila potrebu za prilagođenim rješenjem koje bi moglo ispisati bilo koju rezoluciju koju želimo, a istodobno poboljšati dubinu boje. Stvaranjem vlastitog adaptera, mogli smo osigurati da CRT bude iskorišten do svog punog potencijala, nudeći bogatije iskustvo igranja.

Za one koji nisu upoznati s CRT tehnologijom, važno je razumjeti da ovi zasloni rade drugačije od modernih LCD ili LED zaslona. CRT zahtijevaju specifične formate vremena i signala za proizvodnju slika, zbog čega generički adapteri često ne uspijevaju. Cilj našeg projekta bio je prilagoditi naše rješenje za ispunjavanje ovih jedinstvenih potreba.

Što je VGA i kako radi?

VGA ili Video Graphics Array je signalni protokol koji blisko oponaša rad CRT-a. Unutar CRT-a, tri elektronska topa predstavljaju crvenu, zelenu i plavu boju koje se kombiniraju kako bi stvorile cijeli spektar nijansi. Elektromagneti u grlu cijevi usmjeravaju snop elektrona da crtaju slike liniju po liniju. Ovaj proces je ključan za proizvodnju slika koje vidimo na ekranu.

Za učinkovitu komunikaciju s CRT-om, VGA veza šalje analogne signale za svaki kanal boje zajedno s vodoravnim (HSYNC) i okomitim (VSYNC) signalima sinkronizacije. Evo kratkog pregleda ovih komponenti:

Ključni zahtjevi za CRT adapter

🖥️

Nestandardna rezolucija
Podržava 336x262 piksela

🎨

Dubina boje
Zahtijeva 24-bitni izlaz u boji

💻

USB sučelje
Kompatibilan s prijenosnim računalima

🔌

JAMMA konektor
Standard za arkadne veze

🔧

Prilagođeno rješenje
Izgradite da odgovara jedinstvenim potrebama

R, G, B signali:Ovi signali kontroliraju intenzitet crvene, zelene i plave boje prikazane na ekranu. Svaki kanal boje mora biti precizno podešen kako bi se postigao željeni rezultat boje.
HSYNC signal:Ovaj signal sinkronizira horizontalno skeniranje elektronskog snopa. Označava kada bi zraka trebala započeti novu liniju.
VSYNC signal:Ovaj signal upravlja okomitim skeniranjem, dopuštajući CRT-u da zna kada treba prijeći na sljedeći okvir. Označava kada treba početi crtati novi okvir.

Sinkronizacija osigurava ispravan prikaz slike bez izobličenja. Ako ti signali nisu točno vremenski podešeni, slika može postati neusklađena, što dovodi do treperenja ili kidanja. Sve što trebamo su ovi signali koji se izvode u preciznim vremenima, što zvuči jednostavno, ali može biti teško pravilno implementirati.

Štoviše, razumijevanje VGA standarda bitno je za svakoga tko želi raditi s CRT tehnologijom. VGA specifikacija opisuje vrijeme i razine napona za signale, koji variraju ovisno o razlučivosti i brzini osvježavanja. Stoga će poznavanje ovih specifikacija uvelike pomoći u uspješnoj implementaciji.

Prvi pokušaj: korištenje PIO-a RP2040

Raspberry Pi RP2040 je fantastičan mikrokontroler koji nudi mnogo potencijala za projekte poput našeg. Cjenovno je pristupačan i dolazi prepun značajki, uključujući programski ulazno/izlazni (PIO) sustav, koji je savršen za naše potrebe. PIO vam omogućuje pisanje koda nalik asembleru koji se izvršava u preciznom ciklusu, što ga čini idealnim za stvaranje prilagođenih protokola poput VGA.

Ovdje je pregled prednosti PIO-a:

Isplativo:S oko 1 USD, RP2040 je ekonomičan izbor za hobiste i programere.
Učinkovita obrada:S 264 KB RAM-a, može se nositi s više zadataka istovremeno, što je ključno za generiranje VGA signala.
Prilagodljivost:PIO omogućuje preciznu kontrolu nad GPIO pinovima, omogućujući modulaciju VGA signala prema potrebi.

Evo kratkog pregleda kako je izgledao naš PIO kod:

// VGA mjerenje vremena
// 1. Niska za 336 piksela
// 2. Visoko za 30 piksela
// 3. Niska za 34 piksela
// 4. Ponavljanje

Kod je dizajniran za generiranje potrebnog vremena za VGA signale. Iskorištavanjem prednosti RP2040, cilj nam je bio stvoriti pouzdan i učinkovit VGA izlaz koji se po potrebi može prilagoditi za različite rezolucije.

Jedan od ključnih izazova s kojima smo se suočili bilo je osigurati da vrijeme između signala bude precizno. Bilo kakva kašnjenja mogu rezultirati vizualnim artefaktima na zaslonu. Stoga je testiranje i ponavljanje koda bilo ključni dio razvojnog procesa.

Komponente potrebne za projekt

Prije nego počnemo graditi, prikupimo potrebne komponente. Posjedovanje pravih alata i dijelova učinit će proces mnogo lakšim. Evo popisa onoga što će vam trebati:

Raspberry PiRP2040:Ovaj mikrokontroler služit će kao srce našeg projekta, upravljajući cjelokupnom obradom signala.
JAMMA u VGA pretvarač:Ovaj pretvarač će spojiti CRT na Raspberry Pi, omogućujući komunikaciju između njih dvoje.
USB sučelje:Za komunikaciju s prijenosnim računalom ili računalom, što nam omogućuje slanje naredbi i primanje podataka.
Napajanje:Za napajanje Raspberry Pi i svih perifernih uređaja, osiguravajući da sve radi glatko.
Žice i matična ploča:Za izradu prototipova i međusobno povezivanje komponenti, pojednostavljujući proces sastavljanja.

