Видеоконтроллер без прерываний, да и вообще без процессора

@vt340 · Регистрация: 22.03.2015

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Только два таймера, spi, dma и 40 строчек программы инициализации )
Полный размер кадра - 288 точек x 312 строк x 1 бит.
Но это включая и невидимую часть, а видимой будет картинка где-то 200x200, зависит от телевизора.
Ниже настройки для stm32f103, 72 МГц, но всё это легко перестраивается и под другой мк.

Первый таймер выдаёт строчные синхроимпульсы - период 64 мкс, импульс 4.7 мкс, активный ноль.
Выдаёт он их только когда нет кадрового синхроимпульса, поэтому режим gated.

Code
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TIM4->PSC  = 16-1;
TIM4->ARR  = 288-1;                    // 64 us
TIM4->CCR3 = 21;                       // hsync 4.7 us
BIS (TIM,4,CCMR2, OC3M);               // pwm mode 2
BIS (TIM,4,CCER,  CC3E);
BIX (TIM,4,SMCR,  SMS, SMS_2,SMS_0);   // gated mode
BIX (TIM,4,SMCR,  TS, TS_1);           // tim3
BIS (TIM,4,CR1,   CEN);
BIX (GPIO,B,CRH,  CNF8, CNF8_1,MODE8); // push-pull ch3

Второй таймер управляет первым, оставляя его в низком уровне на время кадровых синхроимпульсов, тем самым формируется синхросмесь.
Период кадровых синхроимпульсов 20 мс (312 строк), импульс 256 мкс, активный ноль.

Code
1
2
3
4
5
6
7
TIM3->PSC  = 16*288-1;
TIM3->ARR  = 312-1;       // 20 ms
TIM3->CCR4 = 4;           // vsync 256 us
BIS (TIM,3,CCMR2, OC4M);  // pwm mode 2
BIS (TIM,3,CCER,  CC4E);
BIS (TIM,3,CR2,   MMS);   // oc4ref
BIS (TIM,3,CR1,   CEN);

Картинка формируется непрерывной передачей потока байтов по spi, spi используется просто как сдвиговый регистр.
Частота 4.5 МГц, байтовая передача, 36 байт (288 точек) на строку (64 мкс).
Используется только вывод mosi.

Code
1
2
3
4
BIX (SPI,1,CR1,  BR, BR_1,BR_0,MSTR,LSBFIRST);  // 72/16 MHz
BIS (SPI,1,CR2,  TXDMAEN);
BIX (AFIO,,MAPR, SWJ_CFG, SWJ_CFG_1,SPI1_REMAP);
BIX (GPIO,B,CRL, CNF5, CNF5_1,MODE5);           // push-pull mosi

Поток байтов автоматически циклически вычитывается по dma из массива uint8_t x_bits[312][36].
Такое странное название потому, что так xnview называет массивы в xbm-формате )

Code
1
2
3
4
5
DMA1_Channel3->CMAR  = (uint32_t) &x_bits;
DMA1_Channel3->CPOR  = (uint32_t) &(SPI1->DR);
DMA1_Channel3->CNDTR = 36*312;
BIS (DMA,1_Channel3,CCR, DIR,MINC,CIRC);
BIS (DMA,1_Channel3,CCR, EN);

Последний штрих - синхронизация таймеров и dma.

Code
1
2
3
BIS (TIM,4,EGR, UG);
BIS (TIM,3,EGR, UG);
BIS (SPI,1,CR1, SPE);

Это всё )

Схема подключения:
PB8 (sync) ---[620 Ом]---> VIDEO
PB5 (data) ---[300 Ом]---> VIDEO

BIS и BIX в тексте - просто макросы установки битов в регистрах.

<Изображение удалено>

[3.73 Кб]

@omtomtubo · 28.03.2016, 10:19

Круто!
Только я подозреваю, что не каждый телевизор сможет правильно выводить сигнал с такой синхрой. Все-таки последовательность там довольно сложная.

@vt340 · 28.03.2016, 10:36

Необходимость точно выдерживать стандарты в случае монохромного изображения и прогрессивной развёртки сильно преувеличена )
Главное не давать особо умным телевизорам вставать в режим авто-распознавания, тогда они похоже действительно что-то анализируют и могут впасть в ступор.
Но если насильно выставить secam или pal, или даже ntsc 60 Гц, то спокойно всё сожрут )

@dosykus_2 · 28.03.2016, 11:39

Еще бы три канала SPI одновременно пинать и было бы хорошо.
На пЫк32 такое есть...

