Modificador dicòptic que inclou alternativament la transmissió estereoscòpica 32 [Superpositor VGA STMA32F103C8T6 + STMAV340]: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:10

Fa temps que treballo en un successor de l’AODMoST original. El nou dispositiu utilitza un microcontrolador de 32 bits més ràpid i millor i un commutador de vídeo analògic més ràpid. Permet a AODMoST 32 treballar amb resolucions més altes i implementar noves funcionalitats. Ara, el dispositiu també es pot alimentar mitjançant la tensió de 5 V d’USB.

La característica nova més important és la implementació d’una màscara d’imatges amb patrons simples per a un ull i una màscara de patrons inversos per a l’altre, similar a la presentada en aquest article: La visualització de pel·lícules dicòptiques tracta l’ambliopia infantil. També hi ha més opcions de personalització de la forma, la posició i l’aleatorització constant d’aquests paràmetres.

He d’assenyalar que no he implementat totes les idees que tenia i que el firmware es pot desenvolupar encara més. Però preveig que per qüestions socioeconòmiques no podré treballar en aquest projecte en un futur previsible, així que el publico tal qual. El microprogramari ara pot funcionar amb contingut 3D en formats Top - Bottom i Side by Side i es va provar amb un PC equipat amb GPU Nvidia i Xbox 360.

ACTUALITZACIÓ 26-11-2020: finalment vaig aconseguir crear el MODE 3: OBJECTES FLOTANTS GRATU. TS. S'inclou a la versió 1.00 del firmware. Aquest nou programari també compta amb pocs ajustaments, per exemple, ara tots els modes tenen configuracions de forma, màscara i aleatorització separades que es desen quan s’apaga el dispositiu. Vaig a conservar fitxers antics (a partir de la versió 0.50 del firmware, quan no hi ha informació de versió al nom del fitxer, vol dir que aquest és el firmware anterior) en cas que la versió 1.00 sigui d'alguna manera defectuosa.

Podeu descarregar codi font, esquema, PCB, manual d'usuari, etc. per a aquest projecte aquí:

aodmost_32_all_files_1.00.zip

aodmost_32_all_files.zip

Subministraments:

Peces i materials:

• Microcontrolador STM32F103C8T6 (LQFP-48)
• 74AC00 quad NAND gate (SOIC-14, 3,9 mm estret)
• Commutador de vídeo analògic STMAV340 (TSSOP-16)
• Regulador de tensió LM1117-3.3 (TO-263)
• 3x transistor BC817 (SOT-23)
• 3x LED blanc de 3 mm
• 2x LED difús de 3 mm de color groc
• LED vermell difús de 3 mm
• 2x LED difusos de 3 mm de color blau
• LED de 3 mm de color verd difós
• Cristall de 8 MHz (HC49-4H)
• connector femella micro USB tipus B (tingueu en compte que n’hi ha molts tipus i és possible que alguns no siguin compatibles amb els forats del disseny de la PCB; podeu ometre l’USB del tot, ja que l’USB només s’utilitza com a font d’alimentació de 5V)
• 2x connector VGA femella d'angle recte D-SUB de 15 pins (tingueu en compte que n'hi ha molts tipus i que necessiteu una versió més llarga amb pins que permetin perforar els forats a la PCB)
• Capçal de pin dret masculí de 2,54 mm de 2 pins
• 3 capçals de 2,54 mm de capçal masculí recte
• Botons de commutació tàctils 11x 6x6mm SMD / SMT
• 2x 10 uF 16V Case A 1206 condensador de tàntal
• Condensador 10x 100 nF 0805
• 2x 15 pF 1206 condensador
• Trimpot 3x 1k ohm 6mm
• Resistència 3x 10k 1206
• 4x 4k7 1206 resistència
• 3x 2k7 1206 resistència
• 2x 1k 1206 resistència
• Resistència 120x 3x 470 ohm
• Resistència 120x 3x 75 ohm
• Resistència 120x 3x 10 ohm
• tauler revestit de coure de doble cara (com a mínim 79,375x96,901 mm)
• pocs trossos de fil de coure (especialment alguna cosa amb un diàmetre petit, com 0,07 mm, pot ser útil si es repararà la pista trencada al costat dels cables del microcontrolador LQFP)

