arduinoのビデオオーバーレイ実験の続き

arduinoとLM1881を使って、ビデオオーバーレイ表示を
やってみようという実験の続き　（↓これの続き）
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/249.html

ひとまず、74HC125（バッファIC）を通すことで
シンク／ソース電流に余裕を持たせてみたんですが、
やはり上手く行ってません。

arduinoの代わりにTINY2313でやってみると、やはり
上手く動くところをみると、74HC125バッファ自体は
きちんと動作している様子なのですが…

なんか悔しいので、不具合の原因の切り分けをもう少し
キッチリやってみようと思いました。
事前の実験によってソフト側の不具合ではないことは
判ったつもりだったのですが、74HC125を通しても
やはり上手く割り込みがかからないところをみると、
本当にソフト側のバグは無いのか？と気になってしまって…

で、スケッチを以下のようにちょっと修正し、
ラインカウントをシリアルでＰＣ宛に送信するという
処理を挟み込み、ブレッドボードで実験をして
みました。
（スケッチ中の不等号と＆記号は全角に変換してあります）

// arduino video overlay sketch
// with interrupt 0 (v sync)
// and interrupt 1 (c sync)
// output video signal on digital pin 4

#define video_out 4


volatile int line_no;

volatile char bitmap[12] = {0b00011000,0b01111000,
0b00100100,0b01000100,
0b00100100,0b01111000,
0b00111100,0b01000100,
0b01000010,0b01000010,
0b01000010,0b01111100};


void v_sync()
{
line_no = 0;
}


void c_sync()
{
int disp_line;
int char_location;
char bitmap1;
char bitmap2;
int i;
int n;
boolean bit_out[] = {LOW,HIGH};

line_no ++;

if((line_no ＞= 40) ＆＆ (line_no ＜= 87)){

disp_line = (line_no - 40) / 8; //line no now display
char_location = disp_line;

bitmap1 = bitmap[char_location * 2]; //left bitmap for display
bitmap2 = bitmap[char_location * 2 + 1]; //right bitmap for display



n = 0;
for (i=7;i＞-1;i--){
n = (bitmap1 ＞＞ i) && 1; //pick up 1bit for display
digitalWrite(video_out,bit_out[n]); //display a bit
}

digitalWrite(video_out, LOW); //display black

n = 0;
for (i=7;i＞-1;i--){
n = (bitmap2 ＞＞ i) && 1; //pick up 1bit for display
digitalWrite(video_out,bit_out[n]); //display a bit
}
}

digitalWrite(video_out,LOW);

}



void setup()
{
Serial.begin(9600);
pinMode(video_out, OUTPUT); // set digital pin4 for output video signal
digitalWrite(video_out, LOW);

line_no = 0;

attachInterrupt(0, v_sync, RISING);
attachInterrupt(1, c_sync, RISING);
}

void loop()
{
Serial.println(line_no);
}


int0が立ち上がる時にv_sync関数が呼び出されて
ラインカウントが０クリアされます。
int1が立ち上がる時にc_sync関数が呼び出されて
ラインカウントがインクリメントされます。

で、int0、int1ともに抵抗を介してVccに繋いでおき
（常時HIGHレベル入力）、適宜int0端子、int1端子を
手でGNDとショートさせます（LOWレベル入力）。
ショートさせてから離した瞬間が立ち上がり波形
の入力となり、割り込みが発生するはずです。

で、これで散々弄ってみたんですが、思ったとおりに
ラインカウントがアップしたり０クリアしたりと
想定どおりの動作をしてくれます。

ところが、このスケッチでLM1881を繋いでみると、
やはり上手く動きません。ラインカウントはずーーっと
０のままです。
そしてTINY2313に繋ぎ換えるとちゃんと動きます。

うーん、ソフトではない。回路設計ではない、
部品の故障でもない。とすると、やっぱりデジタル3ピン
に繋がったＬＥＤ用電流制限抵抗（470Ω）による
電圧上昇と、それによる弁別閾電圧との相性としか
思えないんだけどなぁ…

