Увод у зграду аЦРТ екранАдаптер

У свету ретро игара мало ствари изазива толико носталгије као класични ЦРТ екрани. Ови стари школски екрани су саставни део искуства играња старинских аркадних игара. Ако сте икада желели да повежете модеран рачунар са аркадном машином, на правом сте месту. У овом водичу ћемо истражити како да креирате обичај24-битни аркадни ЦРТ адаптер за екранкоји се повезује са рачунаром преко УСБ-а. Овај пројекат има за циљ да удахне нови живот класичним аркадним машинама уз истовремено побољшање визуелног квалитета.

Разумевање захтева за ЦРТ екраном

ЦРТ који се користи у РЦаде има ЈАММА конектор, стандард за аркадне игре који омогућава лако повезивање различитих компоненти. Стандардни ВГА адаптер не би био довољан. Ево зашто:

Нестандардне резолуције:ЦРТ ради на нестандардној резолуцији од 336к262 пиксела. Многи адаптери за екран не могу да поднесу такве резолуције, често подразумеване на 640к480 или више.
Ограничења дубине боје:Распберри Пи који смо у почетку користили подржава само 18-битну боју, што доводи до приметне траке боја и недостатка живописности на ЦРТ-у.
Потребе за преносивост:Желели смо да користимо лаптоп уместо десктопа, што је ограничило наше опције на УСБ интерфејс, а не на ПЦИ-е картицу.

Ова ограничења су нагласила потребу за прилагођеним решењем које би могло да произведе било коју резолуцију коју желимо уз побољшање дубине боје. Креирањем сопственог адаптера могли бисмо да обезбедимо да се ЦРТ користи у потпуности, нудећи богатије искуство играња.

За оне који нису упознати са ЦРТ технологијом, битно је да схвате да ови екрани раде другачије од модерних ЛЦД или ЛЕД екрана. ЦРТ-ови захтевају специфичне формате времена и сигнала за производњу слика, због чега генерички адаптери често не успевају. Циљ нашег пројекта је био да наше решење прилагодимо овим јединственим потребама.

Шта је ВГА и како функционише?

VGA, or Video Graphics Array, is a signaling protocol that closely mimics how a CRT operates. Inside a CRT, three electron guns represent the red, green, and blue colors that combine to create the full spectrum of hues. Electromagnets in the neck of the tube steer the electron beam to draw images line by line. This process is crucial for producing the images we see on the screen.

За ефикасну комуникацију са ЦРТ-ом, ВГА веза шаље аналогне сигнале за сваки канал у боји заједно са хоризонталним (ХСИНЦ) и вертикалним (ВСИНЦ) сигналима синхронизације. Ево кратког прегледа ових компоненти:

Кључни захтеви за ЦРТ адаптер

🖥

Нестандардна резолуција
Подржава 336к262 пиксела

🎨

Дубина боје
Захтева 24-битни излаз у боји

💻

УСБ интерфејс
Компатибилан са лаптоповима

🔌

ЈАММА конектор
Стандардно за аркадне везе

🔧

Цустом Солутион
Изградите тако да одговара јединственим потребама

Р, Г, Б сигнали:Ови сигнали контролишу интензитет црвене, зелене и плаве боје приказане на екрану. Сваки канал боје мора бити прецизно подешен да би се постигао жељени излаз боје.
ХСИНЦ сигнал:Овај сигнал синхронизује хоризонтално скенирање електронског зрака. Означава када сноп треба да започне нову линију.
ВСИНЦ сигнал:Овај сигнал управља вертикалним скенирањем, омогућавајући ЦРТ-у да зна када да пређе на следећи кадар. Означава када треба започети цртање новог оквира.

Синхронизација осигурава да се слика приказује исправно и без изобличења. Ако ови сигнали нису тачно темпирани, слика може постати неусклађена, што доводи до треперења или цепања. Све што нам је потребно су ови сигнали који се покрећу у прецизним временима, што звучи једноставно, али може бити тешко да се правилно примени.

