モノクロＣＲＴＣを作る

戻る


　モノクロＣＲＴＣを作ってみました。ビデオ信号入力端子のあるテレビにグラフィックを表示できます。

　Ｈ８などのマイコンに表示器を付ける場合、よくキャラクタ液晶モジュールが使われますが、「もうちょっと桁数、行数が欲しい」とか「もうちょっとグラフィカルで見栄えのする表示がしたい」と思うことはよくあります。しかしグラフィック液晶を使おうにも個人では入手が難しかったりします。そこで、ビデオ入力端子付きのテレビにグラフィックを出して見ようと思いました。

　実は、ゼロから回路を作ったのではなく、以前作った液晶モジュールＧ２４３６のコントローラに簡易Ｄ／Ａコンバータを付け、ＣＰＬＤを書き直すことによりＣＲＴＣにしています。
（このＧ２４３６コントローラ、わずかな回路を追加するだけでＣＲＴＣにもなるわ、漏る貧液晶コントローラになるわで、ほんとうに便利です）

　スペックは１２８×９６ドット、１６階調です。ちょっと解像度が低いようですが、私は３インチくらいの携帯テレビにつなぐことを目的に作ったためあえて低めの解像度にしました。あまり細かくしてもドットがつぶれるので意味がありません。
　階調は、以前Ｐ／ＥＣＥ（アクアプラスの携帯ゲーム機）を使ったとき４階調ではちょっと足りないと思ったので増やしました。８階調くらいでもいいかな、と思ったのですが、８階調だとドットあたり３ビットというのがハンパに思えたので、１６階調にしました。

　そもそもの目的が「キャラクタ液晶よりちょっと上の表現力」ですから、いちおう今後これ以上解像度や階調を欲張るつもりはないです。またカラー化なども視野には入れていません。カラーにするとなるとＤ／Ａコンバータが３組も必要になり、さらにＲＧＢ−ＮＴＳＣ変換回路も必要で、ちょっと気軽に作ってみよう、と思えるようなものにはなりません。

・画像表示例

　左側の小さい画像が元画像、右側の画像が実際にテレビに映っている画像です。テレビの画面はテレビとデジカメの相性のせいか、へんなモアレが出ていますが実際に肉眼で見るともうすこし綺麗です。

・アニメ調の絵


　背景の微妙なグラデーションが消えているのが残念ですが、はじめから１６階調を意識して元絵を描けばもうすこし綺麗になると思います。

・風景写真


　当初、１６階調じゃ写真なんか綺麗に出ないだろうな、と思っていたのですが意外といい感じです。

・文字


　１２×１２ドットの文字を出してみました。日本語表示はちょっと苦しいかもしれません。半角文字で良ければもっとたくさん文字を出せます。（たとえば６×８ドットのフォントなら２２桁×１２行出せます）

・簡易Ｄ／Ａコンバータ

　回路図です。基本的な構成は、電流加算型Ｄ／Ａコンバータでアナログにして、エミッタフォロワでインピーダンスを下げるという回路です。Ｄ３〜Ｄ０の入力全てが”Ｈ”のとき出力は約１Ｖになり、全て”Ｌ”のとき出力は約０．３Ｖになります。
　下側のトランジスタは同期パルス用で、ＳＹＮＣに”Ｈ”のパルスが入ると出力は０Ｖになります。


　全体像です。左のコネクタでＧ２４３６コントローラとつながります。右側に出ているのがビデオ出力で、私の手持ちのテレビに合わせてミニプラグにしました。


　部品面のアップです。


　ハンダ面のアップです。


・作り方

　まず、Ｇ２４３６コントローラを作ってください（液晶モジュールＧ２４３６自体は今回は必要ありません）。なお、メモリは６２８５１２　５５ｎｓ専用になっています。６２８１２８は使えませんので注意してください。
　また、Ｇ２４３６コントローラ上のＨ８／３０５２には「超ミニＢＡＳＩＣ for H8/3048」に同梱されている cmb3052.mot を書き込み、ＣＰＵモードを６にしておきます
　次に、回路図どおり簡易Ｄ／Ａコンバータを作ってつなぎます。毎度のことですが、配線チェックはしっかり行ってください。
　配線に問題が無ければ、Ｇ２４３６コントローラ上のＣＰＬＤ（Xilinx XC95108 PC84）をモノクロＣＲＴＣ用に書き換えます。（ＶＨＤＬソースはこちら）
　うまく動いていればこの時点で、ビデオ出力にはたまたまそのときＲＡＭ上にあったランダムなパターンが出ていると思います。

　次に、以下のＢＡＳＩＣプログラムを実行してください。
（８０番までがバスの設定で、実際に描画しているのは１００番〜１２０番です。１１０番のＰＯＫＥ文を見ると、ＶＲＡＭ構造が非常に素直で理解しやすい構造になっていることがわかると思います）
 10 POKE &P1DDR,$FF:POKE &P2DDR,$FF 'ADDRESS BUS
 20 POKE &P4PCR,$FF ' PULL-UP ON
 30 POKE &P5DDR,$FF ' ADDRESS BUS
 40 POKE &P6DDR,$FF ' OUTPUT
 50 POKE &P8DDR,$FF ' OUTPUT (USE CS)
 60 POKE &PADDR,$FF ' OUTPUT
 70 POKE &PBDDR,$FF ' OUTPUT
 80 POKE &WCER,$0   ' DON'T USE WSC
100 FOR Y=0 TO 95:FOR X=0 TO 127
110 POKE X+Y*128+$200000,X/8
120 NEXT:NEXT

　画面に以下の写真のようなグレースケールが表示されれば成功です。

（この写真も、テレビとデジカメの相性のせいか画面の左上が妙に暗く、右下が妙に明るいのですが、実際には明るさの変化は左右方向のみで、上下方向には明るさは一定です）

・データコンバータ

　例によって、画像データをＰＯＫＥ文スクリプトに変換するコンバータを作りました。今回のは、カラー画像もちゃんとモノクロ１６階調に変換してくれます。（ディザリングなどは行わず、単純に輝度を１６レベルに変換します）
　このツールが欲しい人はメールください。

　変換開始前


　変換後


　出力されるＰＯＫＥ文スクリプト
POKE $200000,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D
POKE $200010,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D
POKE $200020,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D
POKE $200030,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D
POKE $200040,$D,$D,$D,$D,$D,$2,$5,$5,$5,$5,$4,$D,$F,$F,$F,$F
POKE $200050,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$A,$5,$5,$5,$5,$5,$5,$5,$5
POKE $200060,$A,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$F,$3,$5,$5,$5
POKE $200070,$5,$5,$4,$5,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D
　:
(中略)
　:
POKE $202FE0,$B,$A,$7,$8,$6,$B,$B,$D,$C,$B,$B,$B,$B,$B,$B,$B
POKE $202FF0,$B,$B,$B,$B,$A,$8,$8,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D,$D