74HC125を通しても上手く動かないということを考慮
すると、470Ωの抵抗ではどんなICをつないでも
ＬＯＷレベルを入力させられないのでは？と
思えてしまいます…　（ＴへＴ）

ひとまず、スケッチをこのままMEGA8用にコンパイル
してみたらエラー無く通ったので、この間作った
シリアル版MEGA8のarduinoで一旦実験してみたい
と思います。

MEGA8でもMEGA168でも、CPUコア自体は殆ど変わりが
無いので、MEGA8のシリアル版で動くなら、reduino-nano
のボードの仕様（限界）ということになるのでしょうか。

場合によっては、470Ωの抵抗を1kΩ程度に換えちゃう
っていう手も有るかな…
（ＬＥＤは薄暗くなっちゃうけど…）

LM1881の出力電圧

TINY2313でビデオのオーバーレイ表示が出来たので、
調子に乗ってarduinoでもオーバーレイが出来るだろう
と思って実験してみたんですが、意外な落とし穴が…

今回実験台に使ってみたarduinoはreduino－nano。
ブレッドボードで便利な細型タイプのほうが便利かと。

で、実際にやってみました。

TINY2313の時と同じように、LM1881のc-sync、v-syncを
int0、int1に入力するように繋いでみます。

LM1881と繋ぐ前には、スケッチがちゃんと機能するか
int0、int1に手動でパルスを入力してみてうまく動作
することの確認は出来ていたのでが、実機では上手く
動いてくれません。

ソフト側はちゃんと動いているようなので、
どうやら回路上の問題みたい…。

一生懸命回路の接続内容を見直したんですが、
おかしなところはやっぱり無し。

まてよarduinoのint1＝デジタル3番にはＬＥＤが
ボード上に載ってたなぁ、と。

Vccから抵抗を挟んでＬＥＤがデジタル3番に
繋がっているので、言い換えればプルアップ
されているって事です。
それを踏まえてLM1881の電気特性を見直して見ます。

c-sync、h-syncの出力シンク電流は５ｍＡと書いて
あります。ということは、あまり小さい抵抗で
たくさんの電流を流し込んでしまうと、あっという間に
ＬＯＷ出力時の電圧が上昇しちゃうって事です。

繋がっている抵抗は470Ω。5V470Ωってことは、１０ｍＡ
くらい流れこむわけですね…。アウトです。

そもそもLM1881の出力電圧って（バッファが入って
いないのかわかりませんが）ＬＯＷ出力は高いし、
ＨＩＧＨ出力は低いみたい。
特にＬＯＷ側は電圧が上がりやすいみたいで、
Ｉ／Ｆ先でＬＯＷと認識されなくなっちゃう恐れが
大きいです。

で実際、ＬＥＤ用の電流制限抵抗で電圧が上がって
しまい、ＬＯＷレベルと認識され無くなったようです。
上手く割り込みが発生しませんでした。

この回路をTINY2313に置き換えるとちゃんと画面に
オーバーレイされるということは、原因は
ここしか思いつかない…

だからと言って、arduinoの外部ピン割り込み
（attachInterrupt）で使えるのはint0とint1の
2つしかないし、しかもその2つとも必要になるので、
いかんともし難い状態です。

デジタル3はＰＷＭの端子なので、reduino-nanoは
アナログ出力が標準で使えて便利だなぁと思って
いたのですが、LM1881のように出力バッファが
弱いICと繋ぐ場合にはその抵抗がプルアップ抵抗
としてはたらく事に注意が必要のようです。

