[Перевод] 8-битный компьютер с BASIC и VGA-выходом на Arduino
C помощью Arduino можно собрать 8-битный ретро-компьютер с Basic (похожий на ZX Spectrum) с выводом цветного изображения на VGA-монитор.
Кроме того, этот проект можно использовать как простой способ вывода текстовых сообщений на монитор.
Сама по себе, идея использовать Arduino для создания компьютера с BASIC не нова, но насколько я знаю, все они не поддерживают вывод цветного изображения. В некоторых проектах использовались LCD-мониторы, а в других — библиотека TVout, которая выводит чёрно-белое изображение. Кроме того, многие из этих проектов требуют дополнительные модули и специальные платы расширения. Тут же нужно всего-то иметь два Arduino, несколько резисторов, плюс разъёмы для PS/2 клавиатуры и VGA-монитора.
Для проекта нужно две платы Arduino: один будет основным (или «мастером»), в нём работает интерпретатор Tiny Basic Plus (это порт Tiny Basic на языке Си, адаптированный для поддержки Arduino). Также этот Arduino управляет PS/2 клавиатурой. Вывод из первого Arduino через последовательный порт отправляется на второй Arduino, который с помощью библиотеки VGAx генерирует VGA-сигнал.
Программу на языке BASIC в собранный нами компьютер можно будет ввести с помощью PS/2 клавиатуры, а результат можно будет посмотреть на VGA-мониторе: разрешение получившегося изображения 24 столбца на 10 строк, размер символов — 5×6 пикселей, доступно 4 цвета.
После введения программы, её можно будет сохранить в энергонезависимой памяти самого Arduino, а также код программы предусматривает управление I/O пинами Arduino.
1. Подключаем основной Arduino с интерпритатором TinyBasic и с PS/2 клавиатурой
TinyBasic Plus и библиотека VGAx работают с Arduino IDE 1.6.4.
Если у вас уже установлена более новая версия, то лучшее решение — загрузить эту версию с официального сайта в формате .zip, и распаковать в отдельную папку. Здесь можно загрузить эту версию для Windows.
Потом нам понадобится библиотека PS2keyboard, её можно загрузить отсюда. После скачивания просто распакуйте архив, и скопируйте его содержимое в «arduino-1.6.4\libraries».
Дальше, загрузите файл TinyBasicPlus_PS2_VGAx.ino, и прошейте его в основной Arduino.
Это версия обычного TinyBasic Plus, где была добавлена поддержка библиотеки PS/2.
Больше информации о TiniBasic Plus и руководства (на английском языке) можно найти тут.
Если на этом этапе нет проблем (в том числе, проблем с совместимостью), то Tiny Basic будет автоматически запущен при включении Arduino. И его можно будет протестировать с помощью последовательного порта на вашем ПК. Для этих целей я использую PuTTY, но вы можете использовать и другую подобную программу, по вашему вкусу.
В настройках нужно правильно установить COM-порт (тот же, что используется в Arduino), и скорость передачи = 4800.
И тут уже можно протестировать нашу систему, набрав какую-нибудь программу на Basic с клавиатуры вашего ПК (позже мы подключим PS/2 клавиатуру напрямую к Arduino).
Для примера, можно набрать:
10 PRINT "Hello, World!"
20 GOTO 10
RUN
Прервать бесконечный цикл этой программы можно с помощью комбинации клавиш Ctrl+C (это не сработает, если мы будем делать это с клавиатуры PS/2).
Теперь подключим PS/2 клавиатуру.
2. Подключаем PS/2 клавиатуру к основному Arduino
Информация и библиотека были взяты из этого материала.
По существу, вам нужно соединить следующие четыре контакта:
Data клавиатуры к Arduino pin 8,
IRQ (clock) клавиатуры к Arduino pin 3;
, а также подключить землю (GND) и питание +5V, соответственно.
Я использовал PS/2 разъём cо старой нерабочей материнской платы, его можно легко сдуть с помощью фена.
Распиновка PS/2 разъема есть на рисунке:
3. Загружаем библиотеку VGAx и код во второй Arduino, и соединяем его с основным
Для начала, загрузите код VGAx-PC.ino и скопируйте его к себе на компьютер в папку с таким же именем.
Потом — загрузите с GitHub бибилиотеку VGAx. Её нужно поместить в подпапку «libraries» Arduino IDE.
ВАЖНО! Эта бибилиотека работает с Arduno IDE 1.6.4 и может быть не совместима с другими, более новыми версиями.
Теперь загрузите VGAx-PC.ino во второй Arduino (я тестировал на Arduino Nano, но с Arduino Uno тоже не должно быть проблем).
Предупреждение, что мало доступной памяти — это нормально для нашего случая. Если других ошибок нет, то всё в порядке — и можно сделать ещё пару шагов, чтобы получить свой собственный 8-битный ретро-компьютер.
Для этого нужно:
- два Arduino Uno Rev. 3, или два Arduino Nano 3.x (на основе ATmega328)
- разъем DSUB15, т.е. гнездо VGA или кабель с таким гнездом, который не жалко отрезать
- резисторы: 2 на 68 Ом и 2 на 470 Ом
- разъем PS2
- провода
- необязательно: макетная плата
Осталось всё соединить по схеме на рисунке, и наш 8-битный компьютер готов!
Видео, как это всё работает:
