Proyecto: implementación hardware ULAPlus

[LeoCZ]

Yo creo que la falla puede estar por ese lado mas que por el AD724 ya que en mi clon funciona bien con el cristal para la norma Pal- B en un LCD y cuando le pongo el cristal para la norma Pal-N ya se ve mal es decir que hay alternancia entre blanco y negro y color, y si lo conecto a mi Tv se ve en blanco y negro, yo sospecho de la linea Csync, tal vez tendría que probar sacarla del transistor en vez de ir directamente al AD724.

[jzx]

Cruce de posts ...

[jzx]

Creo que jzx puede estar en lo cierto respecto a lo "mijitoso" que es el conversor para darme una señal en color... Voy a hacer una prueba: voy a implementar en el chip de la ULA un circuito que dé una señal compatible PAL completamente legal, con sus dos campos, sus "serrated pulses" y todo eso. A ver si así aparece el color.

Es lo mejor, pero ahí tienes un curro. Y si haces entrelazado puedes tener problemas con el software, porque cambias la velocidad de las interrupciones.

[mcleod_ideafix]

Es lo mejor, pero ahí tienes un curro. Y si haces entrelazado puedes tener problemas con el software, porque cambias la velocidad de las interrupciones.

No, no estaba pensando en implementar la ULA completa en PAL entrelazado. Sólo hacer, en este chip de ULA, un circuito que dé una señal PAL legal, pero independientemente de que el resto del Spectrum funcione o no (algo así como la prueba de imagen que he enseñado hace un par de días aquí mismo).

De hecho mi plan es implementar la ULA en PAL progresivo "legal" (no el PAL progresivo "tramposo" del Spectrum original)

[mcleod_ideafix]

No, si lo que digo no es que fuera cosa del mc1377, si no que creo (hace mucho tiempo, no lo sé seguro) que era el circuito del tv el que "desconectaba". ¿usas tele "pata negra" o una de esas cosas modernas?

Uso el monitor 1084 que has visto en las fotos que he puesto antes.

[mcleod_ideafix]

Por si sirve de algo, hace muuucho tiempo hice un adaptador de vga a video compuesto, para grabar cosas en vhs desde un pc, programando la tarjeta para que diera una señal con timming de tv y un mc1377 para el pal, y había algo curioso, si el sincronismo tenía un número par de líneas salía color, si era impar no. (no recuerdo exáctamente si era par o impar, y a lo mejor lo importante era la "paridad" de las líneas visibles y no de las de sincronismo, pero dependía).

Sí señor
Era cosa de los timmings del sincronismo, o eso parece.

He implementado un generador de barras de color (una de las típicas cartas de ajuste) en el chip de la ULA, usando los timmings PAL "pata negra", es decir: dos campos par e impar, pulsos de pre y post-ecualización en el sincronismo vertical, 312.5 líneas por campo, etc. Me ha salido una máquina de estados bastante curiosona

He aquí el resultado, usando el AD724 "chinorro", pinchado en mi monitor 1084, y usando la salida de video compuesto (están pinchadas ambas, RGB y video compuesto, pero en el botón de la derecha del panel frontal del monitor puedo elegir video compuesto o RGB).


La señal es clara, limpia y con los artefactos propios del video compuesto (dot crawling, etc). Al ser una señal entrelazada, la pantalla no tiene scanlines, sino que se observa, sobre todo en el color magenta, verde y cyan, el ligero parpadeo típico del entrelazado. En la foto se nota sobre todo en el color blanco.

Voy a probar con una señal PAL progresiva "legal", a ver si el AD724 no se queja tampoco...

[mcleod_ideafix]

Media hora después...

Con la señal PAL progresiva "legal" funciona igual de bien que con la entrelazada "aún más legal".
He aprovechado para probar la salida en "una de esas cosas modernas", en concreto, una TV de plasma. Así se ve:



Para ser video compuesto, la verdad es que me ha dejado sorprendido lo bien definidos que se ven los colores. Un acercamiento...



El reborde que se ve en el 1084 a la izquierda del color verde aquí no aparece, o al menos es mucho menos acusado. Las scanlines tampoco porque este plasma (y por regla general, todas las teles LCD/plasma) desentrelazan la imagen, por lo que siempre se ve "llena". Las bandas que se aprecian en la barra de color verde son cosa de la cámara, no existen en la imagen real, en donde cada barra tiene un color "puro" y sin ruidos ni distorsiones.

Ea, decidido: el clon de la ULA ofrecerá una salida PAL progresiva "legal", con sus pulsos de pre y post-ecualización y todos sus avíos. No descarto, sin embargo, ofrecer las dos opciones (progresiva o entrelazada) y que pueda conmutarse de una a otra por software. Esto en un Spectrum 48K quizás no tenga mucha utilidad, pero en un 128K, en el que hay demos que usan efectos "gigascreen", se verán mucho mejor en modo entrelazado.

Ahora respiro un poco más tranquilo Podré seguir comprando los AD724 "chinorros" baratitos baratitos. Eso sí, me ha dolido un poco que ahora haya comprado un AD724 a LittleDiode, a 16 euros (¡ouch!) Bueno, ese AD se lo pondré al clon Superfo, a ver si hay algún cambio.

La única prueba que me queda por hacer (ya mañana) es probar un conversor video compuesto - VGA, a ver qué tal se ve tanto con la señal PAL progresiva como entrelazada

¡¡GRACIAS, JZX!!

[jzx]

No hay de qué!

Me alegro de que le hayas hecho funcionar, la verdad es que lo has sacado rápido.

Si quieres ver los scanlines, pon una tv en blanco y negro, que tienen más resolución que los tubos de color (las lcd harán lo que quieran con las líneas )

No descarto, sin embargo, ofrecer las dos opciones (progresiva o entrelazada) y que pueda conmutarse de una a otra por software

Y si se puede (te quedarán pines libres, no?), estaría bien que también se pudiera por hardware, para poder cambiar sobre la marcha.

[mcleod_ideafix]

Un pasito más...

Primero: la prueba que quería hacer ayer: la salida de video compuesto, convertida a VGA mediante una VGA-Box que compré hace tiempo en DX. La señal se ve practicamente igual que en el plasma (esta es la versión PAL progresiva)



Pero ayer también me di cuenta de otra cosa: en una tele 16:9, la señal se ve ensanchada, falta de aspect-ratio. Mientras cogía el sueño en la cama, me puse a mirar webs con el iPhone hasta que di con un documento del ETSI que describe algo llamado WSS (Wide Screen Signaling).
http://www.etsi.org/deliver/etsi_i_ets/ ... 94e01p.pdf

Esta especificación, por lo que he leído, forma parte de algo llamado "PAL Plus", que es un superconjunto de normas que engloba a la norma PAL, y la amplía con nuevas prestaciones, como ésta de especificar el formato.

Creo que para una ULA Plus, lo del PAL Plus le viene que ni pintado

Bueno, total, que consiste en que el receptor de TV, para averiguar en qué formato está emitiéndose la señal, lee una información digital que el sistema debe enviar en su línea 23 de video. Por comprobar, cogí y encendí la XBOX, mirando con el osciloscopio qué pinta tiene la línea 23 en él (mi osciloscopio tiene, además del disparo típico por flanco positivo o negativo de señal, un modo de disparo por señal de video, que me permite ver cómodamente cualquier línea de video, o los pulsos de sincronismo, etc.) . Esto es lo que vi:


Para generar esta señal se necesita un reloj de 5MHz. ¡Lástima! El reloj que uso en la ULA Plus es uno de 14MHz, pero... ¡no hay problema! Esos 14MHz no es que vengan de un cristal de 14MHz, sino que vienen de un cristal de 50MHz externo a la FPGA. ¡Bendito DCM (Digital Clock Management)! Puedo indicarle que a partir del reloj de 50MHz quiero uno de 14MHz y otro de 5MHz. Ahora mi diseño tiene dos relojes: CLK (14MHz), y WSSCLK (5MHz)

