Введення в будівлю aCRT дисплейПерехідник

У світі ретро-ігор мало що викликає стільки ностальгії, як класичні ЕЛТ-дисплеї. Ці старовинні екрани є невід’ємною частиною досвіду гри в старовинні аркадні ігри. Якщо ви коли-небудь хотіли підключити сучасний комп’ютер до аркадної машини, ви знаходитесь у правильному місці. У цьому посібнику ми розглянемо, як створити настроюванийАдаптер 24-розрядного аркадного CRT дисплеяякий підключається до комп’ютера через USB. Цей проект спрямований на те, щоб вдихнути нове життя в класичні аркадні автомати, одночасно покращивши візуальну якість.

Розуміння вимог до ЕПТ-дисплеїв

CRT, який використовується в RCade, має роз’єм JAMMA, стандартний для аркадних ігор, який дозволяє легко підключати різні компоненти. Стандартного адаптера VGA не вистачить. Ось чому:

Нестандартні дозволи:ЕПТ працює з нестандартною роздільною здатністю 336x262 пікселів. Багато відеоадаптерів не можуть працювати з такою роздільною здатністю, часто встановлюючи за замовчуванням 640x480 або вище.
Обмеження глибини кольору:Raspberry Pi, який ми спочатку використовували, підтримує лише 18-бітний колір, що призводить до помітних кольорових смуг і відсутності яскравості на ЕПТ.
Потреби портативності:Ми хотіли використовувати ноутбук замість настільного ПК, що обмежувало наші можливості інтерфейсом USB, а не картою PCI-e.

Ці обмеження підкреслили потребу в спеціальному рішенні, яке могло б виводити будь-яку бажану роздільну здатність, покращуючи глибину кольору. Створивши власний адаптер, ми змогли забезпечити повне використання потенціалу ЕПТ, пропонуючи багатший ігровий досвід.

Для тих, хто не знайомий із технологією ЕПТ, важливо розуміти, що ці дисплеї працюють інакше, ніж сучасні РК- або світлодіодні екрани. ЕПТ вимагають певних форматів синхронізації та сигналу для створення зображень, тому загальні адаптери часто не відповідають вимогам. Мета нашого проекту полягала в адаптації нашого рішення для задоволення цих унікальних потреб.

Що таке VGA і як це працює?

VGA або Video Graphics Array — це протокол сигналізації, який точно імітує роботу ЕПТ. Усередині ЕПТ три електронні гармати представляють червоний, зелений і синій кольори, які поєднуються, щоб створити повний спектр відтінків. Електромагніти в шийці трубки керують електронним променем, щоб малювати зображення рядок за рядком. Цей процес має вирішальне значення для створення зображень, які ми бачимо на екрані.

Для ефективного зв’язку з ЕПТ з’єднання VGA надсилає аналогові сигнали для кожного колірного каналу разом із сигналами горизонтальної (HSYNC) і вертикальної (VSYNC) синхронізації. Ось короткий огляд цих компонентів:

Основні вимоги до адаптера CRT

🖥️

Нестандартне дозвіл
Підтримує 336x262 пікселів

🎨

Глибина кольору
Вимагає 24-бітний колірний вихід

💻

Інтерфейс USB
Сумісний з ноутбуками

🔌

Роз'єм JAMMA
Стандарт для аркадних підключень

🔧

Спеціальне рішення
Створюйте відповідно до унікальних потреб

Сигнали R, G, B:Ці сигнали контролюють інтенсивність червоного, зеленого та синього кольорів, що відображаються на екрані. Кожен колірний канал має бути точно налаштований для отримання бажаного кольору.
Сигнал HSYNC:Цей сигнал синхронізує горизонтальне сканування електронного променя. Він вказує, коли промінь повинен почати новий рядок.
Сигнал VSYNC:Цей сигнал керує вертикальним скануванням, дозволяючи ЕПТ знати, коли перейти до наступного кадру. Він вказує, коли починати малювати новий кадр.

Синхронізація забезпечує коректне відображення зображення без спотворень. Якщо ці сигнали не синхронізуються точно, зображення може зміщуватися, що призведе до мерехтіння або розриву. Усе, що нам потрібно, — це сигнали, що працюють у точній синхронізації, що звучить просто, але може бути складно правильно реалізувати.

