Introducere în construcție aAfișaj CRTAdaptor

În lumea jocurilor retro, puține lucruri trezesc la fel de multă nostalgie precum ecranele clasice CRT. Aceste ecrane vechi sunt parte integrantă a experienței de a juca jocuri arcade de epocă. Dacă ți-ai dorit vreodată să conectezi un computer modern la o mașină arcade, ești în locul potrivit. În acest ghid, vom explora cum să creați un personalizatAdaptor de afișare arcade CRT pe 24 de bițicare interfață cu un computer prin USB. Acest proiect își propune să ofere o nouă viață mașinilor arcade clasice, îmbunătățind în același timp calitatea vizuală.

Înțelegerea cerințelor de afișare CRT

CRT utilizat în RCade are un conector JAMMA, un standard pentru jocurile arcade care permite conectarea ușoară a diferitelor componente. Un adaptor VGA standard nu ar fi suficient. Iată de ce:

Rezoluții non-standard:CRT funcționează la o rezoluție non-standard de 336x262 pixeli. Multe adaptoare de afișare nu pot gestiona astfel de rezoluții, adesea implicit la 640x480 sau mai mare.
Limitări de adâncime a culorii:Raspberry Pi pe care l-am folosit inițial acceptă doar culoarea pe 18 biți, ceea ce duce la o bandă de culoare vizibilă și o lipsă de vibrație pe CRT.
Nevoi de portabilitate:Am vrut să folosim un laptop în loc de un desktop, ceea ce ne limitează opțiunile la o interfață USB, mai degrabă decât la un card PCI-e.

Aceste constrângeri au subliniat necesitatea unei soluții personalizate care să poată scoate orice rezoluție dorită, îmbunătățind în același timp profunzimea culorii. Prin crearea propriului adaptor, ne-am putea asigura că CRT a fost utilizat la întregul său potențial, oferind o experiență de joc mai bogată.

Pentru cei care nu sunt familiarizați cu tehnologia CRT, este esențial să înțeleagă că aceste afișaje funcționează diferit de ecranele LCD sau LED moderne. CRT-urile necesită sincronizare și formate de semnal specifice pentru a produce imagini, motiv pentru care adaptoarele generice sunt adesea insuficiente. Scopul proiectului nostru a fost să ne adaptăm soluția pentru a satisface aceste nevoi unice.

Ce este VGA și cum funcționează?

VGA, sau Video Graphics Array, este un protocol de semnalizare care imită îndeaproape modul în care funcționează un CRT. În interiorul unui CRT, trei tunuri de electroni reprezintă culorile roșu, verde și albastru care se combină pentru a crea întregul spectru de nuanțe. Electromagneții din gâtul tubului orientează fasciculul de electroni pentru a desena imagini linie cu linie. Acest proces este crucial pentru producerea imaginilor pe care le vedem pe ecran.

Pentru a comunica eficient cu CRT, conexiunea VGA trimite semnale analogice pentru fiecare canal de culoare împreună cu semnale de sincronizare orizontale (HSYNC) și verticale (VSYNC). Iată o scurtă prezentare generală a acestor componente:

Cerințe cheie pentru adaptorul CRT

🖥️

Rezoluție non-standard
Suporta 336x262 pixeli

🎨

Adâncimea culorii
Necesită ieșire color pe 24 de biți

💻

Interfață USB
Compatibil cu laptopuri

🔌

Conector JAMMA
Standard pentru conexiuni arcade

🔧

Soluție personalizată
Construiți pentru a se potrivi nevoilor unice

Semnale R, G, B:Aceste semnale controlează intensitatea culorilor roșu, verde și albastru afișate pe ecran. Fiecare canal de culoare trebuie ajustat cu precizie pentru a obține rezultatul de culoare dorit.
Semnal HSYNC:Acest semnal sincronizează scanarea orizontală a fasciculului de electroni. Indică când fasciculul ar trebui să înceapă o nouă linie.
Semnal VSYNC:Acest semnal gestionează scanarea verticală, permițând CRT-ului să știe când să treacă la următorul cadru. Indică când să începeți să desenați un nou cadru.

Sincronizarea asigură că imaginea este afișată corect și fără distorsiuni. Dacă aceste semnale nu sunt cronometrate cu precizie, imaginea poate deveni nealiniată, ceea ce duce la pâlpâire sau rupere. Tot ce avem nevoie sunt aceste semnale care rulează la momente precise, ceea ce sună simplu, dar poate fi dificil de implementat corect.