うーん、この自作したシリアル版arduinoを
mega8からmega168に載せ換えて実験しなおして
みたいところ…。

もしかしたら、出力電流が大きく取れるような
バッファＩＣでも挟めば上手く動くのかな？

スケッチはもう出来ているので、後で時間が出来たら
また挑戦してみます。

PIC KIT 2が秋月で4000円

PIC Kit 2が秋月で4000円で販売を始めたようです。
量はそれほど多くは無さそうです。
ちなみに、赤ボタンバージョンのようです。

4000円はいいですねぇ…。

もっと早く出てくれていれば、「もどき」ではなく
本物を買っても500円くらいしか違わなかったのに…

まぁ、作ること自体は好きなので、それはそれで
いいのですが…

デバッグエクスプレス版も5800円だそうです。


「PICkit シリアルアナライザ」も同じくらいの
値段で売られていると嬉しいんですけどね。
秋月さん、是非入荷してください！！ m(vv)m

ビデオ信号のオーバーレイ表示

ずいぶん前のブログの日記中に挙げていたお話。
http://brown.ap.teacup.com/nekosan0/113.html
↑TINY2313の背景表示器とLM1881を使って
ビデオオーバーレイ表示が出来るだろうと予想
していたんですが、ブレッドボードで回路を
組んでみました。

↓こんなんなりました。（≧v≦）σ

ビデオ信号に背景表示器からのビデオ信号が
重なって出ています。かなり簡単な回路で
実現できます！

カラービデオ映像の上に、「レンガ模様」が重畳
して表示されているのがわかるかと思います。

ＨＤＤレコーダーから出力されたビデオ信号を元に
LM1881で垂直、水平同期信号を取り出し、
この信号で2313のピン割り込みをかけて、割り込みを
トリガにビデオ信号を出力します。
出力したビデオ信号は、抵抗とダイオードを通して
元のビデオ信号に重畳します。

回路的にはこんな感じ↓。


ビデオ信号の線とLM1881を除くと、あとはクリスタル、
ＩＳＰ端子、電源だけなので、複雑なところは特に
ありません。

ポイントになるのは、シンクロ信号の取りまわしと
ビデオ信号の重畳の仕方。
背景表示器は各シンクロ信号を入力することで動くの
ですが、これをLM1881で生成します。
映像信号は、ＬＯＷ（＝０Ｖ）の時はダイオードによって
アイソレートされ、ＨＩＧＨ（５Ｖ）の時は抵抗を
通してビデオ信号に電圧が掛かるという仕組みです。

http://www.viennawireless.org/balloon/hardware/overlay/index.php
この仕組みは参考にした↑このサイトに有った回路
の原理そのままなんですが、抵抗値は300Ωくらいが
一番自然な輝度という気がしました。（当社比）

ＵＡＲＴからキャラクターコードや座標を指定すれば、
任意のところにキャラクターが表示されます。

ただ、シンクロ信号はスプライト表示器からｉ／ｆされる
ものを前提としているため、ラインカウントの数が微妙に
狂っています。

これは垂直同期期間におけるＶ－ＳＹＮＣ、Ｈ－ＳＹＮＣ
の同期信号の出方の違いによるもので、Ｖ－ＳＹＮＣ
が入力されるとラインカウントをクリア、以降Ｈ－ＳＹＮＣ
を入力するたびにライン数が１ｕｐしていくという処理を
しているのですが、LM1881とスプライト表示器ではこの
タイミングがちょっとちがっています。
　→結果、レンガ模様が上に寄って表示される

ラインカウントの数え方を変えるだけで表示位置を簡単に
補整できるので、いざとなれば簡単に表示位置は調整
出来ます。

まぁ、今回は一つの実験なので、これはこれでいいことに
します。

ちなみに、参考にしたサイトにあった「ビデオ信号を
薄暗くしてオーバーレイ表示を見やすくする機能」
は実現してません。これに相当するような信号が
背景表示器には実装されていないので。