@vt340 · 28.03.2016, 11:56

Не-не-не, не соблазнишь, у меня счас stc15 в фокусе внимания ))

@OtixPM · 28.03.2016, 12:51

Сообщение от dosykus_2

Еще бы три канала SPI одновременно пинать и было бы хорошо.

А не проще (и быстрее) было бы в GPIO выводить вместо SPI? Тогда можно не три, а сколько угодно бит одновременно выводить, вплоть до 16-ти.
А тогда бы и цветную картинку можно было сделать (через VGA-вход телевизора).

@dosykus_2 · 28.03.2016, 13:14

Сообщение от vt340

Не-не-не, не соблазнишь, у меня счас stc15 в фокусе внимания ))

Да не , это не просьба - мысли вслух. :)

Сообщение от OtyxPM

А не проще (и быстрее) было бы в GPIO выводить вместо SPI? Тогда можно не три, а сколько угодно бит одновременно выводить, вплоть до 16-ти.
А тогда бы и цветную картинку можно было сделать (через VGA-вход телевизора).

Надо обдумать. Только не TV а монитор, в доступных теликах только HDMI . :)))))))

@vt340 · 28.03.2016, 13:24

Без spi - это по байту на пиксель - упрёмся в 16-битный счётчик dma, ну и расход ram в восемь раз

@mShit · 28.03.2016, 13:31

А как можно в GPIO с такой скоростью выводить? Если программным ногодрыгом то проц только этим и будет занят, а DMA может из памяти в порт класть по событию от какогонибудь таймера?

@dosykus_2 · 28.03.2016, 13:37

Сообщение от vt340

Без spi - это по байту на пиксель - упрёмся в 16-битный счётчик dma, ну и расход ram в восемь раз

Не смотрел DMA burst? На несколько SPI не раскидать?
Гы... Есть решение, но пока дорого- QUADSPI см.L4 ... :)))))

@OtixPM · 28.03.2016, 13:54

Если процессор взять из новеньких (L476, F469, F7xx), то там есть интерфейс QuadSPI - синхронно до восьми SPIных бит работают (обычно в примерах используют четыре из них).

У процессоров постарее - SDIO в четырёхбитном режиме не получится использовать?

@oomomstir · 28.03.2016, 13:57

mShit, ну, скорость достижима: у eddy_em получилось 6.25МГц - http://eddy-em.livejournal.com/96373.html
Я тоже пробовал подобное, но с отправкой в BSRR, чтобы только нужные ноги дёргать (соответственно, приходилось слать по 32 бита), максимальная скорость получилась емнип 3 или 4 мегагерца (но я через куб делал, код мне не нравится совсем... а на код eddy_em посмотреть приятно).
А вот объём ROM - проблема (ну, мне-то не надо было кадр слать, я хотел просто кусок синусоиды на ЦАП выплюнуть).

@vt340 · 28.03.2016, 14:03

В принципе второй и третий spi можно просто тупо и холодно по своим собственным dma и массивам запустить )
Синхронизация с таймерами всё равно только в одновременном начальном запуске, ну будет небольшая разбежка где-нибудь на 30 нс, при пикселе 222 нс может и незаметно будет

@u37 · 28.03.2016, 14:38

"QUADSPI" ? Да Бог с вами, зачем усложнять себе жизнь? Завести тикающий таймер, от него запустить передачу DMA с записью в порт GPIOx-ODR. И всё, вся жизнь в цвете. )))
Если на STM32 с [цензура] индусская схемой межкоммуникаций это сделать нельзя, то есть xMiko, где DMA полностью автономный ресурс с произвольным подключением.

@Zhitizmjokov · 28.03.2016, 14:43

Можно напрямую в линии ввода-вывода посредством ПДП (DMA).
Я делал вот так: http://www.youtube.com/watch?v=ubwrnwihEl8

Контроллер собран на STM32F405, режим 800х600 точек, частота обновления 60Гц, 256 цветов.
Однако разрешение используется 400х300, выше не было смысла для поставленной задачи, да и памяти мало.

@OtixPM · 28.03.2016, 15:00

Сообщение от u37

запустить передачу DMA с записью в порт GPIOx-ODR. И всё, вся жизнь в цвете.

Так я это сначала и предлагал (см.выше).
А Zhitizmjokov (предыдущий пост) даже и сделал. Респект!

@OtixPM · 28.03.2016, 15:04

Сообщение от Zhitizmjokov

Я делал вот так

Здесь UI - emWin какой-нибудь или самописный?