Eines:

• tallador diagonal
• alicates
• tornavís de fulla plana
• pinces
• ganivet utilitari
• dossier
• cop de puny central
• martell
• agulla petita
• Paper de vidre sec o mullat de 1000 gra
• tovalloles de paper
• serra o una altra eina que pugui tallar PCB
• Broca 4x de 0,8 mm
• Broca de 1 mm
• Broca de 3 mm
• trepant pres o eina rotativa
• persulfat de sodi
• contenidor de plàstic i eina de plàstic que es pot utilitzar per treure PCB de la solució de gravat
• cinta d’embalatge marró
• cinta aïllant
• multímetre
• estació de soldadura
• punta de soldadura cònica de punt fi
• punta de soldadura de cisell
• soldar
• flux de soldadura (he utilitzat classe RMA, gel de flux destinat al muntatge i reparació de SMT, que va venir en xeringa d'1,4 cm ^ 3)
• filferro desoldador
• impressora làser
• paper brillant
• planxa de roba
• netejador de nata
• acetona
• fregar alcohol
• fabricant permanent
• ST-LINK / V2 (o clonar-lo) + cables que el poden connectar al programari AODMoST 32 + que pot fer ús del programador

Pas 1: Exempció de responsabilitat

L’ús d’aquest dispositiu pot provocar convulsions epilèptiques o altres efectes adversos en una petita part dels usuaris del dispositiu. La construcció d’aquest dispositiu requereix l’ús d’eines moderadament perilloses i pot causar danys o danys a la propietat. Creeu i utilitzeu el dispositiu descrit al vostre propi risc

Pas 2: fabricació de PCB mitjançant el mètode de transferència de tòner

Cal imprimir la imatge mirall de F. Cu (cara frontal) i la imatge normal de B. Cu (cara posterior) en paper brillant mitjançant impressora làser (sense que hi hagi cap configuració d’estalvi de tòner activada). Les dimensions externes de les imatges impreses haurien de ser de 79,375x96,901 mm (o el més a prop possible). Retalleu el PCB a la mida de la imatge impresa; si voleu, podeu afegir uns mm a cada costat del PCB. Personalment, m'agrada fer-ho fent una fila profunda al llarg de tota la longitud d'un laminat amb un ganivet utilitzat (heu de tallar tota la longitud unes quantes vegades) i repetir el procés des de l'altre costat. Quan les files són prou profundes, el laminat sencer es trenca fàcilment per la meitat. Heu de realitzar el procés de trencar el laminat dues vegades, ja que heu de tenir la longitud i amplada adequades de la peça resultant. Es poden trencar trossos més petits de laminat amb pinzas (assegureu-vos de no ratllar massa el coure, utilitzeu una capa protectora de paper, per exemple, entre les tenalles i el PCB). Ara hauríeu de suavitzar les vores del tauler resultant amb el fitxer.

A continuació, haureu de netejar les capes de coure amb paper de vidre fi mullat i, a continuació, elimineu les partícules que deixi el paper de vidre amb un netejador per a nata (també podeu utilitzar líquid per rentar o sabó). Després, netegeu-lo amb alcohol. Després d’això, heu de tenir molta cura de no tocar coure amb els dits.

Ara és hora de tallar fulls amb imatge de mirall de F. Cu a una mida més manejable (deixar uns centímetres al voltant del rectangle extern) i posar-la a sobre de la planxa (tòner amunt). Podeu mantenir el ferro entre les cuixes, però tingueu molta precaució perquè una sola sola estigui constantment alçada i no toqui res. A continuació, col·loqueu la PCB a sobre del paper brillant (tòner net de les cares laterals) i engegueu la planxa (utilitzeu tota la potència). Al cap de poc temps, el paper s’ha d’adherir al PCB. Podeu utilitzar un tros de tela o una tovallola per empènyer el tauler contra el paper i moure una mica el paper que s’enganxa al PCB. Espereu almenys uns minuts fins que el paper canviï de color a groc. Malauradament, heu de determinar el moment adequat per aturar el procés de transferència de manera experimental, de manera que, en cas que la imatge del coure tingui una qualitat molt baixa, haureu de netejar el tòner amb acetona, sorra i rentar el tauler de nou i començar tot el procés des del principi.