Hice unas medidas para comprobar que realmente la señal estaba en norma (no fuera el caso de que la norma fuera suficientemente flexible con esto de la frecuencia de reloj y me dejara usar 7MHz en lugar de 5 para evitar tener que usar dos relojes, pero va a ser que no) y con el documento en pantalla, hice el diseño de una pequeña máquina de estados que, al llegar la exploración a la línea 23, toma el control de las señales R,G y B e inyecta en ellas el contenido de una ristra de 137 bits, que contienen los datos que le quiero transmitir al receptor. Estos 137 bits, codificados según describe el documento antes mencionado, configuran los siguientes parámetros:
- Aspect ratio: 4:3
- Film mode
- No subtitles
- No open subtitles

El diseño simulado en ISim me dio este resultado:


La señal real, una vez sintetizado el circuito y cargado en la FPGA, vista en el osciloscopio, tiene esta pinta:


Y éste es el resultado, con la tele configurada para que coja como formato de video el que tenga la señal original:


(dedicado a Metalbrain, que no soporta que le enseñe cosas en el Spectrum enchufado al plasma si lo fuerzo a 16:9 )

[flopping]

La linea de negro se ve la mitad de ancha, ¿problemas de timings?, el color blanco se ve algo mas ancho que las demas barras y naranjita tambien, aunque supongo que eso es debido a la luz y al angulo de la camara ¿no?.

Por lo que he entendido, ahora con esa Ula plus, el televisor cambiara el solo a 4/3 al detectar esos pulsos, siempre y cuando el televisor tenga la opcion de mostrar la señal origininal claro.

Por lo que veo, aun te queda bastante trabajo para que esa Ula plus este al 100% de funcionamiento, yo creia que ya tenias el diseño acabado al realizar la plaquita, pero parece que vas "acoplando" y "actualizando" las partes poco a poco, que en este caso el usar una FPGA, te va perfecto, pues asi no hay que hacer modificaciones por hard, solo por soft, esa es una de las grandes ventajas de usar chips programables, (en electronica discreta seria un trabajo enorme cada modificacion realizada).

Bueno, pues vas por muy buen camino, a ver si lo vas "juntando" todo y dentro de poco vemos ese spectrum megamulticolor, salu2.

[Metalbrain]

(dedicado a Metalbrain, que no soporta que le enseñe cosas en el Spectrum enchufado al plasma si lo fuerzo a 16:9 )

¡Gracias por la dedicatoria! El aspect ratio es sagrado.

[mcleod_ideafix]

La linea de negro se ve la mitad de ancha, ¿problemas de timings?

Que al hacer el diseño he usado como área activa toooooda la que define PAL, y se ve que las teles modernas cortan bastante en los bordes (más en uno que en otro).

el color blanco se ve algo mas ancho que las demas barras y naranjita tambien, aunque supongo que eso es debido a la luz y al angulo de la camara ¿no?.

Sí, en realidad es blanco nuclear

Por lo que he entendido, ahora con esa Ula plus, el televisor cambiara el solo a 4/3 al detectar esos pulsos, siempre y cuando el televisor tenga la opcion de mostrar la señal origininal claro.

Exacto. En una tele 4:3 esta señal WSS será ignorada (y tú no la verás porque está en una zona no visible). En teles 16:9 configuradas para ver la señal en su formato original, ésta se verá en 4:3. Si tú en el menú de configuración de la tele le dices que quieres verlo todo en 16:9, pues la señal WSS también será ignorada y la imagen te aparecerá ancha.