@u37 · 28.03.2016, 15:11

Да, интересное решение. Главная фенька - это дисплей. Есть матрица, которая выводится на экран и любая железка может залезть (UART/SPI/...) в эту матрицу и поменять нужные точки и оно "само" будет выведено на экран. Такой функции с выводом через SPI не получишь, данные либо вычисляются на ходу, либо лежат в закодированном виде.
Увы, здесь действительно надо что-то "постарше", на матрицу уходит слишком много байт. ((

@vt340 · 28.03.2016, 15:12

С gpio всё красиво и весело, но не получится весь кадр по dma закрутить, только построчно, а значит перезапуск dma в прерываниях, и это уже совсем другая история )
А для меня весь цимес был в том, чтобы всё крутилось само по себе, независимо от процессора, и даже в debug-режиме, когда процессор вообще остановлен

@u37 · 28.03.2016, 15:49

vt340, да тоже классно! )) Только одно для черных, а другое для цветных.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
SDL3 для Web (WebAssembly): Обработчик клика мыши в браузере ПК и касания экрана в браузере на мобильном устройстве 8Observer8 02.02.2026 Содержание блога Для начала пошагово создадим рабочий пример для подготовки к экспериментам в браузере ПК и в браузере мобильного устройства. Потом напишем обработчик клика мыши и обработчик. . .	Философия технологии iceja 01.02.2026 На мой взгляд у человека в технических проектах остается роль генерального директора. Все остальное нейронки делают уже лучше человека. Они не могут нести предпринимательские риски, не могут. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Вывод текста со шрифтом TTF с помощью SDL3_ttf 8Observer8 01.02.2026 Содержание блога В этой пошаговой инструкции создадим с нуля веб-приложение, которое выводит текст в окне браузера. Запустим на Android на локальном сервере. Загрузим Release на бесплатный. . .	SDL3 для Web (WebAssembly): Сборка C/C++ проекта из консоли 8Observer8 30.01.2026 Содержание блога Если вы откроете примеры для начинающих на официальном репозитории SDL3 в папке: examples, то вы увидите, что все примеры используют следующие четыре обязательные функции, а. . .
SDL3 для Web (WebAssembly): Установка Emscripten SDK (emsdk) и CMake для сборки C и C++ приложений в Wasm 8Observer8 30.01.2026 Содержание блога Для того чтобы скачать Emscripten SDK (emsdk) необходимо сначало скачать и уставить Git: Install for Windows. Следуйте стандартной процедуре установки Git через установщик. . . .	SDL3 для Android: Подключение Box2D v3, физика и отрисовка коллайдеров 8Observer8 29.01.2026 Содержание блога Box2D - это библиотека для 2D физики для анимаций и игр. С её помощью можно определять были ли коллизии между конкретными объектами. Версия v3 была полностью переписана на Си, в. . .	Инструменты COM: Сохранение данный из VARIANT в файл и загрузка из файла в VARIANT bedvit 28.01.2026 Сохранение базовых типов COM и массивов (одномерных или двухмерных) любой вложенности (деревья) в файл, с возможностью выбора алгоритмов сжатия и шифрования. Часть библиотеки BedvitCOM Использованы. . .	SDL3 для Android: Загрузка PNG с альфа-каналом с помощью SDL_LoadPNG (без SDL3_image) 8Observer8 28.01.2026 Содержание блога SDL3 имеет собственные средства для загрузки и отображения PNG-файлов с альфа-каналом и базовой работы с ними. В этой инструкции используется функция SDL_LoadPNG(), которая. . .

@omtomtubo 0 / 0 / 0 Регистрация: 23.03.2012 Сообщений: 1,017
	28.03.2016, 10:19
	Круто! Только я подозреваю, что не каждый телевизор сможет правильно выводить сигнал с такой синхрой. Все-таки последовательность там довольно сложная. 0

@vt340 0 / 0 / 0 Регистрация: 22.03.2015 Сообщений: 838
	28.03.2016, 10:36
	Необходимость точно выдерживать стандарты в случае монохромного изображения и прогрессивной развёртки сильно преувеличена ) Главное не давать особо умным телевизорам вставать в режим авто-распознавания, тогда они похоже действительно что-то анализируют и могут впасть в ступор. Но если насильно выставить secam или pal, или даже ntsc 60 Гц, то спокойно всё сожрут ) 0