Quan creieu que la transferència de tòner s'ha completat, poseu PCB amb paper a l'aigua (podeu afegir netejador de crema o líquid rentador) durant 20 minuts. A continuació, fregueu el paper del PCB. Si hi ha llocs on el tòner no s’enganxava al coure, utilitzeu un marcador permanent per substituir el tòner.

Ara cal marcar els centres de quatre espais buits a les cantonades del PCB amb un punxó. Més endavant es perforaran aquests centres i s'utilitzaran els forats resultants per alinear els dos costats del PCB.

A continuació, heu de tapar la part posterior del laminat amb cinta adhesiva marró. Barregeu aigua dolça amb persulfat de sodi i poseu PCB a la solució de gravat. Intenteu mantenir la solució a 40 ° C. Podeu posar un recipient de plàstic a sobre del radiador o d’una altra font de calor. De tant en tant barregeu la solució al contenidor. Espereu que el coure descobert es dissolgui completament. Quan estigui acabat, traieu el PCB de la solució i esbandiu-lo amb aigua. Peleu la cinta d’embalatge. Traieu el tòner amb acetona (l’eliminador d’esmalt hauria de contenir una bona quantitat). En aquest moment podeu començar a eliminar qualsevol curtcircuit amb un ganivet utilitari.

Ara, foradeu quatre forats d’alineació amb un trepant de 0,8 mm. A continuació, foradeu els forats corresponents a través del paper amb la imatge de B. Cu fent servir el mateix trepant de 0,8 mm. Quan es faci això, neteja i neteja la part posterior del PCB. A continuació, poseu el tauler a la part superior de la superfície plana (coure netejat a la part superior), tapeu-lo amb paper brillant que contingui la imatge de B. Cu (tòner cap avall) i poseu quatre trepants de 0,8 mm als forats (part rodona cap avall), per mantenir el paper i el laminat alineat. Ara haureu de tocar suaument el paper amb la punta de la planxa de roba calenta durant un breu moment, de manera que el paper i la PCB s’adhereixen entre si. A continuació, traieu els trepants, col·loqueu el ferro entre les cuixes i col·loqueu el paper amb el laminat a sobre del ferro i repetiu el procediment de transferència de tòner. Posteriorment, poseu el paper en aigua per eliminar-lo i substituïu el tòner que falti per un marcador permanent.

Ara haureu de cobrir la part frontal del PCB amb cinta d’embalatge, així com tornar-hi els forats ja foradats. A continuació, graveu la part posterior de la mateixa manera que ho heu fet anteriorment, peleu la cinta adhesiva, traieu el tòner i comenceu a buscar curtcircuits.

També heu de perforar la resta de forats del PCB. Hi ha quatre forats de 3 mm per al muntatge dels connectors VGA. Els forats d’1 mm s’utilitzen per a la resta de forats VGA, trimpots, capçaleres de pin i vias al costat del micro USB (si no feu servir USB, podeu soldar altres connectors / cables d’alimentació de 5V aquí). La resta de forats es poden fer mitjançant un trepant de 0,8 mm.

Pas 3: soldar components electrònics

Podeu començar cobrint tot el coure amb soldadura (utilitzeu la punta del cisell i realitzeu l’operació a la superfície ja coberta de flux). Si després d’aquesta operació hi ha una quantitat excessiva de soldadura en alguns punts, traieu-la amb fil de dessoldar. Si alguna pista es va dissoldre en una solució de gravat, substituïu-la per cables prims. A continuació, podeu començar a soldar altres components, tot i que us recomano que espereu amb coses altes i voluminoses per la MCU fins al final. Utilitzeu una quantitat decent de flux quan feu connexions elèctriques.