Крім того, розуміння стандартів VGA є важливим для тих, хто хоче працювати з технологією CRT. У специфікації VGA визначено синхронізацію та рівні напруги для сигналів, які змінюються залежно від роздільної здатності та частоти оновлення. Тому знайомство з цими специфікаціями значно допоможе в успішній реалізації.

Перша спроба: використання PIO RP2040

Raspberry Pi RP2040 — це фантастичний мікроконтролер, який пропонує великий потенціал для таких проектів, як наш. Він доступний і має багато функцій, у тому числі систему програмованого введення/виведення (PIO), яка ідеально підходить для наших потреб. PIO дозволяє писати код, схожий на збірку, який виконується в точному циклі, що робить його ідеальним для створення спеціальних протоколів, таких як VGA.

Ось розбивка переваг PIO:

Економічно ефективний:Приблизно за 1 долар RP2040 є економічним вибором як для любителів, так і для розробників.
Ефективна обробка:Маючи 264 КБ оперативної пам’яті, він може виконувати декілька завдань одночасно, що має вирішальне значення для генерації сигналів VGA.
Можливість налаштування:PIO дозволяє точно контролювати контакти GPIO, забезпечуючи модуляцію сигналів VGA за потреби.

Ось короткий огляд того, як виглядав наш код PIO:

// Синхронізація VGA
// 1. Низький для 336 пікселів
// 2. Високий для 30 пікселів
// 3. Низький для 34 пікселів
// 4. Повторити

Код розроблено для генерації необхідної синхронізації для сигналів VGA. Використовуючи сильні сторони RP2040, ми прагнули створити надійний і ефективний вихід VGA, який можна налаштовувати за потреби для різних роздільних здатностей.

Однією з ключових проблем, з якою ми зіткнулися, було забезпечення точного часу між сигналами. Будь-які затримки можуть призвести до візуальних артефактів на екрані. Тому тестування та ітерація коду були важливою частиною процесу розробки.

Компоненти, необхідні для проекту

Перш ніж почати будувати, давайте зберемо необхідні компоненти. Наявність відповідних інструментів і деталей зробить процес набагато легшим. Ось список того, що вам знадобиться:

Raspberry PiRP2040:Цей мікроконтролер слугуватиме серцем нашого проекту, обробляючи всі сигнали.
Конвертер JAMMA у VGA:Цей конвертер підключатиме CRT до Raspberry Pi, забезпечуючи зв’язок між ними.
Інтерфейс USB:Для зв’язку з ноутбуком або комп’ютером, що дозволяє нам надсилати команди та отримувати дані.
Джерело живлення:Для живлення Raspberry Pi та будь-яких периферійних пристроїв, гарантуючи безперебійну роботу всього.
Дроти та макетна плата:Для створення прототипів і з’єднання компонентів, що спрощує процес складання.

Коли у вас є всі компоненти, ви можете приступати до складання адаптера дисплея! Переконайтеся, що у вас є всі необхідні інструменти та компоненти, перш ніж почати, щоб уникнути перерв під час процесу збирання.

З’єднання компонентів

Коли всі частини готові, настав час все з’єднати. Щоб налаштувати адаптер дисплея, виконайте такі дії:

Підключіть Raspberry Pi RP2040 до макетної плати. Переконайтеся, що контакти живлення та заземлення підключені правильно.
Підключіть роз’єм JAMMA до VGA-конвертера, дотримуючись специфікацій контактів для обох компонентів.
Підключіть інтерфейс USB до Raspberry Pi, щоб полегшити зв’язок із комп’ютером.
Переконайтеся, що всі з’єднання надійні та належним чином ізольовані, щоб запобігти коротким замиканням або відключенням.

Коли все підключено, ви можете почати програмувати RP2040 для генерування сигналів VGA. Цей код керуватиме відображенням зображень на ЕПТ. Будьте прискіпливі до проводки та ще раз перевірте кожне з’єднання, щоб уникнути проблем під час тестування.

