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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Ein SRAM Modul und zwei AVRs


Autor: Denis X. (lunatix) Benutzerseite
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Hi!

Ich baue bzw. Plane derzeit eine kleine, einfache Spielkonsole zum 
Anschluss an den Fehrnseher (SNES, SEGA..).

Damit der Hauptprozessor (ATMega644) genug Zeit hat, sich mit Aufgaben 
wie Abfragen der Gamepads oder weiterleiten der Grafik/Audio Anweisungen 
vom Spielmodul zu beschäftigen, soll ein weiterer Controller 
(ATMega16-16) das Bild auf dem Fehrnseher über S-Video erzeugen.

Als Grafikspeicher möchte ich gern zwei 628512-55 SRAM Module (512kB, 
55ns) benutzen, in dem dann alle benötigten sprites vorgeladen sind. 
Noch dazu soll eine Art Liste mit X,Y,Breite,Hoehe,Teilung und ID 
Vorliegen.

Diese Liste Arbeitet der Grafikprozessor dann jede X Frames pro Sekunde 
ab und gibt alles auf dem Bildschirm aus.

Soweit kein Problem. Ich habe mir nun schon viele Beiträge zu SRAM und 
deren Verwendung durchgesehen, sogar meinen gefunden 
([[Beitrag "externes SRAM"]]) - nun wäre es aber 
Sinnfrei, wenn der Hauptprozessor nun erst die Daten an die GPU sendet 
und der GPU diese dann in den SRAM schifft. Sinnvoller wäre es, wenn die 
"CPU" den SRAM direkt beschreibt bzw. die Liste Löscht und Erneuert - 
während die GPU nur ausliest und die Daten auf dem Bildschirm ausgibt.

Meine Frage also - reicht es, wenn die Leitung READ ENABLE vom GPU auch 
an die CPU angeschlossen wird, und solange READ ENABLE Aktiv ist, 
schreibt die CPU nichts neues in den Speicher - wird sie Deaktiviert, 
Aktiviert die CPU WRITE ENABLE, schreibt die neuen Daten, und gibt den 
SRAM dann wieder frei ?

Demnach müssten alle Datenleitungen an beiden Microcontrollern anliegen 
- funktioniert das ganze dann mit XMEM?

z.b. so:
void XMEM_config(void)
{
/* XMEM Interface konfigurieren:
* aktivieren, no-wait-state, alle Adressbits werden verwendet
*/
MCUCR = _BV(SRE);
// SFIOR = _BV(XMM2); // wenn JTAG angewendet wird müssen die Bits PC7…4 released sein!
}
void write_data(void)
{
/* Zugriff auf externen Speicher
* Um auf externen Speicher zugreifen zu können wird lediglich ein Pointer benötigt
*/
char *p_mem; // Zeiger deklarieren
*p_mem = (char *) 0x500; // Zeiger auf Adresse 0x500 zeigen lassen (Startadress externer
Speicher
p_mem=8; // Wert 8 zuweisen, wenn XMEM aktiv ist, wird der Wert entsprechend ausgegeben
}

Nachzulesen auf Seite 11 dieser PDF Datei: 
http://bingo.devbot.de/Hochschule/Externes%20Ram%2...

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Denis Germ (lunatix)

>Meine Frage also - reicht es, wenn die Leitung READ ENABLE vom GPU auch
>an die CPU angeschlossen wird, und solange READ ENABLE Aktiv ist,
>schreibt die CPU nichts neues in den Speicher - wird sie Deaktiviert,
>Aktiviert die CPU WRITE ENABLE, schreibt die neuen Daten, und gibt den
>SRAM dann wieder frei ?

Alles nicht ganz so einfach. Der Datenzugriff durch die beiden uC muss 
gesteuert werden. Das kann man sinnvollerweise so machen wie die 
Spielkonsolen von damals. Feste Zuteilung. Spich, Controller 1 darf bei 
jedem 1. Takt zugreifen, Controller 2 bei jedem 2. Damit ist die 
Bandbreite gerecht aufgeteilt. Alles andere wird eher kompliziert.

>Demnach müssten alle Datenleitungen an beiden Microcontrollern anliegen
>- funktioniert das ganze dann mit XMEM?

Da hab ich meine Zweifel. Man könnte ggf. die Controller soweit 
sychronisieren, dass das so wie oben beschrieben klappt. Braucht 
wahrscheinlich einen CPLD und Knoff HoFF.