El MCU del paquet LQFP-48 és el més difícil de soldar. Comenceu per alinear-lo, soldant només un cable prop del vèrtex del paquet i, a continuació, un altre cable al costat oposat, per assegurar la MCU a la seva posició. A continuació, cobreix fileres o cables en flux i solda-les suaument a les vies de coure amb la punta del cisell. Assegureu-vos que no doblegueu els cables cap enrere, si ho feu, podeu provar de lliscar les files de cables de l'agulla i empènyer el passador cap a fora. O si realment en teniu por, col·loqueu-hi l’agulla fins i tot abans de començar a soldar. Controleu que no es realitzin curtcircuits i que es duguin a terme les connexions elèctriques; el multímetre senzill amb provador de continuïtat hauria de ser adequat (possiblement podria destruir el circuit integrat, però el meu va sobreviure a les proves). Si heu produït un curtcircuit, col·loqueu-hi un cable de dessoldatge i comenceu a escalfar-lo. Si es van danyar les pistes de coure del PCB, utilitzeu un fil molt fi per substituir-lo. És possible soldar filferro directament als cables de LQFP amb punta cònica de punt fi. Ho vaig fer poques vegades, sobretot perquè vaig danyar les pistes en desoldar MCU que estava més enllà de qualsevol esperança després del primer intent de soldar-lo (es pot fer punxant pins amb agulla). Desitjo sincerament que ho encertaràs la primera vegada.

La resta d’IC són similars i s’han de soldar de la mateixa manera, però tenen una quantitat menor de contactes més grans, de manera que no haurien de suposar un gran repte. LM1117 té una pestanya gran que s’hauria de soldar amb el coure, però és difícil escalfar-la adequadament amb un soldador normal, de manera que si el fixeu al PCB i cobriu els laterals amb una mica de soldadura, n’hi hauria prou.

Cal soldar alguns components THT des dels dos costats del tauler. En cas de trimpots i LED, és força senzill. Quan soldeu les capçaleres dels pins, feu lliscar el plàstic més amunt del que hauria de ser abans d’aquesta operació, després soldeu tots els pins dels dos costats i, a continuació, feu lliscar el plàstic cap a la posició original. Quan soldeu el cristall de quars, al primer posicionar-lo més amunt del necessari, soldeu els cables de tots dos costats i, a continuació, escalfeu-los de sota, empenyeu el cristall cap avall. Tingueu en compte que també vaig embolicar una caixa de vidre amb filferro i després vaig soldar filferro a terra (el gran farciment de coure que hi ha a l’esquerra i que fa baixar el cristall). Abans de soldar parts del connector VGA que van a forats de 3 mm, heu soldat alguns cables al coure per ambdós costats per assegurar-me que les dues capes de coure estiguessin connectades i només llavors vaig soldar cables de protecció. Es poden fabricar vies col·locant filferro més gran dins del forat (per exemple, la longitud no utilitzada del cable del component THT), soldant-lo des dels dos costats del PCB i tallant la part innecessària.

Quan soldeu el connector USB, podeu utilitzar punta cònica de punt fi per als cables petits.

Quan creieu que ho heu soldat tot, heu de tornar a comprovar que no hi ha curtcircuits ni connexions defectuoses.

Pas 4: Programació del microcontrolador STM32

Per desenvolupar el firmware AODMoST 32 he utilitzat System Workbench per a STM32 (versió Linux), que utilitza OpenOCD per programar microcontroladors. Podeu trobar instruccions detallades sobre com importar aquest projecte a SW4STM32 dins del fitxer sw4stm32_configuration_1.00.pdf.

També podeu utilitzar la utilitat ST-LINK (STSW-LINK004). He provat la versió de Windows i ha funcionat bé amb aodmost_32_1.00.bin

He utilitzat un clon barat de ST-LINK / V2 com a programador, cosa que no és ideal, però ha funcionat. Per programar MCU necessitava alimentar AODMoST 32 des del port USB i connectar 3 cables jumper amb connectors femella de 2,54 mm al programador d’una banda i el port SW-DP d’AODMoST 32 a l’altra. Cal connectar GND, SWCLK i SWDIO. Quan programeu, assegureu-vos que el programari estigui configurat per dur a terme el restabliment del sistema de programari.