Кроки для створення адаптера CRT

Оцініть вимоги

Визначте потреби в роздільній здатності та кольорі

Виберіть Компоненти

Виберіть відповідні частини фурнітури

Схема проектування

Створіть схему з’єднань

Зберіть адаптер

Об’єднайте апаратні компоненти

Тест функціональності

Забезпечте належне відображення на ЕПТ

Також корисно створити схематичну схему ваших з’єднань. Це може служити орієнтиром під час усунення несправностей і допоможе візуалізувати всю систему.

Програмування RP2040 для виходу VGA

Тепер настає найцікавіше: програмування RP2040! Мета полягає в тому, щоб створити програму, яка надсилає правильний час для сигналів VGA. Це передбачає генерування точного часу для сигналів R, G, B, HSYNC і VSYNC. Якщо ви не знайомі з програмуванням мікроконтролерів, не хвилюйтеся; ми розповімо вам про основи.

Ось спрощений фрагмент коду, щоб проілюструвати, як це можна налаштувати:

void setup() {
  // Ініціалізація сигналів VGA
  pinMode(R_PIN, ВИХІД);
  pinMode(G_PIN, ВИВІД);
  pinMode(B_PIN, ВИХІД);
  pinMode(HSYNC_PIN, ВИХІД);
  pinMode(VSYNC_PIN, ВИХІД);
}

void loop() {
  // Встановити кольори та сигнали синхронізації
  digitalWrite(R_PIN, HIGH);
  digitalWrite(G_PIN, НИЗЬКИЙ);
  digitalWrite(B_PIN, HIGH);
  // Генерація сигналів HSYNC і VSYNC
}

Це лише базова структура, але вона дає вам уявлення про те, з чого почати. Вам потрібно буде налаштувати час і сигнали відповідно до ваших конкретних вимог, наприклад роздільної здатності та частоти оновлення, яких ви прагнете досягти.

Початківцям може бути корисно переглянути бібліотеки або існуючі проекти, які можуть допомогти спростити програмування. Інтернет-спільноти та форуми також можуть бути безцінними ресурсами для вирішення проблем і порад.

Тестування та усунення несправностей

Коли ваш код готовий, настав час протестувати налаштування. Підключіть адаптер до ЕЛТ і ввімкніть все. Якщо все йде добре, ви повинні побачити зображення на екрані! Однак з першої спроби все може не спрацювати ідеально. Ось кілька поширених проблем, з якими ви можете зіткнутися.

Немає дисплея:Перевірте підключення та переконайтеся, що блок живлення працює. Погане з’єднання може завадити ЕПТ приймати сигнали.
Спотворене зображення:Налаштуйте час у своєму коді, щоб забезпечити синхронізацію. Якщо сигнали HSYNC або VSYNC вимкнено, зображення може виглядати перекошеним.
Проблеми з кольором:Переконайтеся, що сигнали R, G і B правильно підключені та запрограмовані. Неправильні колірні сигнали можуть призвести до неточного представлення кольорів.

Не впадайте у відчай, якщо щось не спрацює відразу. Усунення несправностей є частиною процесу! Тримайте під рукою блокнот, щоб записувати будь-які зміни, які ви вносите, оскільки це допоможе відстежити, які рішення спрацювали, а які ні.

Крім того, розгляньте можливість тестування з різною роздільною здатністю та частотою оновлення, щоб побачити, як реагує ЕПТ. Це може дати уявлення про обмеження ваших налаштувань і допомогти вдосконалити ваш підхід.

Висновок: повернення до життя ретро-ігор

Будівля аАдаптер 24-розрядного аркадного CRT дисплеяце не просто веселий проект; це спосіб поєднати сучасні технології з класичними іграми. Дотримуючись кроків, описаних у цьому посібнику, ви можете створити адаптер, який покращить ваші враження від ігор на дисплеї CRT. Цей проект дозволяє оцінити тонкощі як старовинної техніки, так і сучасних мікроконтролерів.

Пам’ятайте, що ключовими компонентами є Raspberry Pi RP2040, роз’єм JAMMA та інтерфейс USB. За допомогою програмування та усунення несправностей ви повернете свою аркадну машину до життя!

Готові почати? Зберіть свої компоненти та пориньте у світ ретро-ігор. Для тих, хто зацікавлений у подальшому вдосконаленні своїх технічних навичок, перегляньте нашповний бінарний посібник з перекладу!