Kada imate sve komponente, možete početi sastavljati adapter zaslona! Obavezno još jednom provjerite imate li sve potrebne alate i komponente prije početka kako biste izbjegli prekide tijekom procesa izrade.

Spajanje komponenti

Kad su svi dijelovi spremni, vrijeme je da sve povežete. Slijedite ove korake za postavljanje adaptera zaslona:

Spojite Raspberry Pi RP2040 na matičnu ploču. Provjerite jesu li pinovi za napajanje i uzemljenje pravilno ožičeni.
Spojite JAMMA konektor na VGA konverter, pazeći da slijedite specifikacije pinova za obje komponente.
Spojite USB sučelje na Raspberry Pi kako biste olakšali komunikaciju s računalom.
Provjerite jesu li svi priključci sigurni i pravilno izolirani kako biste spriječili kratke spojeve ili odspajanje.

Nakon što je sve povezano, možete početi programirati RP2040 za generiranje VGA signala. Ovaj kod će kontrolirati kako se slike prikazuju na CRT-u. Budite pažljivi u svom ožičenju i dvaput provjerite svaku vezu kako biste izbjegli probleme tijekom testiranja.

Koraci za izradu CRT adaptera

Procijenite zahtjeve

Odredite potrebe za rezolucijom i bojom

Odaberite Komponente

Odaberite odgovarajuće dijelove hardvera

Dizajn sklopa

Napravite shemu za veze

Sastavite adapter

Sastavite hardverske komponente

Testirajte funkcionalnost

Osigurajte ispravan prikaz na CRT-u

Također je korisno izraditi shematski dijagram vaših veza. Ovo može poslužiti kao referenca tijekom rješavanja problema i pomoći vam da vizualizirate cijeli sustav.

Programiranje RP2040 za VGA izlaz

Sada dolazi zabavni dio: programiranje RP2040! Cilj je stvoriti program koji šalje točan vremenski raspored za VGA signale. To uključuje generiranje preciznog vremena za R, G, B, HSYNC i VSYNC signale. Ako niste upoznati s programiranjem mikrokontrolera, ne brinite; provest ćemo vas kroz osnove.

Evo pojednostavljenog isječka koda za ilustraciju kako to možete postaviti:

void setup() {
  // Inicijaliziraj VGA signale
  pinMode(R_PIN, IZLAZ);
  pinMode(G_PIN, IZLAZ);
  pinMode(B_PIN, IZLAZ);
  pinMode(HSYNC_PIN, IZLAZ);
  pinMode(VSYNC_PIN, IZLAZ);
}

void loop() {
  // Postavljanje boja i signala sinkronizacije
  digitalWrite(R_PIN, VISOKI);
  digitalWrite(G_PIN, NIZAK);
  digitalWrite(B_PIN, VISOKI);
  // Generiraj HSYNC i VSYNC signale
}

Ovo je samo osnovna struktura, ali daje vam ideju kako započeti. Morat ćete prilagoditi vrijeme i signale na temelju svojih specifičnih zahtjeva, kao što su razlučivost i brzina osvježavanja koju želite postići.

Za početnike bi moglo biti korisno pogledati biblioteke ili postojeće projekte koji mogu pomoći u pojednostavljenju dijela programiranja. Mrežne zajednice i forumi također mogu biti neprocjenjivi izvori za rješavanje problema i savjete.

Testiranje i rješavanje problema

Kada je vaš kod spreman, vrijeme je da testirate svoje postavke. Spojite adapter na svoj CRT i uključite sve. Ako sve bude u redu, trebali biste vidjeti slike prikazane na ekranu! Međutim, stvari možda neće funkcionirati savršeno u prvom pokušaju. Evo nekih uobičajenih problema na koje biste mogli naići:

Nema zaslona:Provjerite svoje veze i provjerite radi li napajanje. Labava veza mogla bi spriječiti CRT da prima signale.
Iskrivljena slika:Prilagodite vrijeme u svom kodu kako biste osigurali sinkronizaciju. Ako su signali HSYNC ili VSYNC isključeni, slika može izgledati iskrivljeno.
Problemi s bojom:Provjerite jesu li R, G i B signali ispravno spojeni i programirani. Neispravni signali boja mogu dovesti do netočnog prikaza boja.

Nemojte se obeshrabriti ako stvari ne uspije odmah. Rješavanje problema je dio procesa! Držite bilježnicu pri ruci da biste zabilježili sve promjene koje napravite, jer to može pomoći u praćenju koja su rješenja uspjela, a koja nisu.

Osim toga, razmislite o testiranju s različitim razlučivostima i brzinama osvježavanja kako biste vidjeli kako CRT reagira. To može dati uvid u ograničenja vašeg postavljanja i pomoći u poboljšanju vašeg pristupa.

Zaključak: Oživljavanje retro igara

Zgrada aAdapter za 24-bitni arkadni CRT zaslonnije samo zabavan projekt; to je način povezivanja moderne tehnologije s klasičnim igranjem. Slijedeći korake navedene u ovom vodiču, možete izraditi adapter koji poboljšava vaše iskustvo igranja na CRT zaslonu. Ovaj projekt omogućuje vam da cijenite zamršenost stare tehnologije i modernih mikrokontrolera.

Zapamtite, ključne komponente su Raspberry Pi RP2040, JAMMA konektor i USB sučelje. Uz malo programiranja i rješavanja problema, vratit ćete svoj arkadni stroj u život!

Jeste li spremni za početak? Skupite svoje komponente i uronite u svijet retro igrica. Za one koji žele dodatno poboljšati svoje tehnološke vještine, pogledajte naškompletan vodič za binarno prevođenje!