Por lo que veo, aun te queda bastante trabajo para que esa Ula plus este al 100% de funcionamiento, yo creia que ya tenias el diseño acabado al realizar la plaquita

Tengo un diseño completo hecho para FPGA, pero con la interface de la entrenadora, que usa memorias SRAM y en la que puedo implementar buses separados para lectura y escritura (lo que es habitual cuando diseñas para FPGA), pero en este caso, la memoria es dinámica así que tengo que generar RAS, CAS, multiplexar direcciones, etc, en su justo momento, y tengo también que compartir el bus de datos y decidir cuándo leo de él y cuándo escribo en él. Eso unido al problema que tuve hace unos poquitos posts de que no se me veía la señal en color en video compuesto hizo que me haya desviado un poco de mi plan inicial y me haya entretenido en implementar este nuevo generador de sincronismos, que es de lo que estamos hablando ahora

pero parece que vas "acoplando" y "actualizando" las partes poco a poco, que en este caso el usar una FPGA, te va perfecto, pues asi no hay que hacer modificaciones por hard, solo por soft, esa es una de las grandes ventajas de usar chips programables, (en electronica discreta seria un trabajo enorme cada modificacion realizada).

En electrónica discreta, sólamente el circuito que genera correctamente los pulsos de sincronismo ya tendría un trabajo considerable. Seguramente haya por ahí algún chip custom que sirva exclusivamente para generarlos, no sé... pero bueno, es que esto es precisamente lo chulo de la electrónica configurable: que puedes hacer todo tipo de diseños de electrónica digital (hay limitaciones, como con todo) sin despeinarte

[jzx]

Si la entrada es por euroconector, también puedes controlar la relación de aspecto, por lo menos en algunos tvs con la tensión de la pata de conmutación, con 9 V se selecciona 4:3 y con 5 V 16:9, con 0 el sintonizador. No sé si esto es estandar del todo o no, y si pones las dos qué prevalecerá.

y se ve que las teles modernas cortan bastante en los bordes

Por eso el spectrum necesita un border tan ancho, si no se saldría la imagen . (algunas nuevas cortan más que las viejas).

eguramente haya por ahí algún chip custom que sirva exclusivamente para generarlos, no sé...

Hay alguno viejo y raro, para videocámaras y similares, pero si quisieras generar a partir de ahí la imagen, mal (creo que eran de la época de las cámaras con tubo). Si no, el 6845, que ya lo conoces del cpc o la cga. (aunque no sé si da los pulsos de ecualización).

El aspect ratio es sagrado.

amen

[mcleod_ideafix]

It works! I can't believe it!.
And they said imitation ULA wasn't good enough!
(TM profesor Fred Edison, de "El día del Tentáculo")

La descripción está casi completa. Lo que hay ahora es un clon completo de una ULA básica, esto es, sin la parte de "plus". Lo único que no tiene de la ULA original son los sincronismos, que en ésta son "PAL pata negra". Cosas como el bus flotante o la "ULA snow" están presentes.

Aquí está: la vieja ULA de Ferranti, en la distancia, le dice "hola" a la nueva ULA de Xilinx, montada en el zócalo donde ella solía estar. Esta nueva ULA no se calienta practicamente nada, y consume unos 40mW.


En este prototipo he tenido que cablear algunas coass dentro y fuera de la plaquita (sí, habrá que rediseñar la PCB y mandarla de nuevo a fabricar). Por ejemplo, el pin de la FPGA que elegí para comandar la señal DRAMWE resulta que sólo admite entrada, no salida, así que he tenido que tomar prestado uno de los pins IOx que dejé precisamente para este tipo de imprevistos.

Hay otra GPIO que va directa a la señal de habilitación de la ROM. Iba originalmente a ROMCS, pero había inestabilidad en esa señal, y un comportamiento realmente raro, que no estoy seguro de que sea culpa mía, y parece más bien algo "raro" en el diseño del issue 2. De hecho hay discrepancias entre lo que dice el esquemático y lo que veo en esta placa. Será cuestión de investigarlo un poco.
Ahora mismo, tal como está, hay un pin de la FPGA de entrada conectado a la original ROMCS. Otro pin, que he llamado ROMCS_OUT, va directa al chip de la ROM. Dentro de la FPGA he añadido lógica para que cuando el pin ROMCS esté a nivel alto, ponga a su vez ROMCS_OUT a nivel alto, deshabilitando la ROM. En otro caso, que ROMCS esté bajo, ROMCS_OUT será la combinación de las señales MREQ, A14 y A15, de la forma habitual.
De esta forma sí he podido usar periféricos como el DivIDE (que antes bloqueaban la ROM tooodo el rato)

El resto de cables que salen de la plaquita son los que tenía de antes, para obtener la señal RGB de video, y el cablecillo de video compuesto a la caja del modulador.