Штавише, разумевање ВГА стандарда је од суштинског значаја за све који желе да раде са ЦРТ технологијом. ВГА спецификација описује тајминг и нивое напона за сигнале, који варирају у зависности од резолуције и брзине освежавања. Стога ће познавање ових спецификација у великој мери помоћи у успешној имплементацији.

Први покушај: Коришћење ПИО-а РП2040

Распберри Пи РП2040 је фантастичан микроконтролер који нуди много потенцијала за пројекте попут нашег. Приступачан је и долази са функцијама, укључујући програмирани улаз/излаз (ПИО) систем, који је савршен за наше потребе. ПИО вам омогућава да пишете код налик асемблеру који се извршава у прецизном циклусу, што га чини идеалним за креирање прилагођених протокола као што је ВГА.

Ево анализе предности ПИО-а:

Исплативо:Са око 1 долара, РП2040 је економичан избор за хобисте и програмере.
Ефикасна обрада:Са 264 КБ РАМ-а, може да ради са више задатака истовремено, што је кључно за генерисање ВГА сигнала.
Прилагодљивост:ПИО омогућава прецизну контролу над ГПИО пиновима, омогућавајући модулацију ВГА сигнала по потреби.

Ево увида у то како је изгледао наш ПИО код:

// ВГА Тиминг
// 1. Ниско за 336 пиксела
// 2. Високо за 30 пиксела
// 3. Ниско за 34 пиксела
// 4. Понови

Код је дизајниран да генерише потребно време за ВГА сигнале. Користећи предности РП2040, имали смо за циљ да створимо поуздан и ефикасан ВГА излаз који би се могао прилагодити по потреби за различите резолуције.

Један од кључних изазова са којима смо се суочили био је да обезбедимо да време између сигнала буде прецизно. Свако кашњење може довести до визуелних артефаката на екрану. Стога су тестирање и понављање кода били кључни део процеса развоја.

Компоненте потребне за пројекат

Пре него што почнемо да градимо, сакупимо потребне компоненте. Поседовање одговарајућих алата и делова учиниће процес много лакшим. Ево листе онога што ће вам требати:

Распберри ПиРП2040:Овај микроконтролер ће служити као срце нашег пројекта, управљајући свим процесима сигнала.
ЈАММА у ВГА конвертор:Овај претварач ће повезати ЦРТ са Распберри Пи, омогућавајући комуникацију између њих.
УСБ интерфејс:За комуникацију са лаптопом или рачунаром, омогућавајући нам да шаљемо команде и примамо податке.
Напајање:За напајање Распберри Пи-а и свих периферних уређаја, осигуравајући да све ради глатко.
Жице и матична плоча:За израду прототипа и повезивање компоненти заједно, поједностављивање процеса склапања.

Када имате све компоненте, можете почети са склапањем адаптера за екран! Обавезно још једном проверите да ли имате све потребне алате и компоненте пре него што почнете да бисте избегли прекиде током процеса изградње.

Повезивање компоненти

Када су сви делови спремни, време је да све повежете. Пратите ове кораке да бисте подесили адаптер за екран:

Повежите Распберри Пи РП2040 на матичну плочу. Уверите се да су пинови за напајање и уземљење правилно повезани.
Повежите ЈАММА конектор са ВГА конвертором, пазећи да пратите спецификације пиноут-а за обе компоненте.
Повежите УСБ интерфејс на Распберри Пи да бисте олакшали комуникацију са рачунаром.
Уверите се да су сви прикључци сигурни и правилно изоловани да бисте спречили кратке спојеве или прекиде.

Када је све повезано, можете почети са програмирањем РП2040 да генерише ВГА сигнале. Овај код ће контролисати како се слике приказују на ЦРТ-у. Будите пажљиви у ожичењу и двапут проверите сваку везу да бисте избегли проблеме током тестирања.

Кораци за прављење ЦРТ адаптера

Процена захтева

Идентификујте потребе за резолуцијом и бојама

Изаберите Компоненте

Изаберите одговарајуће делове хардвера

Десигн Цирцуит

Направите шему за везе

Асембле Адаптер

Саставите хардверске компоненте

Тест функционалност

Осигурајте правилан приказ на ЦРТ-у

Такође је корисно направити шематски дијаграм ваших веза. Ово може послужити као референца током решавања проблема и помоћи вам да визуализујете цео систем.