Els fitxers aodmost_32_1.00.bin i aodmost_32_1.00.elf necessaris per programar l'MCU es troben dins de l'arxiu aodmost_32_all_files_1.00.zip.

La memòria flash de l'MCU hauria d'estar buida abans de programar-se, en cas contrari, algunes dades antigues que quedin en els darrers 4 kB podrien interferir amb el desament i la càrrega de la configuració.

Pas 5: ús d'AODMoST 32

Ara podeu connectar la targeta gràfica o la consola de videojocs a la VGA IN, connectar la pantalla 3D a VGA OUT i la font d'alimentació de 5V a micro USB. Quan s’alimenta AODMoST 32, espera el senyal de vídeo (i la detecció de la polarització dels impulsos de sincronització). Està senyalitzat per un LED vermell SENYAL que no s’encén. També s’han d’encendre els LED blaus constantment. Si parpellegen, vol dir que alguna cosa no funciona amb el cristall HSE de 8 MHz. Durant aquest temps, podeu prémer els botons per comprovar si estan connectats correctament. Si s’està prement almenys un botó, els LED grocs s’encenen. Quan es premen dos o més botons, també s’encenen LEDs blancs. Quan es detecta un senyal de vídeo, comença la seqüència d'inici. Consisteix en il·luminar cada segon LED seguit (0b10101010) durant 300 ms, i després s’encenen altres quatre LED durant 300 ms (0b01010101). S'ha fet, de manera que podeu comprovar que els LED estan connectats correctament a l'MCU.

El dispositiu té 4 modes de funcionament. Per defecte comença en MODE 0: VIDEO PASS-THROUGH. També hi ha el MODE 1: TOP - INFERIOR, MODE 2: side by side i mode 3: objectes flotants lliures. Hi ha 6 pàgines de configuració. Els que tenen els números 0 i 3 contenen paràmetres de freqüència / període, taxa d’oclusió, objectes activats / desactivats, etc. Les pàgines 1 i 4 contenen paràmetres de posició, mentre que les pàgines 2 i 5 contenen paràmetres de mida. En prémer els botons MODE + PAGE es restauren els paràmetres predeterminats en tots els modes. També hi ha opcions per canviar les formes dels objectes, introduir patrons de màscares i aleatoritzar alguns paràmetres. Podeu obtenir més informació sobre la configuració d’AODMoST 32 a manual_1.00.pdf

Una possible font de contingut 3D en format Top - Bottom o Side by Side són els jocs d 'ordinador. Si utilitzeu la targeta de vídeo GeForce, molts jocs d’aquesta llista es poden modificar per sortir en format compatible. Bàsicament, heu d’utilitzar modificacions / correccions basades en 3DMigoto, que us permeten enviar SBS / TB 3D a qualsevol pantalla després de descomentar “run = CustomShader3DVision2SBS” al fitxer de configuració de modificació / correcció “d3dx.ini”. Per tenir una bona qualitat d'imatge, també heu de desactivar el color 3D Vision Discover als controladors NVIDIA. Heu de canviar "StereoAnaglyphType" a "0" a "HKLM / SOFTWARE / WOW6432Node / NVIDIA Corporation / Global / Stereo3D \". Podeu llegir més sobre això aquí.

