VGA 640x480 60Hz (164x120) RGB Vollgrafic ATmega1284p Assembler

[Bernhard S. (bernhard)]

Geschätztes Forum,

ein kleines Beispiel wie mit einem ATmega1284p 20MHz ein 640x480 60Hz 
VGA-Signal generiert werden kann.

Effektiv können 164x120 RGB-Pixel in 8 Farben dargestellt werden (Rot, 
Grün, Blau, Gelb, Magenta, Cyan, Schwarz und Weiß), ein Pixel besteht 
aus 4 VGA-Zeilen.

Leider nur 164 X-Pixel, mehr gibt der Pixeltakt nicht her.

Diese Version kann ein Pixel an der Position X,Y setzen, geometrische 
Figuren und ASCII-Zeichen beherrscht sie noch nicht.

Ein sogenannter "Turbo-Modus" beschleunigt die Graficdarstellung. Jede 
VGA-Zeile wird auf RGB-Dateninhalt geprüft, liegen keine RGB-Daten vor, 
dann wird sofort die Interruptroutine verlassen und das Hauptprogramm 
kann weiter bearbeitet werden.

Es wird nur ein 16 Bit CTC-Timer benötigt, welcher auch eine 
Taktkorrektur vornimmt, denn ein Interrupt wird nicht immer mit der 
gleichen Anzahl von Takten angesprungen. Die VGA HSYNC und VSYNC-Impulse 
müssen absolut jitterfrei generiert werden, ansonsten zappelt das Bild 
oder der VGA-Monitor schaltet sogar ab.

Stimmt etwas mit der Taktkorrektur nicht, dann leuchtet die rote LED.

Ein paar Worte zum Bildspeicheraufbau:

Der Bildspeicher befindet sich im SRAM. Jedes SRAM-Byte speichert 2 
Pixel.

164x120=19.680 Pixel :2 Pixel pro Byte = 9.840 Byte

Bit[0] = Rot     (linkes Pixel)
Bit[1] = Grün    (linkes Pixel)
Bit[2] = Blau    (linkes Pixel)
Bit[3] = Reserve (linkes Pixel)
Bit[4] = Rot     (rechtes Pixel)
Bit[5] = Grün    (rechtes Pixel)
Bit[6] = Blau    (rechtes Pixel)
Bit[7] = Reserve (rechtes Pixel)

Die RGB-Pixel werden wie folgt ausgegeben:

LD temp,Y+      ; aus SRAM laden (2 Pixel)
out PORTB,temp  ; linkes PIXEL ausgeben (unteres Nibble)
SWAP temp       ; Bit-Umkehr
nop             ; Pause 
out PORTB,temp ; rechtes PIXEL ausgeben (oberes Nibble)

Für Hinweise und Vorschläge bin ich sehr dankbar.

Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

...ein paar Messungen an einem nostalgischen 640x480 Laptop ;-)

[Moby (Gast)]

Bravo Bernhard!
Ob die ARM-Fraktion sowas auf einem AVR für möglich gehalten hätte?
Und ich möchte gern mal das Gleiche in C Plus Plus sehen... ;-)

[Alex W. (a20q90)]

Hallo Bernhard,

coole Sache!

Beim Thema Pixeltakt: schon mal einen atXmega versucht? Der kann etwas 
mehr.

Grüße und Danke für die Inspiration!

[Bernhard S. (bernhard)]

@alle

In dieser Version arbeitet der µC ATmega1284p leicht übertaktet mit 
22MHz.

Nun können 180x160 (28,8k) farbige Pixel dargestellt werden, bei 3 
VGA-Zeilen pro Pixel.

Der integrierte 8x12 ASCII Zeichensatz ermöglicht die Anzeige von Text 
und Zahlen (22x13), natürlich in Farbe und Bunt :-)

Bei Bedarf kann der Zeichensatz problemlos editiert werden, er ist in 
der Tabelle >VGA_TABELLE_ASCII_8x12.asm< hinterlegt, die ASCII-Zeichen 
werden so dargestellt, wie sie mit dem Auge in der Tabelle zu sehen 
sind.


Einzelne Pixel können per X/Y Koordinaten gesetzt werden, links unten 
ist X=0 Y=0.

Der Bildspeicher benötigt 14.400 Byte SRAM (180/2 x 160), bei 2 PIXEL 
pro SRAM-Byte.

Ein 20ms TIMER versorgt die interne Uhr, eine DCF-Erweiterung z.B. im 
Samplingverfahren wäre möglich.

