Bevezetés az épületbe aCRT kijelzőAdapter

A retro játékok világában kevés dolog kelt akkora nosztalgiát, mint a klasszikus CRT-kijelzők. Ezek az old-school képernyők szerves részét képezik a vintage arcade játékok élményének. Ha valaha is szeretett volna modern számítógépet egy játéktermi géphez csatlakoztatni, akkor jó helyen jár. Ebben az útmutatóban megvizsgáljuk, hogyan hozhat létre egyéni24 bites arcade CRT kijelző adapteramely USB-n keresztül kapcsolódik a számítógéphez. A projekt célja, hogy új életet leheljen a klasszikus játéktermi gépekbe, miközben javítja a vizuális minőséget.

A CRT-kijelző követelményeinek megértése

Az RCade-ben használt CRT JAMMA csatlakozóval rendelkezik, amely az arcade játékok szabványa, amely lehetővé teszi a különböző alkatrészek egyszerű csatlakoztatását. Egy szabványos VGA adapter nem lenne elég. Íme, miért:

Nem szabványos felbontások:A CRT nem szabványos, 336x262 pixeles felbontásban működik. Sok kijelzőadapter nem képes kezelni az ilyen felbontásokat, gyakran az alapértelmezett 640x480 vagy magasabb.
Színmélység korlátozások:Az általunk kezdetben használt Raspberry Pi csak a 18 bites színt támogatja, ami észrevehető színsávokhoz és a katódsugárcsöves vibráció hiányához vezet.
Hordozhatósági igények:Az asztali számítógép helyett laptopot szerettünk volna használni, ami a PCI-e kártya helyett USB interfészre korlátozta a lehetőségeinket.

Ezek a megszorítások hangsúlyozták egy olyan egyedi megoldás szükségességét, amely bármilyen kívánt felbontást képes megjeleníteni, miközben javítja a színmélységet. Saját adapterünk létrehozásával biztosíthattuk, hogy a CRT-ben rejlő lehetőségeket teljes mértékben kihasználjuk, gazdagabb játékélményt kínálva.

Azok számára, akik nem ismerik a CRT technológiát, elengedhetetlen megérteni, hogy ezek a kijelzők másképpen működnek, mint a modern LCD vagy LED képernyők. A CRT-k speciális időzítést és jelformátumot igényelnek a képek előállításához, ezért az általános adapterek gyakran hiányosak. Projektünk célja az volt, hogy megoldásunkat ezeknek az egyedi igényeknek megfelelően alakítsuk ki.

Mi az a VGA és hogyan működik?

A VGA vagy Video Graphics Array egy jelzőprotokoll, amely szorosan utánozza a CRT működését. A katódsugárcsőben három elektronágyú képviseli a vörös, zöld és kék színt, amelyek együttesen hozzák létre az árnyalatok teljes spektrumát. A cső nyakában lévő elektromágnesek irányítják az elektronsugarat, hogy sorról sorra rajzolják a képeket. Ez a folyamat kulcsfontosságú a képernyőn látható képek előállításához.

A CRT-vel való hatékony kommunikáció érdekében a VGA-kapcsolat analóg jeleket küld minden egyes színcsatornához, valamint vízszintes (HSYNC) és függőleges (VSYNC) szinkronjeleket. Íme egy rövid áttekintés ezekről az összetevőkről:

A CRT-adapter főbb követelményei

🖥️

Nem szabványos felbontás
Támogatja a 336x262 pixelt

🎨

Színmélység
24 bites színes kimenetet igényel

💻

USB interfész
Laptopokkal kompatibilis

🔌

JAMMA csatlakozó
Szabványos játéktermi csatlakozásokhoz

🔧

Egyedi megoldás
Egyedi igényeknek megfelelően építeni

R, G, B jelek:Ezek a jelek szabályozzák a képernyőn megjelenő piros, zöld és kék színek intenzitását. Minden színcsatornát pontosan be kell állítani a kívánt színkimenet eléréséhez.
HSYNC jel:Ez a jel szinkronizálja az elektronsugár vízszintes pásztázását. Azt jelzi, hogy a sugárnak mikor kell új sort kezdenie.
VSYNC jel:Ez a jel kezeli a függőleges pásztázást, lehetővé téve a CRT számára, hogy tudja, mikor kell a következő képkockára lépni. Azt jelzi, hogy mikor kell új keretet rajzolni.

A szinkronizálás biztosítja, hogy a kép helyesen és torzítás nélkül jelenjen meg. Ha ezek a jelek nincsenek pontosan időzítve, a kép elcsúszhat, ami villogáshoz vagy szakadáshoz vezethet. Csak ezekre a jelekre van szükségünk, amelyek pontos időzítéssel futnak, ami egyszerűnek hangzik, de bonyolult lehet helyesen megvalósítani.

Sőt, a VGA szabványok megértése elengedhetetlen mindazok számára, akik CRT technológiával szeretnének dolgozni. A VGA specifikáció felvázolja a jelek időzítését és feszültségszintjét, amelyek a felbontástól és a frissítési gyakoriságtól függően változnak. Ezért ezen előírások ismerete nagyban segíti a sikeres megvalósítást.

Első próbálkozás: Az RP2040 PIO-jának használata

A Raspberry Pi RP2040 egy fantasztikus mikrokontroller, amely rengeteg lehetőséget kínál a miénkhez hasonló projektekhez. Megfizethető, és tele van funkciókkal, beleértve a programozható bemeneti/kimeneti (PIO) rendszert, amely tökéletesen megfelel az igényeinknek. A PIO lehetővé teszi, hogy összeállítás-szerű kódot írjon, amely precíz ciklusban fut, így ideális egyéni protokollok, például VGA létrehozásához.

Íme a PIO előnyeinek lebontása:

Költséghatékony:Körülbelül 1 dollárért az RP2040 gazdaságos választás hobbibarátok és fejlesztők számára egyaránt.
Hatékony feldolgozás:264 KB RAM-mal több feladatot is tud egyszerre kezelni, ami döntő fontosságú a VGA jelek generálásához.
Testreszabhatóság:A PIO lehetővé teszi a GPIO tűk precíz vezérlését, lehetővé téve a VGA jelek szükség szerinti modulálását.

Íme egy pillantás a PIO-kódunk kinézetére:

// VGA időzítés
// 1. Alacsony 336 pixel esetén
// 2. Magas 30 pixelhez
// 3. Alacsony 34 pixel esetén
// 4. Ismételje meg

A kódot úgy tervezték, hogy előállítsa a szükséges időzítést a VGA jelekhez. Az RP2040 erősségeit kihasználva arra törekedtünk, hogy megbízható és hatékony VGA kimenetet hozzunk létre, amely szükség szerint állítható a különböző felbontásokhoz.

Az egyik legfontosabb kihívás, amellyel szembesültünk, a jelek közötti pontos időzítés biztosítása volt. Bármilyen késés vizuális műtermékeket eredményezhet a képernyőn. Ezért a kód tesztelése és iterációja a fejlesztési folyamat döntő része volt.

A projekthez szükséges alkatrészek

Az építkezés megkezdése előtt gyűjtsük össze a szükséges alkatrészeket. A megfelelő szerszámok és alkatrészek birtokában a folyamat sokkal gördülékenyebbé válik. Íme egy lista arról, mire lesz szüksége:

Raspberry PiRP2040:Ez a mikrokontroller lesz a projektünk szíve, és minden jelfeldolgozást kezel.
JAMMA - VGA konverter:Ez az átalakító csatlakoztatja a CRT-t a Raspberry Pi-hez, lehetővé téve a kommunikációt a kettő között.
USB interfész:Laptoppal vagy számítógéppel való kommunikációhoz, lehetővé téve parancsok küldését és adatok fogadását.
Tápegység:A Raspberry Pi és a perifériák tápellátásához, hogy minden zökkenőmentesen működjön.
Vezetékek és kenyértábla:A prototípus elkészítéséhez és az alkatrészek összekapcsolásához, az összeszerelési folyamat egyszerűsítéséhez.

Ha minden alkatrész megvan, elkezdheti összeszerelni a kijelzőadaptert! Mielőtt elkezdené, győződjön meg arról, hogy minden szükséges eszközzel és összetevővel rendelkezik, hogy elkerülje a megszakításokat az építési folyamat során.

Az alkatrészek csatlakoztatása

Ha minden alkatrész készen áll, ideje mindent összekapcsolni. Kövesse az alábbi lépéseket a kijelzőadapter beállításához:

Csatlakoztassa a Raspberry Pi RP2040-et a kenyérsütőtáblához. Győződjön meg arról, hogy a tápellátás és a földelő érintkezők megfelelően vannak bekötve.
Csatlakoztassa a JAMMA csatlakozót a VGA-átalakítóhoz, ügyelve arra, hogy kövesse mindkét komponens kivezetési specifikációit.
Csatlakoztassa az USB interfészt a Raspberry Pi-hez a számítógéppel való kommunikáció megkönnyítése érdekében.
Győződjön meg arról, hogy minden csatlakozás biztonságos és megfelelően szigetelt, hogy elkerülje a rövidzárlatot vagy a szétkapcsolást.

Miután minden csatlakoztatva van, megkezdheti az RP2040 programozását a VGA jelek generálására. Ez a kód szabályozza, hogy a képek hogyan jelenjenek meg a CRT-n. Legyen körültekintő a kábelezésnél, és ellenőrizze minden csatlakozást kétszer, hogy elkerülje a tesztelés során felmerülő problémákat.

A CRT-adapter felépítésének lépései

Követelmények felmérése

Határozza meg a felbontás- és színigényeket

Válassza az Összetevők lehetőséget

Válassza ki a megfelelő hardver alkatrészeket

Tervezési áramkör

Készítsen kapcsolási rajzot

Szerelje össze az adaptert

Szerelje össze a hardver alkatrészeket

Funkcionalitás tesztelése

Gondoskodjon a megfelelő megjelenítésről a CRT-n

Az is hasznos, ha elkészíti a kapcsolatok sematikus diagramját. Ez referenciaként szolgálhat a hibaelhárítás során, és segít a teljes rendszer megjelenítésében.

Az RP2040 programozása VGA kimenetre

Most jön a szórakoztató rész: az RP2040 programozása! A cél egy olyan program létrehozása, amely a VGA-jelek megfelelő időzítését küldi el. Ez magában foglalja az R, G, B, HSYNC és VSYNC jelek pontos időzítését. Ha nem ismeri a mikrokontrollerek programozását, ne aggódjon; végigvezetjük az alapokon.

Íme egy egyszerűsített kódrészlet, amely bemutatja, hogyan állíthatja be ezt:

void setup() {
  // VGA jelek inicializálása
  pinMode(R_PIN, OUTPUT);
  pinMode(G_PIN, OUTPUT);
  pinMode(B_PIN, OUTPUT);
  pinMode(HSYNC_PIN, OUTPUT);
  pinMode(VSYNC_PIN, OUTPUT);
}

void loop() {
  // Színek és szinkronizálási jelek beállítása
  digitalWrite(R_PIN, HIGH);
  digitalWrite(G_PIN, LOW);
  digitalWrite(B_PIN, HIGH);
  // HSYNC és VSYNC jelek generálása
}

Ez csak egy alapstruktúra, de ötletet ad a kezdéshez. Be kell állítania az időzítést és a jeleket a sajátos követelményei alapján, például az elérni kívánt felbontás és frissítési gyakoriság alapján.

Kezdők számára hasznos lehet olyan könyvtárakat vagy meglévő projekteket megvizsgálni, amelyek segíthetnek a programozás egyes részeinek egyszerűsítésében. Az online közösségek és fórumok szintén felbecsülhetetlen értékű források lehetnek a hibaelhárításhoz és a tanácsadáshoz.

Tesztelés és hibaelhárítás

Ha a kód elkészült, itt az ideje, hogy tesztelje a beállítást. Csatlakoztassa az adaptert a CRT-hez, és kapcsoljon be mindent. Ha minden jól megy, képeket kell látnia a képernyőn! Előfordulhat azonban, hogy a dolgok első próbálkozásra nem működnek tökéletesen. Here are some common issues you might encounter:

Nincs kijelző:Ellenőrizze a csatlakozásokat, és győződjön meg arról, hogy a tápegység működik. A laza csatlakozás megakadályozhatja, hogy a CRT jeleket vegyen.
Torz kép:Állítsa be a kód időzítését a szinkronizálás érdekében. Ha a HSYNC vagy a VSYNC jelek ki vannak kapcsolva, a kép ferdenek tűnhet.
Színproblémák:Ellenőrizze, hogy az R, G és B jelek megfelelően vannak-e bekötve és programozva. A helytelen színjelek pontatlan színmegjelenítéshez vezethetnek.

Ne csüggedj, ha a dolgok nem működnek azonnal. A hibaelhárítás a folyamat része! Tartson kéznél egy jegyzetfüzetet az esetleges változtatások feljegyzéséhez, mivel ez segíthet nyomon követni, hogy mely megoldások működtek és melyek nem.

Ezenkívül fontolja meg a különböző felbontások és frissítési gyakoriságok tesztelését, hogy megtudja, hogyan reagál a CRT. Ez betekintést nyújthat a beállítás korlátaiba, és segíthet a megközelítés finomításában.

Következtetés: A Retro Gaming életre keltése

Épület a24 bites arcade CRT kijelző adapternem csak egy szórakoztató projekt; ez egy módja annak, hogy összekapcsolja a modern technológiát a klasszikus játékkal. Az ebben az útmutatóban ismertetett lépések követésével létrehozhat egy adaptert, amely javítja a játékélményt CRT-kijelzőn. Ez a projekt lehetővé teszi, hogy értékelje a régi technológia és a modern mikrokontrollerek bonyolultságát.

Ne feledje, a legfontosabb összetevők egy Raspberry Pi RP2040, egy JAMMA csatlakozó és egy USB interfész. Némi programozással és hibaelhárítással életre keltheti játéktermi gépét!

Készen áll az indulásra? Gyűjtsd össze az alkatrészeket, és merülj el a retro játékok világában. Ha érdeklődik műszaki ismereteik továbbfejlesztése iránt, nézze meg honlapunkatteljes bináris fordítási útmutató!