HDMI výstup pro Sinclair ZX Spectrum – TK-Pie

Victor Trucco v rámci vývoje ZX Spectrum Next vymyslel HDMI výstup ze Speccy přes Raspberry Pi. Později od tohoto řešení ustoupil a přidal HDMI podporu přímo do FPGA, ale hotové řešení úplně nezavrhnul a navrhnul jednoduchou desku TK-Pie, kterou jednoduše připojíte do zadního slotu Speccy a máte HDMI výstup. Viktor dal k dispozici veškerou dokumentaci a zdroje, takže není problém si interface postavit. Projektu se chopil vanthomas na OldComp.cz a nechal udělat pár desek, ke kterým nakoupil i hlavní součástky. To jsem samozřejmě nemohl nezkusit .

Spectristé už z předchozího obrázku vidí, že pokusy nedopadly zrovna slavně, ale pojďme postupně.

Zapájení desky byla celkem sranda. O logiku a převod úrovní se stará CPLD Altera MAX II v pouzdru TQFP100 a kromě něj j desce už jen 3.3V stabilizátor, pár kondenzátorů a hromádka oddělovacích odporů. No a samozřejmě konektory do slotu Speccy a pro Raspberry Pi Zero. To je na celém projektu celkem zajímavé. Jedná se o nejmenší Raspberry Pi, které se prodává za 5 USD. Konektor pro připojení periferií si musíte doplnit vlastní, ale jinak má tato verze RPi microSD slot, 2 micro USB porty, mini HDMI výstup a konektor pro připojení kamery. Do embedded zařízení celkem fajn deska za dobou cenu. Bohužel je zatím dostupná jen v režimu jeden kus na zájemce a co chvíli nedostupná.

Použití Raspberry Pi řeší elegantně problém s nutností platit poplatky za HDMI licenci. Vše funguje tak, že na RPi běží software, který “očuchává” Speccy sběrnici a kopíruje a provádí všechny operace s obrazem do vnitřní paměti RPi a na HDMI výstup. To bohužel způsobuje určitě zpoždění, které se pak projevuje na funkci.

Když jsem poprvé zapnul Speccy s TK-Pie, dostal jsem na HDMI nepěkný obraz.

Po chvíli mi došlo, že je to prostě normální. Firmware se do RPi sice načítá rychle, ale trvá to okolo vteřiny a mezitím už Speccy samozřejmě dávno běží. Nevím, proč si CPLD nepomůže signálem WAIT, kterým by CPU mělo jít v pohodě zastavit, ale ve Speccy se nevyznám, třeba by v tom mohl být nějaký jiný problém. Obsah video RAM v RPi je tak nedefinovaný a odlišný od reálného Speccy. Ideální je proto po startu ještě udělat fyzický reset tlačítkem. Kdo má gumák nebo obdobu, má smůlu, pokud reset nemá vyvedený jinak. Naštěstí divIDE po naběhnutí a stisknutí klávesy reset udělá. Tady jsem také pochopil, proč Ben Versteeg do “svého” ZX-HD interface tlačítko Reset přidal.

Obraz mně úplně nenadchnul. Asi je to úmysl, ale přepočet obrazu dělá jakýsi “anitaliasing” a hrany písmen a čar jsou tak hladší, ale já prostě jsem zvyklý, očekávám a mám rád kostičky a ty mi tady nějak chybí.

Fotky obrazovek v tomto příspěvku jsou vždy umístěné tak, že vlevo je obraz z HDMI a vpravo kompozit. Kliknutím na obrázek dostanete větší velikost. Upozorňuji, že fotky nejsou dokonalé, jsou trochu překontrastnělé, čemuž vydatně napomáhá i elektronika mého monitoru, ale jakási představa o obraze se z nich získat dá.

Při spuštění mého oblíbeného Fuxoft Soundtracku jsem zjistil dvě věci. Za prvé mi chyběl zvuk. Můj monitor (televize) bohužel neumožňuje při vstupu obrazu z HDMI vstup zvuku z jiného zdroje, tak jsem musel použít jiné externí repro. Toto by chtělo dořešit a myslím, že s Raspberry Pi by to jít mělo.

Druhá věc, která byla patrná na první pohled byla šířka pruhu v borderu, který jasně mluvil o tom, že tady někdo nestíhá.

Na druhou stranu musím ocenit barvy, které jsou na HDMI výstupu hezky čisté, kontrastní, černá je černá, prostě barvy dobré.

Ovšem to časování, to je průšvih. Multicolory a efekty v borderu fungují špatně. V akčních pohyblivých scénách části obrazu výrazně poblikávají. Tam kde u Speccy přes kompozit máte lehké blikání, přes HDMI je mnohem výraznější až rušivé. Takže na dema ani na hry tohle prostě není. Leda, že by někdo vyladil firmware.

Vypadá to, že Ben Versteeg si s firmwarem asi pohrál, protože inzeruje “Synchronous to ULA timing – software with border and multicolour effects run as they should!”, což moje verze stažená ze stránek Victora Trucca teda rozhodně nezvládá.

Jinak jsem TK-Pie zkoušel s pár klony, co jsem měl po ruce a se všemi šlapal bez problému – Harlequin, Sparrow i Just Speccy 128K. Harlequin i Just Speccy, ale hodně topili. Zvlášť Just Speccy má zdroj a napájení navržené fakt blbě a tak topil už hodně. Pátral jsem po důvodu, trochu jsem měřil a vidím to na odběr. TK-Pie totiž žere nějakých 180 mA. Victor si toho asi byl vědom, protože na desce je prostor na umístění stabilizátoru 7805 v pouzdru DPAK a 5V se pak vyrábí z 9V na sběrnici. Uvidíme, jak se vyvine firmware. Pokud bude použitelná verze, možná tuhle úpravu dodělám, ale jinak zůstane asi TK-Pie v šuplíku spíš mezi raritkami.