Nano Home Computer 2.7

Arduino Nano a pár běžných součástek zvládá generovat buď VGA, nebo kompozitní signál, přitom číst PS/2 klávesnici a ještě provádět nějaký program (Tetris, Matrix, Hada ...).

Tento projekt vznikl jako snaha zjistit, co ještě jde s Arduino Nano dokázat a jak takové záležitosti vůbec vypadají a jednak jako jeden z podprojektů na stavbu počítače Comp24, který měl zjistit, zda by touto cestou šlo udělat grafickou kartu k 8bitovému počítači a jak by to asi vypadalo.

Hardware

8bitový počítač za cenu oběda

• Procesor:

  • ATmega328P - Arduino Nano, cena okolo 120,- kč
  • 16MHz (asi 90% zabere generování obrazu a 10% zbývá pro uživatelský program)
  • 32kB FLASH (z toho asi 1/2 - 3/4 zbývají pro uživatelské programy a fonty)
  • 2kB RAM (1kB videoRAM pro text 37x25 a barvy řádků, zbytek pro uživatele)
  • obraz je generován on-the-fly ze znaků ve VideoRAM a fontů ve Flash (kompletní font zabere 2.25kB)

• konektory:

  • VGA pro běžné monitory, projektory a podobná zařízení, přez běžně dostupné konverze lze připojit i např. HDMI
  • RCA pro malé "couvací" monitory z aliexpresu a starší zařízení s kompozitním vstupem
  • výstup lze přepínat za běhu, program nic nepozná, pořád píše do stejné VideoRAM
  • PS/2 pro klávesnici. Ne, není to USB. Ano, běžně jsou k sehnání nové PS/2 klávesnice a značná část počítačů má pro ně vyvedený konektor, takže tu budou ještě dlouho.
  • (USB pro nahrávání programů z PC a napájení. Nelze použít pro komunikaci za běhu, protože příslušné RxTx piny jsou využity jinak.)

• další součástky:

  • 74HC165 posuvný registr pro VGA výstup (74HC166 by šel taky použít)
  • 74HC14 (6*Schmitt NOT) pro převod pomalých hran PS/2 na signál bez zákmitů (plus jako invertor pro RCA)
  • 74HC08 (4*AND) pro skládání VGA barev se signálem
  • 74HC00 (4*NotAND) pro RCA potlačení nežádoucích pulzů a čistýý signál
  • S8050 tranzistor pro přitažení RCA synchronizace k zemi (jakýkoli rozumný tranzistor stačí)
  • trocha odporů a podobné drobotiny
  • univerzální destička a breadboard, drátky

Na předváděné sestavě je současně nainstalováno:

• F12 přepíná výstup mezi VGA a RCA
• F4 hra Tetris - ovládání šipkami, doleva, doprava posun, nahoru rotace, dolu zrychlení pádu. Klasicky při zaplnění celé řádky řádka zmizí, cílem je vydržet co nejdéle. S přibývajícím časem se hra zrychluje.
• F6 hra Had (lze hrát jak v ASCII, tak pseudografice s příslušným fontem), šipkami se řídí směr hada, nesmí narazit do zdi, ani do sebe, po sežrání ovoce se tělo prodlouží. Cílem je vydržet co nejdéle a sníst co nejvíc ovoce. S přibývajícím časem se hra zrychluje.
• F5 Matrix screen saver (taky se spustí po nějaké době sám). Mezerníkem (nebo jiným písmenem) se ukončí
• F7 zobrazování nainstalovaných znakových sad. Tečkou se přepíná na další sadu. Teď je nainstalována sada klasická a modifikace pro Hada
• F1 zápis 10.000 znaků z Cčka na souřadnice ve VideoRAM
• F2 1.000x přepis celé obrazovky znakovou sadou (čili asi 1.000.000 znaků ve strojáku) (zapisuje dokola znaky 00..FF)
• F3 1.000x přepis celé obrazovky dalším jedním znakem (čili asi 1.000.000 znaků ve strojáku) (zapisuje stejný znak na celou obrazovku, pak přejde k dalšímu 00..FF a dokola)
• normální písmena se zobrazují a přepisují obsah, šipky pohybují kurzorem, <Esc> přepíše obrazovku předchozím znakem
• hry pro zpomalení na lidskou rychlost používají čekací rutinu (interně vázanou na začátek obrazovky, ale to je jedno, jen to zajišťuje pravidelnost)
• programy běží na plný výkon, nestarají se o zobrazování, píší do VideoRAM jak je napadne, zobrazovací rutiny používají přerušení a zajišťují zobrazování transparentně pro uživatelský program.
• obrazovka je v tuto chvíli 37x25, kvůli problémům se stabilitou při čtení PS/2, výhledově 40x25 (při rozlišení 320x200 bodů)

Program a schémata k nalezení například na http://mix.gilhad.cz//HW/PS2-RCA-VGA/MakeFair2025.html a https://github.com/githubgilhad/NanoHomeComputer.git