Ein weiterer TIMER im CTC-Modus stellt eine Frequenz zur Verfügung.


Im Bild "B6_ANZEIGE.JPG" werden die OCR-Einstellungen der Timer 
angezeigt und die tatsächlich generierten Frequenzen., vorausgesetzt der 
Takt stimmt.

Mit der Ansteuerung der Displays LS7 + LS8 gab es keine Probleme, 
funktionierte sofort.

Hier findet Ihr ein paar wertvolle Hinweise zur Übertaktung eines AVR:

Beitrag "ATmega1284p mit 24MHz übertakten"




>Ob die ARM-Fraktion sowas auf einem AVR für möglich gehalten hätte?
>Und ich möchte gern mal das Gleiche in C Plus Plus sehen... ;-)

Oh, damit kann ich leider nicht dienen.


>Beim Thema Pixeltakt: schon mal einen atXmega versucht? Der kann etwas
>mehr.

Mich persönlich stört nur die Gehäusebauform eines atXmega.



Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Eine mögliche Variante, wie ein DCF-77 Signal ausgewertet werden kann.

Das DCF - Signal wird mit einem Samplingverfahren 50 mal pro Sekunde, 
also aller 20ms abgetastet um ein DCF-LOW bzw HIGH zu erkennen.

Eine Automatik erkennt, ob das Ausgangssignal des DCF-Empfängers 
invertiert oder nicht invertiert ist.

Die Phasenlage des DCF-Signals zur internen Uhr wird überwacht, eine 
Genauigkeit von ca. 20ms ist derzeit möglich.


Auf dem Bild sind einige interne DCF-Werte dargestellt. Das P steht z.B. 
für die Phasenlage.

Bernhard

[Bernhard S. (bernhard)]

Eine mögliche Variante einer VGA-DCF-Analoguhr.


Hier findet Ihr ev. eine Anregung, um ein DCF77-Modul mit 2-Leitungen zu 
betreiben:

Beitrag "DCF77 Modul mit 2-Draht-Leitung betreiben - Diskussion"


Bernhard

[Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)]

Da fehlt jetzt eigentlich nurnoch ein UART oder I2C Input damit der AVR 
von außen gesteuert werden kann.
Dann ist das Teil als Bildschirmtreiber für einen Hauptprozessor 
nutzbar.

[Bernhard S. (bernhard)]

>Da fehlt jetzt eigentlich nurnoch ein UART oder I2C Input damit der AVR
>von außen gesteuert werden kann.

Das sehe ich auch so !

Ich stell mir momentan folgende Lösung mit 2 Buffer (FIFO) vor, in 
Anlehnung an das EA eDIPTFT32-ATP / EA-EDIP-TFT32ATP :

Der Master sendet in "aller Ruhe" eine Steuersequenz, Beispiel Linie 
zeichnen, diese Datenbytes landen im 256 Byte großen Empfangspuffer:

1.Byte: "ESC" - Beginn eines Steuersequenz
2.Byte: 0x06  - Anzahl der Datenbytes incl. PS
3.Byte: "L"   - für Linie
4.Byte  0x00  - Koordinate X1
5.Byte  0x00  - Koordinate Y1
6.Byte  0x10  - Koordinate X2
7.Byte  0x10  - Koordinate Y2
8.Byte  0x??  - PS - Prüfsumme

Wurde eine Steuersequenz erfolgeich empfangen, dann werden die Daten in 
den Macro-Puffer geschieben, aber dann so schnell wie möglich 
abgearbeitet.

Beispiel:
- Steuersequenz "Pause 10ms"
  (damit nachfolgende Steuersequenzen noch empfangen werden können,
  dann wäre der Bildaufbau schneller)
- Steuersequenz "DISPLAY clear"
- Steuersequenz "FARBE"
- Steuersequenz "Linie mit Koordinaten"
- Steuersequenz "Linie mit Koordinaten"
- Steuersequenz "FARBE"
- Steuersequenz "POSITIONIERUNG TEXT"
- Steuersequenz "TEXT"


Auf eine Rückantwort vom Dislay, ob DATEN erfogreich empfangen wurden, 
würde ich sogar verzichten. Im Ernstfall fehlt z.B. mal eine Linie, das 
wäre verschmerzbar.

[Andreas R. (daybyter)]

Machen diese SPI Displays das nicht so ähnlich?

[Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)]

Als Vorabversion muss ja nicht gleich nen riesen Grafikpaket rein.
Buchstabe an xy und Pixel farbe/an/aus reichen ja ersteinmal.