Deutlich einfacher ist die Verwendug eines Dual Port RAMs, dort kann 
jeder uC wahlfrei auf den Speicher zugreifen. Cypress macht die Dinger.

MFG
Falk

Autor: Denis X. (lunatix) Benutzerseite
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Hey, danke für die schnelle Antwort =)

Nun, die Variante jeder erste/zweite Takt ist Interressant, und sicher 
auch Kostengünstiger - und eigentlich sollte es nicht auf die 
Geschwindigkeit gehen, denn man sollte Bedenken, das Nintendo das damals 
mit ca. 3,5... Mhz realisiert hat und wir hier von 16-20Mhz reden =).

Da tut sich eine andere Frage auf: gibt es eine Methode, ohne den oft 
erwähnten XMEM auf dem SRAM zu schreiben/Lesen? Bisher habe ich überall 
von XMEM gelesen, jedoch nicht, wie man das ganz ohne realisiert - denn 
dann müsste ich eigene Befehlsroutinen schreiben, die Speicher auf dem 
SRAM zuweisen und Verwalten.

Ich werde in den nächsten Tagen denke ich mal ein paar kleine Prototypen 
aufbauen, TV Ansteuerung und Speicherverwaltung, mit IC Sockeln lässt 
sich da eventueller Schaden ja leicht minimieren =)

Grüße, Lunatix

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Denis Germ (lunatix)

>Geschwindigkeit gehen, denn man sollte Bedenken, das Nintendo das damals
>mit ca. 3,5... Mhz realisiert hat und wir hier von 16-20Mhz reden =).

Eben. Und man denke an den guten, alten AMIGA (RIP), der mit aus 
heutiger Zeit schnarchlangsamen 7MHz eine Supermaschine war.

>Da tut sich eine andere Frage auf: gibt es eine Methode, ohne den oft
>erwähnten XMEM auf dem SRAM zu schreiben/Lesen?

Sicher, durch einfaches Bitwackeln an den Ports. Wird aber deutlich 
langsamer.

>Ich werde in den nächsten Tagen denke ich mal ein paar kleine Prototypen
>aufbauen, TV Ansteuerung und Speicherverwaltung, mit IC Sockeln lässt
>sich da eventueller Schaden ja leicht minimieren =)

Vor dem Aufbauen sollte man nachdenken und planen. Denk amal drüber nach 
wie man die AVRs synchronisieren könnte.

MfG
Falk

Autor: Namen (Gast)
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Den exklusiven Speicherzugriff könnte man auch über Token Passing mit 
einer Steuerleitung garantieren; ist aber weder deterministisch noch 
fair.

Autor: Wolfgang Heinemann (frickelkram)
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Hallo,

kann man die zwei prozessoren nicht aus einer Taktquelle versorgen, also 
einen Quarz der dann den externan Takteingang bedient.
Bei einem Prozessor mit negiertem takt, so dass dieser seine Signale 
entgegen gesetzt zu dem anderen Prozessor verwendet. Beide müssten dann 
allerdings auf einem gleichen (oder teilbarem von dem 1., Die GPU könnte 
ja eventuell mit dem halben) Takt laufen.
Ich weis allerdings nicht ob nicht noch eine Sysncronisation notwendig 
ist, weil eventuell nicht garantiert ist das die Reset-Rouetinen gleich 
"schnell" ab laufen.
In dem Fall könnte das Thema zwei Latches und eventuell etwas 
zusätzlicher Logik gelöst sein. Die Latches brauchst Du ja sowieso für 
den Anschluss des externen Speichers.
Auf jeden fall musst Du dazu mal die Timing Diagramme im Datenblatt 
studieren.

Schreib bitte nachher mal wie Du das gelöst hast ...
Wolfgang

Autor: Wolfgang Heinemann (frickelkram)
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Ah noch ein Idee,
weil ich jetzte erst den Kommentar mit dem Token und "fairness" gelesen 
habe. Ich glaube das muss gar nicht fair sein. Wenn man davon ausgeht 
dass die GPU zeitkritisch für die Erzeugung des Video Signal ist, dann 
kann man der den Vorrang geben. Man könnte sogar mittels Logik, den 
Hauptprozessor an halten sobald die GPU zu greift. Das bringt dann 
natürlich Probleme mit Timern im Hauptprozessor.
Hier http://www.rickard.gunee.com/projects/video/pic/pong.php ist 
übrigens ein Beispiel für eine schmale Lösung eines einfachen 
Videospiels. Das ist auf Deine Anforderungen natürlich nicht wirklich 
übertragbar, gibt Dir aber eventuell Hinweise.
Was spricht eigentlich dagegen eine echte GPU zu verwenden? Zu Teuer? 
Eine GPU bringt normalerweise Lösungen für das Synchroonisationsproblem 
gleich mit.