まぁ、いずれにしても簡単にオーバーレイ表示が
出来ることが判りました。

唯一の問題は、使うマイコン（AT-TINY2313）よりも
LM1881の方が高いということでしょうか。

LM1881の代わりにディスクリートで組めばもっと安上がり
になりそうですが、定数を決定するのに調整が大変そう…

後で纏めて「実験くん」のページにアップしておきたいと
思います。

（追記：実験くんのページに纏めました↓）
http://picavr.uunyan.com/experiment2_overlay.html

arduinoにPS2キーボードを接続

arduinoにPS2キーボードを繋いでみました。

http://www.arduino.cc/playground/Main/PS2Keyboard
↑Contributed Librariesにライブラリと接続図が
公開されています。が、一点注意が必要です。

ＰＳ２キーボードやマウスは、電源２本とデータ＋
クロックの４本の線が必要なのですが、データ線と
クロック線にはプルアップ抵抗が必要です。
このページの接続図にはこのプルアップ抵抗が
抜けています。

プルアップ抵抗が抜けていると、大抵は動かなかったり、
仮に動いても不安定な動作になったりするかと思います。

ＰＳ２コネクタの信号線は双方向ｉ／ｆのため、
基本的にはオープンドレインで接続し、信号の衝突時
にショートしないためです。詳しくは、ＰＳ２、
キーボード、プルアップ、などと検索してみてください。

さて、先日シリアル版arduinoを自作した際に、
ＰＳ２コネクタのアクセサリも作っていました。

暗くてちょっとわかりにくい写真ですが、ミニｄｉｎ６ピン
の端子をブレッドボード用に一列の配列に変換します。

ここにPS2キーボードを差し込んで配線し、先ほどの
プルアップ抵抗（今回は１ｋΩを使用）を差して、
以下のスケッチを実行。（サンプルスケッチを元にして
ちょっとだけ手を加えたものです）
例によって、半角不等号と＆マークは全角に置き換えて
あるので、適宜半角に戻して使ってください。

#include ＜PS2Keyboard.h＞

#define DATA_PIN 4
PS2Keyboard keyboard;

void setup() {
keyboard.begin(DATA_PIN);

Serial.begin(9600);
Serial.println("hi");
delay(1000);
}

void loop() {
if(keyboard.available()) {
byte dat = keyboard.read();
byte val = dat - '0';

if(val ＞= 0 ＆＆ val ＜= 9) {
Serial.print(val, DEC);
} else if(dat == PS2_KC_ENTER) {
Serial.println();
} else if(dat == PS2_KC_ESC) {
Serial.println("[ESC]");
}
Serial.print(" ");
Serial.println(dat,HEX);
}
}

テンキーの数字かエスケープキーを押したときは
その内容とコード値を、その他のキーの場合は
コード値だけを表示するようになっています。

スクリーンショットはこんな感じ。


エスケープと数字の１～３を押してみた所です。

簡単なスケッチですし、ライブラリ自体にもそれほど
の機能はないみたいなので、ｃａｐｓロックＬＥＤや
ｎｕｍロックＬＥＤなどはキーを押しても光りません。
（機能は有効になるようです）

帰ってくるコードは、各キーのスキャンコードではなくて、
ａｓｃｉｉコードっぽいです。
ライブラリの中身を読んだわけではないので詳しくは
判りませんが、日本語１０６キーボードの場合ちゃんと
コード変換が行われるのかは疑問です。

まあ、込み入った用途ではなく、少ない接続線で繋がる
簡単な入力デバイスとして使うには簡単で便利。

ちなみに、データ線は好きなところに割り当てられますが、
クロック線はハードウェアピン立下り割り込みを利用
しており、デジタル３番が固定的に割り当てられています。

この３番ピン以外で使いたい場合、ライブラリソースに
修正を加える必要があります。
その際、信号の立下りで割り込みがかかるピンを
選ばないとなりません。

ちなみに、キーボードはＵＳＢ／ＰＳ２兼用のもの
（変換コネクタ付属）を使ったのですが、普通に
つながりました。

playgroundにマウス用のライブラリもあるみたいなので、
そのうち試してみたいと思います。
http://www.arduino.cc/playground/ComponentLib/Ps2mouse