El sonido funciona sin problemas. He usado un codificador sigma-delta para poder obtener diferentes valores analógicos en la salida de sonido y así poder mimetizar el comportamiento de los bits MIC y SPK del puerto 254 (SPK da un valor mayor de voltaje que MIC a solas)

La paleta básica de colores (los 15 colores de siempre) se ven así en el 1084:


Por otra parte, este clon es terriblemente sordo. Más aún que el Harlequin. Una de las cosas que habrá que añadir en la nueva versión de la placa es algún tipo de amplificador y acondicionador de señal para que no haya problemas de sordera. Para cargar demos, juegos y tests he usado el DivIDE.

El teclado parece funcionar bien (cortocircuito dos contactos de los dos conectores y la tecla sale). No he probado con una membrana de verdad, que tiene más resistencia que un cable. En las fotos se ve de hecho que estoy usando el interfaz de teclado externo PS/2.

Los tests de FUSE muestran pequeñas discrepancias en el timming. Concretamente, es como si cada scaline sufriera de contención un ciclo después de lo que debería. El test STIME muestra la rayita roja en el ciclo 14335 y en el 14336. En el 14337 ya desaparece. En Spectaculator (mi referencia) la rayita roja desaparece en el ciclo 14336.

El test BTIME tiene un comportamiento similar: la rayita roja está alineada con el borde como debe ser, pero se desplaza al siguiente grupo de 8 píxeles un ciclo después de lo debido (o era un ciclo antes, ya no lo recuerdo).

FUSETEST reporta que la contención comienza en el offset 9 (lo que quiera que signifique eso) en lugar del 8.


Este otro test, perteneciente a la batería de tests de timmings de la ULA de FUSE me da una información en la que cuenta algo de que en 0x3800 tengo una contención de 6 ciclos (o eso creo que significa). En Spectaculator, la contención comienza en 0x37FF.


Con todo y con eso, estos errores de timming parecen no afectar a las demos y tests gráficos que he probado. Por ejemplo, así se ve la segunda parte de la conocida demo Shock Megademo:


Otro test, esta vez con un dibujo que se hizo con el programa Colorator, mostrando una imagen en color de alta resolución. Esto es algo que podrá hacer este clon de la ULA por hardware, ya que incorporará el modo Timex HiColour, con el que se podrán usar dos colores por cada celda de 8x1 píxeles, en toda la pantalla y con gasto 0 de CPU.


Una demo de la que no recuerdo el nombre. Puede cargarse en un 48K, pero creo que está hecha para 128K porque los timmings para ciertos efectos son distintos y no se ven bien. La cargué en Spectaculator (en el monitor de la izquierda) para ver si era culpa de la ULAplus, o era otra cosa. Afortunadamente, la demo exhibió los mismos errores de timming (véase la falta de alineamiento en la raya roja que cruza de izquierda a derecha por toda la pantalla)


El conocido efecto de borde del Dark Star. Esto me recuerda que tengo que probar aquí el BorderTron, que es el mismo tipo de efecto.


Aquaplane:


Buzzsaw+:


Y de momento, esto es lo que hay. Continúo con la descripción. Voy a ver si resuelvo los errores de timming que veo en FUSETEST y luego me pondré a añadir los modos Timex HiColour y por último, la ULA+. Después de eso veré qué más puedo añadir (¿interrupción raster, almacenar el color del borde, cambiar la velocidad de la CPU? ¿por qué no?)

[Hernan]

Dos palabras, mcleod: IM-PRESIONANTE

Estoy muy ansioso por que este proyecto esté terminado