În plus, înțelegerea standardelor VGA este esențială pentru oricine dorește să lucreze cu tehnologia CRT. Specificația VGA subliniază timpul și nivelurile de tensiune pentru semnale, care variază în funcție de rezoluție și rata de reîmprospătare. Prin urmare, familiarizarea cu aceste specificații va ajuta foarte mult la implementarea cu succes.

Prima încercare: Utilizarea PIO-ului RP2040

Raspberry Pi RP2040 este un microcontroler fantastic care oferă mult potențial pentru proiecte precum al nostru. Este accesibil și este dotat cu funcții, inclusiv un sistem de intrare/ieșire programabilă (PIO), care este perfect pentru nevoile noastre. PIO vă permite să scrieți cod asemănător care se execută într-un ciclu precis, făcându-l ideal pentru crearea de protocoale personalizate precum VGA.

Iată o detaliere a avantajelor PIO:

Eficient din punct de vedere al costurilor:La aproximativ 1 USD, RP2040 este o alegere economică atât pentru pasionați, cât și pentru dezvoltatori.
Procesare eficientă:Cu 264 KB de RAM, poate gestiona mai multe sarcini simultan, ceea ce este crucial pentru generarea de semnale VGA.
Personalizare:PIO permite controlul precis asupra pinii GPIO, permițând modularea semnalelor VGA după cum este necesar.

Iată o privire despre cum arăta codul nostru PIO:

// Timing VGA
// 1. Scăzut pentru 336 de pixeli
// 2. Înalt pentru 30 de pixeli
// 3. Scăzut pentru 34 de pixeli
// 4. Repetați

Codul a fost conceput pentru a genera sincronizarea necesară pentru semnalele VGA. Prin valorificarea punctelor forte ale RP2040, ne-am propus să creăm o ieșire VGA fiabilă și eficientă, care ar putea fi ajustată după cum este necesar pentru diferite rezoluții.

Una dintre provocările cheie cu care ne-am confruntat a fost să ne asigurăm că timpul dintre semnale era precis. Orice întârziere poate duce la artefacte vizuale pe ecran. Prin urmare, testarea și iterarea codului a fost o parte crucială a procesului de dezvoltare.

Componentele necesare pentru proiect

Înainte de a începe construirea, să adunăm componentele necesare. Având instrumentele și piesele potrivite, procesul va fi mult mai ușor. Iată o listă cu ceea ce aveți nevoie:

Raspberry PiRP2040:Acest microcontroler va servi drept inima proiectului nostru, gestionând întreaga procesare a semnalului.
Convertor JAMMA în VGA:Acest convertor va conecta CRT la Raspberry Pi, permițând comunicarea între cei doi.
Interfata USB:Pentru comunicarea cu un laptop sau computer, permițându-ne să trimitem comenzi și să primim date.
Alimentare electrică:Pentru a alimenta Raspberry Pi și orice periferice, asigurându-vă că totul funcționează fără probleme.
Cabluri și panouri:Pentru prototiparea și conectarea componentelor între ele, simplificând procesul de asamblare.

Odată ce aveți toate componentele, puteți începe asamblarea adaptorului de afișare! Asigurați-vă că verificați din nou dacă aveți toate instrumentele și componentele necesare înainte de a începe pentru a evita întreruperile în timpul procesului de construire.

Conectarea componentelor

Cu toate piesele pregătite, este timpul să conectați totul. Urmați acești pași pentru a configura adaptorul de afișare:

Conectați Raspberry Pi RP2040 la placa de breadboard. Asigurați-vă că pinii de alimentare și de masă sunt conectați corect.
Conectați conectorul JAMMA la convertorul VGA, asigurându-vă că respectați specificațiile de fixare pentru ambele componente.
Conectați interfața USB la Raspberry Pi pentru a facilita comunicarea cu computerul.
Asigurați-vă că toate conexiunile sunt sigure și izolate corespunzător pentru a preveni scurtcircuitarea sau deconectarea.

Odată ce totul este conectat, puteți începe programarea RP2040 pentru a genera semnale VGA. Acest cod va controla modul în care imaginile sunt afișate pe CRT. Fiți meticuloși în cablarea dvs. și verificați fiecare conexiune pentru a evita problemele în timpul testării.

Pași pentru a construi adaptorul CRT

Evaluați cerințele

Identificați nevoile de rezoluție și culoare

Selectați Componente

Alegeți piesele hardware potrivite

Circuit de proiectare

Creați schema pentru conexiuni

Asamblați adaptorul

Asamblați componente hardware

Funcționalitate de testare

Asigurați-vă afișarea corectă pe CRT

De asemenea, este util să creați o diagramă schematică a conexiunilor dvs. Aceasta poate servi ca referință în timpul depanării și vă poate ajuta să vizualizați întregul sistem.

Programarea RP2040 pentru ieșire VGA

Acum vine partea distractivă: programarea RP2040! Scopul este de a crea un program care trimite sincronizarea corectă pentru semnalele VGA. Aceasta implică generarea de sincronizare precisă pentru semnalele R, G, B, HSYNC și VSYNC. Dacă nu sunteți familiarizat cu programarea microcontrolerelor, nu vă faceți griji; vă vom ghida prin elementele de bază.

Iată un fragment de cod simplificat pentru a ilustra modul în care ați putea configura acest lucru:

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

void loop() {
  // Setați culorile și semnalele de sincronizare
  digitalWrite(R_PIN, HIGH);
  digitalWrite(G_PIN, LOW);
  digitalWrite(B_PIN, HIGH);
  // Generați semnale HSYNC și VSYNC
}

Aceasta este doar o structură de bază, dar vă oferă o idee despre cum să începeți. Va trebui să ajustați sincronizarea și semnalele în funcție de cerințele dvs. specifice, cum ar fi rezoluția și rata de reîmprospătare pe care doriți să le obțineți.

Pentru începători, poate fi util să se uite în biblioteci sau proiecte existente care pot ajuta la simplificarea unora dintre programe. Comunitățile și forumurile online pot fi, de asemenea, resurse neprețuite pentru depanare și sfaturi.

Testare și depanare

Odată ce codul dvs. este gata, este timpul să vă testați configurația. Conectați adaptorul la CRT și porniți totul. Dacă totul merge bine, ar trebui să vedeți imagini afișate pe ecran! Cu toate acestea, lucrurile s-ar putea să nu funcționeze perfect din prima încercare. Iată câteva probleme frecvente pe care le puteți întâlni:

Fără afișare:Verificați conexiunile și asigurați-vă că sursa de alimentare funcționează. O conexiune slabă ar putea împiedica CRT să primească semnale.
Imagine distorsionată:Reglați sincronizarea în codul dvs. pentru a asigura sincronizarea. Dacă semnalele HSYNC sau VSYNC sunt dezactivate, imaginea poate apărea înclinată.
Probleme de culoare:Verificați dacă semnalele R, G și B sunt corect conectate și programate. Semnalele de culoare incorecte pot duce la reprezentarea incorectă a culorilor.

Nu vă descurajați dacă lucrurile nu funcționează imediat. Depanarea face parte din proces! Păstrați un caiet la îndemână pentru a nota orice modificări pe care le faceți, deoarece aceasta vă poate ajuta să urmăriți ce soluții au funcționat și care nu.

În plus, luați în considerare testarea cu diferite rezoluții și rate de reîmprospătare pentru a vedea cum răspunde CRT. Acest lucru vă poate oferi o perspectivă asupra limitelor configurației dvs. și vă poate ajuta să vă rafinați abordarea.

Concluzie: readucerea la viață a jocurilor retro

Clădirea aAdaptor de afișare arcade CRT pe 24 de biținu este doar un proiect distractiv; este o modalitate de a conecta tehnologia modernă cu jocurile clasice. Urmând pașii prezentați în acest ghid, puteți crea un adaptor care vă îmbunătățește experiența de joc pe un afișaj CRT. Acest proiect vă permite să apreciați complexitățile atât ale tehnologiei de epocă, cât și ale microcontrolerelor moderne.

Amintiți-vă, componentele cheie sunt un Raspberry Pi RP2040, un conector JAMMA și o interfață USB. Cu puțină programare și depanare, îți vei readuce mașina arcade la viață!

Sunteți gata să începeți? Adună-ți componentele și scufundă-te în lumea jocurilor retro. Pentru cei interesați să-și îmbunătățească abilitățile tehnice, consultați-neghid complet de traducere binară!