Autor: Thomas Burkhart (escamoteur)
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Was spricht denn gegen ein Dualported RAM, so haben es früher doch die 
meisten Guten Graphikkarten gemacht?

Gruß

Tom

P.S: Verkaufe immer noch 4 XBee Pro Module

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Wolfgang Heinemann (frickelkram)

>Was spricht eigentlich dagegen eine echte GPU zu verwenden?

IMO nix.

> Zu Teuer?

Kaum ;-)

>Eine GPU bringt normalerweise Lösungen für das Synchroonisationsproblem
>gleich mit.

Könnte man in einen mittleren CPLD packen, der synchronisiert sich auf 
den AVR und greif "in den Lücken", wenn der AVR gerade keinen Zugriff 
macht. Oder der AVR darf nur währen der horizontalen und vertikalen 
Austastlücke zugreifen. Hmmm, jetzt wo ich das so sage kann man das auch 
mit zwei AVRs machen ;-). Dann reicht ein normaler SRAM und bissel 
TTL-Kram.

MFG
Falk

Autor: Sebastian (Gast)
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Es gab hier mal ein Projekt für eine Platine zur Anstererung großer 
Grafik-LCD-Panels, das auch VGA erzeugen konnte, auf Basis eines 
SeikoEpson S1D13700. So etwas könnte man als GPU ansehen - verwaltet den 
Videospeicher allein und hat einen Datenbus zur CPU. Ist aber vielleicht 
schon zu aufwendig, wenn man nur ein Fernsehbild erzeugen will. Es hat 
auch schon jemand eine CPLD-Grafikarte gebaut, findet man im Netz.

Autor: Marko B. (glagnar)
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Kennst Du die Uzebox? Da ist das ohne Framebuffer gelöst.

http://www.belogic.com/uzebox/

Autor: Wolfgang Heinemann (frickelkram)
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Hi Falk,

also ich bin mir sicher das es simple geht. Der gute alte Apple ][ 
konnte das auch 
http://mirrors.apple2.org.za/Apple%20II%20Document... 
.
Die Frage ist halt in wie weit man die GPU braucht. Pixelgrafik ... eher 
nicht. Vektorgrafik ... ok, dann könnte man über die GPU nach denken. 
Das sehe ich aber nur dann wenn man wirklich viele Verktoren zeichnen 
möchte und die Main-CPU zu sclapp dafür ist. Dann denke ich, das es aber 
unter umständen mehr Sinn macht einen größeren Main Prozessor zu wählen, 
der das Thema dann locker mit erledigt. Ich glaube fast das solch eine 
Lösung günstiger kommt ... die Dual-Port RAMS sind auch nicht wirklich 
billig, oder?
Die Usebox ist an der Stelle ein guter Hinweis, der zeigt das es mit 
wenig Hardware Aufwand geht.

Autor: Denis X. (lunatix) Benutzerseite
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In irgendeinem Posting hier habe ich eben die Frage gesehen, warum denn 
zwei Prozessoren nötig wären,

Meine Überlegung ist folgende: nach Berichten/Aufbauten von anderen 
Programmierern hat die CPU eine Auslastung von 60% - und bei Spielen wie 
z.b. RPGs wie ... Secret of Mana (nicht, das ich es programmieren will, 
aber die Möglichkeit wäre trotzdem schön) braucht man dann doch etwas 
mehr Leistung denke ich.

Allerdings möchte ich das System auch nicht so aufbauen, das der 
Hauptprozessor das Spiel steuert - das Spiel soll seperat auf einem 
ATMega sitzen, welcher Grafikanweisungen, Audio und Spieldaten an den 
Prozessor sendet, welcher danach alles Verteilt.

Ich werde nun ersteinmal eine VGA Lib schreiben und meinen Fehrnseher an 
mein Steckbrett "mounten" ;)

Grüße, Denis

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