Raspberry Pi 5 đánh dấu một bước tiến lớn về sức mạnh xử lý, nhưng ban đầu lại thiếu khả năng hỗ trợ chế độ xuất video xen kẽ (interlaced video) vốn có trên các phiên bản trước. Điều này gây ra không ít trở ngại cho những người dùng muốn kết nối Pi 5 với TV CRT cũ để trải nghiệm game cổ điển hoặc xây dựng trung tâm đa phương tiện. Tin vui là vấn đề này đã được khắc phục hoàn toàn thông qua một bản cập nhật phần mềm gần đây, mở ra nhiều khả năng mới cho cộng đồng người dùng Raspberry Pi 5.
Cơ Chế Khắc Phục Lỗ Hổng Hỗ Trợ Video Xen Kẽ
Ban đầu, Giao diện song song màn hình (Display Parallel Interface – DPI) của Raspberry Pi 5 không thể xử lý loại video xen kẽ, khiến thiết bị không thể gửi tín hiệu RGB độ phân giải đầy đủ đến TV CRT. Để giải quyết thách thức này, giải pháp cốt lõi được nhóm phát triển Raspberry Pi triển khai là tận dụng khối Programmable Input/Output (PIO). PIO là một khối ngoại vi mạnh mẽ, cũng được tìm thấy trong các vi điều khiển RP2040 và RP2350, có khả năng tạo ra các tín hiệu thời gian thực một cách linh hoạt và chính xác. Khả năng này của PIO đóng vai trò then chốt trong việc khắc phục các vấn đề liên quan đến việc tạo tín hiệu video xen kẽ, vốn đòi hỏi sự đồng bộ và định thời rất khắt khe.
Ba Thay Đổi Phần Mềm Trọng Yếu Từ Nhóm Raspberry Pi
Để bổ sung hỗ trợ video xen kẽ, nhóm Raspberry Pi đã phải thực hiện ba thay đổi phần mềm quan trọng:
1. Điều Chỉnh Giao Tiếp Song Song Màn Hình (DPI)
Thay đổi đầu tiên là điều chỉnh DPI để nó có thể xuất dữ liệu trường (field data – tức là các dòng chẵn hoặc lẻ của một khung hình) thay vì toàn bộ khung hình như trước. Điều này được thực hiện bằng cách thay đổi địa chỉ bộ nhớ và tăng gấp đôi line stride trong cài đặt DPI. Đồng thời, một cơ chế ngắt cũng được thiết lập để luân phiên giữa các trường chẵn và lẻ ở tốc độ 50 hoặc 60 lần mỗi giây, đảm bảo việc tái tạo đúng tín hiệu xen kẽ.
2. Điều Chỉnh Thời Gian Chuẩn Xác
Để đảm bảo các trường được sắp xếp chính xác và hiển thị đúng cách, nhóm Raspberry Pi đã thực hiện các điều chỉnh thời gian chi tiết. Họ thay đổi cài đặt của ngoại vi DPI khi cần thiết, đặc biệt là việc thêm một dòng trống (blank line) bổ sung sau mỗi trường trên (top field) và trước mỗi trường dưới (bottom field). Sự điều chỉnh thời gian cẩn thận này là yếu tố thiết yếu để tín hiệu xen kẽ được hiển thị một cách chuẩn xác trên màn hình.
3. Tạo Xung Đồng Bộ Hóa Đáng Tin Cậy (VSync) Bằng PIO
Thách thức khó khăn nhất là tạo ra các xung đồng bộ hóa chính xác. DPI của RP1 không thể tạo ra xung đồng bộ hóa dọc (VSync) bắt đầu từ giữa một dòng, điều cần thiết cho video xen kẽ. Để giải quyết vấn đề này, nhóm phát triển đã tận dụng tối đa các tính năng của PIO. PIO được lập trình để giám sát tín hiệu đồng bộ hóa ngang (HSync) và tín hiệu kích hoạt dữ liệu (DE) của DPI.