Програмирање РП2040 за ВГА излаз

Сада долази забавни део: програмирање РП2040! Циљ је да се направи програм који шаље тачан тајминг за ВГА сигнале. Ово укључује генерисање прецизног времена за Р, Г, Б, ХСИНЦ и ВСИНЦ сигнале. Ако нисте упознати са програмирањем микроконтролера, не брините; ми ћемо вас провести кроз основе.

Ево поједностављеног исечка кода који илуструје како ово можете да подесите:

воид сетуп() {
  // Иницијализација ВГА сигнала
  пинМоде(Р_ПИН, ОУТПУТ);
  пинМоде(Г_ПИН, ОУТПУТ);
  пинМоде(Б_ПИН, ОУТПУТ);
  пинМоде(ХСИНЦ_ПИН, ОУТПУТ);
  пинМоде(ВСИНЦ_ПИН, ОУТПУТ);
}

воид лооп() {
  // Подесите боје и сигнале за синхронизацију
  дигиталВрите(Р_ПИН, ХИГХ);
  дигиталВрите(Г_ПИН, ЛОВ);
  дигиталВрите(Б_ПИН, ХИГХ);
  // Генериши ХСИНЦ и ВСИНЦ сигнале
}

Ово је само основна структура, али вам даје идеју како да почнете. Мораћете да подесите време и сигнале на основу ваших специфичних захтева, као што су резолуција и брзина освежавања које желите да постигнете.

За почетнике би могло бити корисно да погледају библиотеке или постојеће пројекте који могу помоћи у поједностављивању неких од програмирања. Заједнице на мрежи и форуми такође могу бити непроцењиви ресурси за решавање проблема и савете.

Тестирање и решавање проблема

Када је ваш код спреман, време је да тестирате своје подешавање. Повежите адаптер са ЦРТ-ом и укључите све. Ако све прође добро, требало би да видите слике приказане на екрану! Међутим, ствари можда неће радити савршено из првог покушаја. Ево неких уобичајених проблема на које можете наићи:

Нема приказа:Проверите своје везе и уверите се да напајање ради. Слаба веза може спречити ЦРТ да прима сигнале.
Искривљена слика:Подесите тајминг у свом коду да бисте осигурали синхронизацију. Ако су ХСИНЦ или ВСИНЦ сигнали искључени, слика може изгледати искривљена.
Проблеми са бојом:Проверите да ли су Р, Г и Б сигнали исправно повезани и програмирани. Нетачни сигнали боја могу довести до нетачне репрезентације боја.

Немојте се обесхрабрити ако ствари не функционишу одмах. Решавање проблема је део процеса! Држите свеску при руци да бисте забележили све промене које направите, јер то може помоћи у праћењу која су решења функционисала, а која не.

Поред тога, размислите о тестирању са различитим резолуцијама и стопама освежавања да бисте видели како ЦРТ реагује. Ово може пружити увид у ограничења вашег подешавања и помоћи да побољшате свој приступ.

Закључак: Враћање ретро игрица у живот

Зграда а24-битни аркадни ЦРТ адаптер за екранније само забаван пројекат; то је начин повезивања модерне технологије са класичним играма. Пратећи кораке наведене у овом водичу, можете креирати адаптер који побољшава ваше искуство играња на ЦРТ екрану. Овај пројекат вам омогућава да цените замршености и старинске технологије и модерних микроконтролера.

Запамтите, кључне компоненте су Распберри Пи РП2040, ЈАММА конектор и УСБ интерфејс. Уз мало програмирања и решавања проблема, вратићете своју аркадну машину у живот!

Спремни да почнете? Сакупите своје компоненте и зароните у свет ретро игара. За оне који су заинтересовани за даље унапређење својих техничких вештина, погледајте нашкомплетан водич за бинарни превод!