Ievads ēkā aCRT displejsAdapteris

Retro spēļu pasaulē dažas lietas izraisa tik lielu nostalģiju kā klasiskie CRT displeji. Šie vecās klases ekrāni ir neatņemama pieredze, spēlējot senlaicīgas arkādes spēles. Ja kādreiz esat vēlējies modernu datoru savienot ar spēļu automātu, jūs esat īstajā vietā. Šajā rokasgrāmatā mēs izpētīsim, kā izveidot pielāgotu24 bitu arkādes CRT displeja adapteriskas saskaras ar datoru, izmantojot USB. Šī projekta mērķis ir iedvest jaunu elpu klasiskajām arkādes iekārtām, vienlaikus uzlabojot vizuālo kvalitāti.

Izpratne par CRT displeja prasībām

RCade izmantotajam CRT ir JAMMA savienotājs, kas ir arkādes spēļu standarts, kas ļauj viegli savienot dažādus komponentus. Ar standarta VGA adapteri nepietiktu. Lūk, kāpēc:

Nestandarta izšķirtspējas:CRT darbojas ar nestandarta izšķirtspēju 336x262 pikseļi. Daudzi displeja adapteri nevar apstrādāt šādu izšķirtspēju, bieži vien pēc noklusējuma tie ir 640 x 480 vai augstāki.
Krāsu dziļuma ierobežojumi:Raspberry Pi, kuru mēs sākotnēji izmantojām, atbalsta tikai 18 bitu krāsas, kā rezultātā CRT ir pamanāmas krāsu joslas un trūkst spilgtuma.
Pārnesamības vajadzības:Mēs vēlējāmies izmantot klēpjdatoru, nevis galddatoru, kas ierobežoja mūsu iespējas ar USB interfeisu, nevis PCI-e karti.

Šie ierobežojumi uzsvēra nepieciešamību pēc pielāgota risinājuma, kas varētu izvadīt jebkuru vēlamo izšķirtspēju, vienlaikus uzlabojot krāsu dziļumu. Izveidojot savu adapteri, mēs varējām nodrošināt, ka CRT tiek pilnībā izmantots, piedāvājot bagātīgāku spēļu pieredzi.

Tiem, kas nav pazīstami ar CRT tehnoloģiju, ir svarīgi saprast, ka šie displeji darbojas atšķirīgi no mūsdienu LCD vai LED ekrāniem. Lai izveidotu attēlus, CRT ir nepieciešams īpašs laiks un signālu formāti, tāpēc vispārīgie adapteri bieži nedarbojas. Mūsu projekta mērķis bija pielāgot mūsu risinājumu šīm unikālajām vajadzībām.

Kas ir VGA un kā tas darbojas?

VGA jeb Video Graphics Array ir signalizācijas protokols, kas precīzi atdarina CRT darbību. CRT iekšpusē trīs elektronu lielgabali attēlo sarkano, zaļo un zilo krāsu, kas apvienojas, veidojot pilnu nokrāsu spektru. Elektromagnēti caurules kaklā virza elektronu staru, lai zīmētu attēlus rindu pēc līnijas. Šis process ir ļoti svarīgs, lai radītu attēlus, ko mēs redzam ekrānā.

Lai efektīvi sazinātos ar CRT, VGA savienojums nosūta analogos signālus katram krāsu kanālam kopā ar horizontālajiem (HSYNC) un vertikālajiem (VSYNC) sinhronizācijas signāliem. Šeit ir īss šo komponentu pārskats:

Galvenās prasības CRT adapterim

🖥️

Nestandarta izšķirtspēja
Atbalsta 336x262 pikseļus

🎨

Krāsu dziļums
Nepieciešama 24 bitu krāsu izvade

💻

USB interfeiss
Savietojams ar klēpjdatoriem

🔌

JAMMA savienotājs
Standarts arkādes savienojumiem

🔧

Pielāgots risinājums
Veidot, lai atbilstu unikālajām vajadzībām

R, G, B signāli:Šie signāli kontrolē ekrānā redzamo sarkano, zaļo un zilo krāsu intensitāti. Katrs krāsu kanāls ir precīzi jāpielāgo, lai sasniegtu vēlamo krāsu izvadi.
HSYNC signāls:Šis signāls sinhronizē elektronu stara horizontālo skenēšanu. Tas norāda, kad staram jāsāk jauna līnija.
VSYNC signāls:Šis signāls pārvalda vertikālo skenēšanu, ļaujot CRT zināt, kad pāriet uz nākamo kadru. Tas norāda, kad jāsāk zīmēt jaunu rāmi.

Sinhronizācija nodrošina, ka attēls tiek parādīts pareizi un bez kropļojumiem. Ja šie signāli nav precīzi iestatīti, attēls var kļūt nepareizi izlīdzināts, izraisot mirgošanu vai plīsumus. Viss, kas mums nepieciešams, ir šie signāli, kas darbojas precīzā laikā, kas izklausās vienkārši, bet var būt sarežģīti pareizi ieviest.

Turklāt VGA standartu izpratne ir būtiska ikvienam, kas vēlas strādāt ar CRT tehnoloģiju. VGA specifikācijā ir norādīts signālu laiks un sprieguma līmeņi, kas atšķiras atkarībā no izšķirtspējas un atsvaidzes intensitātes. Tāpēc šo specifikāciju pārzināšana ļoti palīdzēs veiksmīgai ieviešanai.

Pirmais mēģinājums: izmantojot RP2040 PIO

Raspberry Pi RP2040 ir fantastisks mikrokontrolleris, kas piedāvā lielu potenciālu tādiem projektiem kā mūsu. Tas ir par pieņemamu cenu, un tas ir aprīkots ar funkcijām, tostarp programmējamo ievades/izvades (PIO) sistēmu, kas ir lieliski piemērota mūsu vajadzībām. PIO ļauj rakstīt montāžai līdzīgu kodu, kas tiek izpildīts precīzā ciklā, padarot to ideāli piemērotu pielāgotu protokolu, piemēram, VGA, izveidei.

Tālāk ir sniegts PIO priekšrocību sadalījums:

Rentabls:Apmēram USD 1 cenā RP2040 ir ekonomiska izvēle gan hobijiem, gan izstrādātājiem.
Efektīva apstrāde:Ar 264 KB operatīvo atmiņu tas var vienlaikus veikt vairākus uzdevumus, kas ir ļoti svarīgi VGA signālu ģenerēšanai.
Pielāgojamība:PIO ļauj precīzi kontrolēt GPIO tapas, ļaujot pēc vajadzības modulēt VGA signālus.

Lūk, ieskats par to, kā izskatījās mūsu PIO kods:

// VGA laiks
// 1. Zems 336 pikseļiem
// 2. Augsts 30 pikseļiem
// 3. Zems 34 pikseļiem
// 4. Atkārtojiet

Kods tika izstrādāts, lai ģenerētu nepieciešamo laiku VGA signāliem. Izmantojot RP2040 stiprās puses, mūsu mērķis bija izveidot uzticamu un efektīvu VGA izvadi, ko varētu pielāgot pēc vajadzības dažādām izšķirtspējām.

Viens no galvenajiem izaicinājumiem, ar ko mēs saskārāmies, bija nodrošināt precīzu laiku starp signāliem. Jebkādas aizkaves rezultātā ekrānā var parādīties vizuāli artefakti. Tāpēc koda testēšana un atkārtošana bija būtiska izstrādes procesa sastāvdaļa.

Projektam nepieciešamās sastāvdaļas

Pirms sākam būvēt, apkoposim nepieciešamās sastāvdaļas. Pareizi instrumenti un detaļas padarīs procesu daudz gludāku. Šeit ir saraksts ar to, kas jums būs nepieciešams:

Raspberry PiRP2040:Šis mikrokontrolleris kalpos kā mūsu projekta sirds, apstrādājot visu signālu apstrādi.
JAMMA uz VGA pārveidotājs:Šis pārveidotājs savienos CRT ar Raspberry Pi, nodrošinot saziņu starp abiem.
USB interfeiss:Saziņai ar klēpjdatoru vai datoru, ļaujot mums nosūtīt komandas un saņemt datus.
Barošanas avots:Lai darbinātu Raspberry Pi un visas perifērijas ierīces, nodrošinot, ka viss darbojas nevainojami.
Vadi un dēlis:Prototipu veidošanai un komponentu savienošanai kopā, vienkāršojot montāžas procesu.

Kad esat ieguvis visas sastāvdaļas, varat sākt montēt displeja adapteri! Pirms sākat, vēlreiz pārbaudiet, vai jums ir visi nepieciešamie rīki un komponenti, lai izvairītos no pārtraukumiem veidošanas procesā.

Komponentu savienošana

Kad visas detaļas ir gatavas, ir pienācis laiks visu savienot. Lai iestatītu displeja adapteri, veiciet šīs darbības:

Savienojiet Raspberry Pi RP2040 ar maizes paneli. Pārliecinieties, vai strāvas un zemējuma kontakti ir pareizi pievienoti.
Pievienojiet JAMMA savienotāju VGA pārveidotājam, ievērojot abu komponentu kontaktdakšas specifikācijas.
Pievienojiet USB interfeisu Raspberry Pi, lai atvieglotu saziņu ar datoru.
Pārliecinieties, vai visi savienojumi ir droši un pareizi izolēti, lai novērstu īssavienojumus vai atvienojumus.

Kad viss ir pievienots, varat sākt programmēt RP2040, lai ģenerētu VGA signālus. Šis kods kontrolēs, kā attēli tiek parādīti CRT. Esiet piesardzīgs elektroinstalācijā un vēlreiz pārbaudiet katru savienojumu, lai izvairītos no problēmām testēšanas laikā.

Darbības, lai izveidotu CRT adapteri

Novērtēt prasības

Nosakiet izšķirtspējas un krāsu vajadzības

Atlasiet Komponenti

Izvēlieties piemērotas aparatūras daļas

Dizaina shēma

Izveidojiet savienojumu shēmu

Salieciet adapteri

Salieciet aparatūras komponentus

Testa funkcionalitāte

Nodrošiniet pareizu displeju uz CRT

Ir arī noderīgi izveidot savienojumu shematisku diagrammu. Tas var kalpot kā atsauce problēmu novēršanas laikā un palīdzēt vizualizēt visu sistēmu.

RP2040 programmēšana VGA izejai

Tagad nāk jautrā daļa: RP2040 programmēšana! Mērķis ir izveidot programmu, kas nosūta pareizo laiku VGA signāliem. Tas ietver precīza laika ģenerēšanu R, G, B, HSYNC un VSYNC signāliem. Ja neesat pazīstams ar mikrokontrolleru programmēšanu, neuztraucieties; mēs iepazīstināsim jūs ar pamatiem.

Tālāk ir sniegts vienkāršots koda fragments, lai ilustrētu, kā to varētu iestatīt.

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

void loop() {
  // Iestatīt krāsas un sinhronizācijas signālus
  digitalWrite(R_PIN, AUGSTS);
  digitalWrite(G_PIN, LOW);
  digitalWrite(B_PIN, AUGSTS);
  // Ģenerēt HSYNC un VSYNC signālus
}

Šī ir tikai pamatstruktūra, taču tā sniedz priekšstatu par to, kā sākt. Jums būs jāpielāgo laiks un signāli, pamatojoties uz jūsu īpašajām prasībām, piemēram, izšķirtspēju un atsvaidzes intensitāti, kuru vēlaties sasniegt.

Iesācējiem var būt noderīgi izpētīt bibliotēkas vai esošus projektus, kas var palīdzēt vienkāršot dažas programmēšanas. Tiešsaistes kopienas un forumi var būt arī nenovērtējami problēmu novēršanas un padomu resursi.

Testēšana un traucējummeklēšana

Kad kods ir gatavs, ir pienācis laiks pārbaudīt iestatījumus. Pievienojiet adapteri CRT un ieslēdziet visu. Ja viss iet labi, ekrānā vajadzētu redzēt attēlus! Tomēr ar pirmo mēģinājumu viss var nedarboties perfekti. Tālāk ir norādītas dažas izplatītas problēmas, ar kurām jūs varētu saskarties.

Nav displeja:Pārbaudiet savienojumus un pārliecinieties, vai strāvas padeve darbojas. Vaļīgs savienojums var neļaut CRT uztvert signālus.
Izkropļots attēls:Pielāgojiet koda laiku, lai nodrošinātu sinhronizāciju. Ja HSYNC vai VSYNC signāli ir izslēgti, attēls var izskatīties šķībs.
Krāsu problēmas:Pārbaudiet, vai R, G un B signāli ir pareizi pievienoti un ieprogrammēti. Nepareizi krāsu signāli var izraisīt neprecīzu krāsu attēlojumu.

Nezaudējiet drosmi, ja lietas nedarbojas uzreiz. Problēmu novēršana ir daļa no procesa! Saglabājiet piezīmju grāmatiņu, lai pierakstītu visas veiktās izmaiņas, jo tas var palīdzēt izsekot, kuri risinājumi darbojās un kuri ne.

Turklāt apsveriet iespēju pārbaudīt dažādas izšķirtspējas un atsvaidzes intensitātes, lai redzētu, kā CRT reaģē. Tas var sniegt ieskatu jūsu iestatīšanas robežās un palīdzēt uzlabot jūsu pieeju.

Secinājums: Retro spēļu atdzīvināšana

Ēka a24 bitu arkādes CRT displeja adapterisnav tikai jautrs projekts; tas ir veids, kā savienot modernās tehnoloģijas ar klasiskajām spēlēm. Veicot šajā rokasgrāmatā aprakstītās darbības, varat izveidot adapteri, kas uzlabo spēļu pieredzi CRT displejā. Šis projekts ļauj novērtēt gan vintage tehnoloģiju, gan moderno mikrokontrolleru sarežģījumus.

Atcerieties, ka galvenie komponenti ir Raspberry Pi RP2040, JAMMA savienotājs un USB interfeiss. Veicot programmēšanu un problēmu novēršanu, jūs atdzīvināsit savu arkādes mašīnu!

Vai esat gatavs sākt? Savāc savus komponentus un ienirstiet retro spēļu pasaulē. Tiem, kas vēlas vēl vairāk uzlabot savas tehniskās prasmes, skatiet mūsupilnīga binārā tulkošanas rokasgrāmata!