Bộ khởi động Raspberry Pi 5 CanaKit cùng các linh kiện đi kèm
Nhóm đã dành hai trong số bốn máy trạng thái (state machines) của PIO cho nhiệm vụ này. Một máy hoạt động như một bộ đếm thời gian, tạo ra các ngắt ở đầu và giữa mỗi dòng. Máy trạng thái còn lại phát hiện khi khoảng trống dọc (vertical blanking interval) bắt đầu, đếm nửa dòng để xác định thời điểm xung VSync cần xuất hiện, và kiểm tra rằng pha trường chính xác đang được sử dụng cùng với tín hiệu DE.
Hạn Chế và Yêu Cầu Cần Lưu Ý
Mặc dù giải pháp này hoạt động hiệu quả, vẫn có một số hạn chế cần xem xét. Tín hiệu DE yêu cầu đầu ra trên chân GPIO1, bất kể nó được sử dụng cho mục đích gì khác. Ngoài ra, PIO không hoạt động đồng bộ hoàn toàn với xung nhịp DPI, điều này có thể gây ra sai lệch thời gian khoảng năm nanosecond trong đầu ra VSync. Mức sai lệch này không phải là vấn đề đối với TV tiêu chuẩn, nhưng có thể gây ra lỗi ở độ phân giải cao hơn. Việc khắc phục đồng bộ hóa cũng tiêu tốn một lượng đáng kể bộ nhớ lệnh của PIO, hạn chế khả năng sử dụng PIO cho các tác vụ khác cùng lúc.
Để vận hành tính năng này, người dùng cần có một số thiết lập phần cứng và phần mềm cụ thể. Bạn sẽ cần một Raspberry Pi 5, một HAT phù hợp (ví dụ: SCART RGB Arcade HAT), và một màn hình VGA hoạt động ở tần số quét 50Hz. Về phần mềm, hãy đảm bảo rằng bạn đã cập nhật lên phiên bản Raspberry Pi OS mới nhất. Theo mặc định, cấu hình sử dụng GPIO0 cho DPICLK và GPIO1 cho DE, điều này có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng I2C/DDC trên các chân đó. Nếu bạn sử dụng các HAT khác, có thể cần tạo các lớp phủ (custom overlays) tùy chỉnh để sử dụng đầu ra DE trên GPIO1 một cách an toàn.
Ngoài ra, Raspberry Pi 5 cũng đã bổ sung hỗ trợ đồng bộ tổng hợp (composite sync). Hầu hết các SCART HAT hiện có đều đã tích hợp mạch cần thiết để tạo tín hiệu này, nhưng PIO của Raspberry Pi cũng có khả năng tạo ra tín hiệu đồng bộ tổng hợp. Để giữ cho phần mềm đơn giản, tính năng này hiện không được tích hợp vào trình điều khiển chính mà yêu cầu một chương trình PIO riêng biệt và có thể cần một số thay đổi phần cứng.
Kết Luận
Việc Raspberry Pi 5 nay đã hỗ trợ xuất video xen kẽ là một tin tức tuyệt vời, đặc biệt đối với những người đam mê công nghệ retro và mong muốn tận dụng tối đa tiềm năng của thiết bị này. Nhờ nỗ lực kỹ thuật sáng tạo của đội ngũ Raspberry Pi trong việc tận dụng PIO và điều chỉnh phần mềm, Pi 5 giờ đây có thể kết nối liền mạch với các màn hình CRT truyền thống, mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của nó. Tính năng này không chỉ khẳng định cam kết của Raspberry Pi trong việc nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn minh chứng cho sự linh hoạt và khả năng tùy biến mạnh mẽ của nền tảng này.
Hãy cập nhật Raspberry Pi OS của bạn ngay hôm nay để trải nghiệm tính năng mới này và khám phá những khả năng không giới hạn mà Raspberry Pi 5 mang lại. Đừng ngần ngại chia sẻ kinh nghiệm của bạn hoặc tham khảo thêm các hướng dẫn chi tiết về Raspberry Pi trên thuthuattonghop.net!
Tài liệu tham khảo:
