ATtiny412でNTSCビデオ信号

NTSCでのビデオ出力。
いろいろ調べてみたけど、結構たいへん。

１．情報収集
小さなカラーLCDなども安価になってきていて、いまどきマイコンでNTSCでのビデオ出力する人が少なくなっている。記事をさぐると10年くらい前のものが多く、リンク切れも多数。
カラー、ノンインターレスの説明は見つかるものの、基本のモノクロとノンインターレスの情報が少なめ。PICでの情報が多めな感じ。

２．ソフトウェア
全部あるいは部分的にアセンブラを使わないといけなかったり、SPIを出力につかったり。
とくにカラーは超高難度のよう。
別ICと組み合わせが必要なものも。

３．ハードウェア
簡単なものだと同期信号と画像信号と2本の抵抗を介して出力。
外部クロックを使用しないと画像が揺らぐらしい。


そこで、C言語だけで、tinyAVR 1シリーズのDAC機能を使って、コネクタ以外の外付けパーツなしでビデオ出力できるかやってみました。


とりあえずできたけど、ウェイトなしで横16ドットしか表示できていない。
もうちょっとなんとかなりそうな気もする。

// ATtiny412 NTSC test (20MHz)
#define   IRE_p100  (59)        // = 255 * 1.0V/4.34V * (40+100)/140
#define   IRE_p50   (38)        // = 255 * 1.0V/4.34V * (40+ 50)/140
#define   IRE_0     (17)        // = 255 * 1.0V/4.34V *  40     /140
#define   IRE_m40   (0)

uint8_t const img_i[] = {
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,1,1,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,1,1,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,1,1,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0,0,0,
  0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0
};

void setup(){                           // Register Settings
  // VIDEO OUTPUT
    VREF.CTRLA |= VREF_DAC0REFSEL_4V34_gc;              // Voltage reference at 4.34V
    VREF.CTRLB |= VREF_DAC0REFEN_bm;                    // DAC0/AC0 reference enable: enabled
    delayMicroseconds(25);                              // Wait VREF start-up time
    PORTA.PIN6CTRL &= ~PORT_ISC_gm;                     // Disable digital input buffer
    PORTA.PIN6CTRL |=  PORT_ISC_INPUT_DISABLE_gc;
    PORTA.PIN6CTRL &= ~PORT_PULLUPEN_bm;                // Disable pull-up resistor
    DAC0.CTRLA = DAC_ENABLE_bm | DAC_OUTEN_bm;          // Enable DAC, Output Buffer
  // H-SYNC
    TCB0.CTRLA  = TCB_CLKSEL_CLKDIV1_gc | TCB_ENABLE_bm;// 20MHz / 1 / 1270 -> 15,750Hz
    TCB0.CTRLB  = TCB_CNTMODE_INT_gc;                   // periodic Interrupt mode
    TCB0_CCMP   = 1269;                                 // top value
    TCB0.INTCTRL= TCB_CAPT_bm;                          // Capture Interrupt Enable
}

void loop() {
}

ISR(TCB0_INT_vect) {
  static uint16_t scan, x, y, offset;
  DAC0.DATA = IRE_0;                                    // start from -3.2usec
  scan++;
  while(TCB0_CNT <  94);                                // front porch (20MHz*(3.2+1.5    )usec=94)
  DAC0.DATA = IRE_m40;
  if(scan > 3  && scan < 7)   goto END;
  while(TCB0_CNT < 188);                                // back porch  (20MHz*(3.2+1.5+4.7)usec=188)
  DAC0.DATA = IRE_0; 
  if(scan < 48 || scan > 239) goto END;                 // 192 lines
  y = (scan - 48) / 12;                                 // y = 0..15
  offset= y<<4;
  while(TCB0_CNT < 282);                                // H-blanking  (20MHz*(3.2+10.9   )usec=282)
  MAIN:
  for(x=0; x<16; x++) {
    DAC0.DATA = (img_i[x + offset]) ? IRE_p100 : IRE_0;
  }
  DAC0.DATA = IRE_0; 
  END:
  if(scan == 262) scan = 0;
  TCB0.INTFLAGS= TCB_CAPT_bm;                           // Clear Capture Interrupt Flag
}

[2023/11/02]
その後、ちょっと改善
・割り算をなくした
・16ビットでなくてもいい変数は8ビットに
・データを1ドットあたり1byte → 1bitとした
・for文を使わず、配列の添え字を変数にせず、すべて展開
　　（横1ドットにつきプログラム1行）
などで、横128ドットまでは行きついた。
同期をなんとかせねば。


[2023/11/03]
ジッター（揺らぎ）の原因がプログラムの問題なのか、クリスタルの有無の問題なのか、SYNCとVIDEOと２本の抵抗を使ってATmega328のArduinoに移植してみた。
１ドット毎の幅が違うから右端がそろわないけど、くっきりになった。

やっぱりクリスタルがないとダメってことか。

[2023/11/03]
いろいろ修正しながらATtint202でやってみた。
ジッター（揺らぎ）はあるものの、くっきりはした。エッジがぼやけるのはDACのせいだったらしい。

もうちょっと形になったらブログに上げたい。

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