En les noves versions dels controladors Nvidia, heu de bloquejar la clau del registre. Per obrir l'Editor del Registre, premeu WIN + R i, a continuació, escriviu regedit i premeu ENTRAR. Per bloquejar una clau, caldrà que feu clic dret sobre ella, que seleccioneu Permisos, Avançat, Desactiva l'herència, que confirmeu la desactivació de l'herència, que torneu a la finestra Permisos i, finalment, marqueu les caselles Denega per a tots els usuaris i grups que es puguin marcar i confirmeu-la amb un feu clic al botó D'acord. Tingueu en compte que també pot ser necessari canviar els valors de "LeftAnaglyphFilter" "RightAnaglyphFilter". Si voleu fer canvis, heu de desbloquejar la clau del registre desmarcant aquestes caselles de denegació o activant l'herència. Si teniu problemes amb l’activació de 3D Vision en primer lloc, perquè l’assistent de configuració del tauler de control de NVIDIA està fallant, heu de canviar “StereoVisionConfirmed” a “1” a “HKLM / SOFTWARE / WOW6432Node / NVIDIA Corporation / Global / Stereo3D \”. Això habilitarà 3D Vision en mode Discover. Malauradament, Nvidia va deixar de ser compatible amb 3D Vision, de manera que la versió més recent del controlador que es pot utilitzar és la 425.31, però si realment voleu utilitzar una versió més recent, podeu provar-ho.

Hi ha altres maneres d’obtenir jocs en 3D. Podeu provar SuperDepth3D, un ombrejat posterior al procés ReShade. GZ3Doom (ViveDoom) admet nativament el 3D i es pot reproduir sense cap programari especial. Les versions de Windows de Rise of the Tomb Raider i Shadow of the Tomb Raider tenen suport natiu per Side by Side 3D.

Alternativament, també podeu utilitzar Xbox 360, que admet la sortida VGA i disposa d’alguns jocs que admeten 3D en Top - Botom o Side by Side. Aquí podeu trobar una llista de jocs de Xbox 360 que admeten 3D (encara que hi ha alguns errors en aquesta llista, per exemple, una còpia de Halo: Combat Evolved Anniversary que he provat no admet Top-Bottom, ni SBS).

Per descomptat, també podeu trobar pel·lícules en format Top - Bottom o Side by Side i reproduir-les en una gran varietat de maquinari.

A la galeria podeu trobar els següents jocs:

• Avatar de James Cameron: The Game, SBS, Xbox 360
• Gears of War 3, SBS, Xbox 360
• The Witcher 3: Wild Hunt, TB, PC
• Rise of the Tomb Raider, SBS (el dispositiu està configurat en MODE 3: OBJECTES FLOTANTS GRATU)TS), PC

Pas 6: Visió general del disseny

El senyal VGA té 3 colors components: vermell, verd i blau. Cadascun d’ells s’envia a través d’un cable separat, amb intensitat de color component codificada en un nivell de voltatge que pot variar entre 0V i 0,7V. AODMoST 32 dibuixa objectes (superposició) substituint el senyal de color generat per la targeta de vídeo per un nivell de tensió proporcionat pels transistors Q1-Q3 en configuració de seguidor d'emissor, que converteixen la impedància de la tensió en una resistència 2k7 - divisor de tensió 1k trimpot. El canvi de senyals es realitza mitjançant el multiplexor / demultiplexor analògic STMAV340.

El temporitzador d’aquest canvi es manté mitjançant un temporitzador de control avançat (TIM1) de l’MCU, que utilitza els quatre registres de comparació per conduir les sortides. Després, l'estat d'aquestes sortides es processa mitjançant 3 portes NAND ràpides. Funciona així: Comptador de temporitzadors de reinici de pols HSync. Compareu 1 Registre de controls quan comenceu a dibuixar el primer objecte en una línia, Compareu 2 Registre quan l’aturareu. Compareu 3 controls de registre quan comenceu a dibuixar el segon objecte en una línia, compareu 4 registreu quan l’aturareu. Quan es necessita un tercer objecte, es tornen a utilitzar els registres de comparació 1 i 2. Les portes NAND es connecten de manera que envien senyal al multiplexor que substitueix el vídeo original, quan un parell de canals Compare li indica que el dibuix d'objectes ha començat, però encara no està acabat.

Els polsos de sincronització horitzontal i vertical varien en el nivell de voltatge entre 0V i 5V i els cables que els porten es connecten directament als pins d'interrupció tolerants de 5V STM32F103C8T6 configurats com a entrades d'alta impedància.

El dispositiu consumeix aproximadament 75 mA.