@dosykus_2 1 / 1 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,946
	28.03.2016, 11:39
	Еще бы три канала SPI одновременно пинать и было бы хорошо. На пЫк32 такое есть... 0

@vt340 0 / 0 / 0 Регистрация: 22.03.2015 Сообщений: 838
	28.03.2016, 11:56
	Не-не-не, не соблазнишь, у меня счас stc15 в фокусе внимания )) 0

@vt340 0 / 0 / 0 Регистрация: 22.03.2015 Сообщений: 838
	28.03.2016, 13:24
	Без spi - это по байту на пиксель - упрёмся в 16-битный счётчик dma, ну и расход ram в восемь раз 0

@mShit 0 / 0 / 0 Регистрация: 12.08.2012 Сообщений: 1,217
	28.03.2016, 13:31
	А как можно в GPIO с такой скоростью выводить? Если программным ногодрыгом то проц только этим и будет занят, а DMA может из памяти в порт класть по событию от какогонибудь таймера? 0

@OtixPM 1 / 1 / 0 Регистрация: 11.01.2013 Сообщений: 5,479
	28.03.2016, 13:54
	Если процессор взять из новеньких (L476, F469, F7xx), то там есть интерфейс QuadSPI - синхронно до восьми SPIных бит работают (обычно в примерах используют четыре из них). У процессоров постарее - SDIO в четырёхбитном режиме не получится использовать? 0

@oomomstir 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 1,864
	28.03.2016, 13:57
	mShit, ну, скорость достижима: у eddy_em получилось 6.25МГц - http://eddy-em.livejournal.com/96373.html Я тоже пробовал подобное, но с отправкой в BSRR, чтобы только нужные ноги дёргать (соответственно, приходилось слать по 32 бита), максимальная скорость получилась емнип 3 или 4 мегагерца (но я через куб делал, код мне не нравится совсем... а на код eddy_em посмотреть приятно). А вот объём ROM - проблема (ну, мне-то не надо было кадр слать, я хотел просто кусок синусоиды на ЦАП выплюнуть). 0

@vt340 0 / 0 / 0 Регистрация: 22.03.2015 Сообщений: 838
	28.03.2016, 14:03
	В принципе второй и третий spi можно просто тупо и холодно по своим собственным dma и массивам запустить ) Синхронизация с таймерами всё равно только в одновременном начальном запуске, ну будет небольшая разбежка где-нибудь на 30 нс, при пикселе 222 нс может и незаметно будет 0

@u37 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,113
	28.03.2016, 14:38
	"QUADSPI" ? Да Бог с вами, зачем усложнять себе жизнь? Завести тикающий таймер, от него запустить передачу DMA с записью в порт GPIOx-ODR. И всё, вся жизнь в цвете. ))) Если на STM32 с [цензура] индусская схемой межкоммуникаций это сделать нельзя, то есть xMiko, где DMA полностью автономный ресурс с произвольным подключением. 0

@Zhitizmjokov 0 / 0 / 0 Регистрация: 31.08.2010 Сообщений: 550
	28.03.2016, 14:43
	Можно напрямую в линии ввода-вывода посредством ПДП (DMA). Я делал вот так: http://www.youtube.com/watch?v=ubwrnwihEl8 Контроллер собран на STM32F405, режим 800х600 точек, частота обновления 60Гц, 256 цветов. Однако разрешение используется 400х300, выше не было смысла для поставленной задачи, да и памяти мало. 0

@u37 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,113
	28.03.2016, 15:11
	Да, интересное решение. Главная фенька - это дисплей. Есть матрица, которая выводится на экран и любая железка может залезть (UART/SPI/...) в эту матрицу и поменять нужные точки и оно "само" будет выведено на экран. Такой функции с выводом через SPI не получишь, данные либо вычисляются на ходу, либо лежат в закодированном виде. Увы, здесь действительно надо что-то "постарше", на матрицу уходит слишком много байт. (( 0

@vt340 0 / 0 / 0 Регистрация: 22.03.2015 Сообщений: 838
	28.03.2016, 15:12
	С gpio всё красиво и весело, но не получится весь кадр по dma закрутить, только построчно, а значит перезапуск dma в прерываниях, и это уже совсем другая история ) А для меня весь цимес был в том, чтобы всё крутилось само по себе, независимо от процессора, и даже в debug-режиме, когда процессор вообще остановлен 0

@u37 0 / 0 / 0 Регистрация: 06.12.2016 Сообщений: 3,113
	28.03.2016, 15:49
	vt340, да тоже классно! )) Только одно для черных, а другое для цветных. 0