Raspberry Pi 5 đánh dấu một bước tiến vượt bậc về sức mạnh xử lý, nhưng ban đầu, nó lại thiếu đi khả năng hỗ trợ chế độ xuất video xen kẽ (interlaced video output) vốn có trên các phiên bản tiền nhiệm. Đây là một hạn chế đáng kể đối với những người dùng mong muốn kết nối thiết bị này với các màn hình cũ như TV CRT, vốn rất phổ biến trong cộng đồng chơi game retro hoặc sử dụng cho mục đích đa phương tiện. Tin vui là vấn đề này hiện đã được khắc phục hoàn toàn.
Nguyên bản, Giao diện Song song Hiển thị (Display Parallel Interface – DPI) của Raspberry Pi 5 không thể xử lý loại tín hiệu video xen kẽ. Điều này đồng nghĩa với việc nó không thể gửi tín hiệu RGB độ phân giải đầy đủ tới TV CRT, một tính năng thiết yếu cho những ai muốn sử dụng Raspberry Pi 5 để chơi game cổ điển hoặc thưởng thức nội dung đa phương tiện trên các màn hình truyền thống. Tuy nhiên, một bản cập nhật phần mềm gần đây đã giải quyết triệt để vấn đề này, cho phép Raspberry Pi 5 giờ đây có thể xuất video xen kẽ một cách ổn định.
Khắc Phục Hạn Chế Video Interlaced: Vai Trò Quan Trọng Của Khối PIO
Phần cốt lõi của giải pháp nằm ở việc tận dụng khối Đầu vào/Đầu ra Lập trình được (Programmable Input/Output – PIO) của Raspberry Pi, một thành phần cũng được tìm thấy trong các bộ vi điều khiển RP2040 và RP2350. Khả năng của PIO trong việc tạo ra các tín hiệu thời gian thực một cách chính xác là chìa khóa để vượt qua những thách thức liên quan đến việc tạo ra video xen kẽ. Đây là một minh chứng rõ ràng cho sự linh hoạt và mạnh mẽ của kiến trúc Raspberry Pi.
Ba Thay Đổi Phần Mềm Cốt Lõi Để Kích Hoạt Tính Năng Video Interlaced
Để khắc phục việc video xen kẽ không được hỗ trợ, đội ngũ Raspberry Pi đã phải thực hiện ba thay đổi phần mềm quan trọng:
1. Điều chỉnh DPI để xuất dữ liệu trường (field data)
Đầu tiên, đội ngũ đã điều chỉnh DPI để xuất dữ liệu trường (tức là các dòng chẵn hoặc lẻ của một khung hình) thay vì xuất toàn bộ khung hình. Họ thực hiện điều này bằng cách thay đổi một địa chỉ và tăng gấp đôi khoảng cách dòng (line stride) trong cài đặt DPI. Đồng thời, một ngắt (interrupt) cũng được thiết lập để xen kẽ giữa các trường chẵn và lẻ với tốc độ 50 hoặc 60 lần mỗi giây, đảm bảo sự chuyển đổi mượt mà.
Bộ khởi động Raspberry Pi 5 CanaKit, hiển thị bo mạch chủ và các linh kiện cần thiết cho việc triển khai dự án, bao gồm cả các giải pháp video mới
2. Điều chỉnh thời gian chính xác cho các trường (field)
Tiếp theo, đội ngũ Raspberry Pi cần thực hiện các điều chỉnh thời gian để đảm bảo các trường được sắp xếp đúng cách. Họ đã thay đổi cài đặt của thiết bị ngoại vi DPI khi cần thiết, thêm một dòng trống bổ sung sau mỗi trường trên cùng (top field) và trước mỗi trường dưới cùng (bottom field). Việc điều chỉnh thời gian cẩn thận này là rất cần thiết để hiển thị tín hiệu xen kẽ một cách chính xác và không bị lỗi.
3. Tạo xung đồng bộ phức tạp (VSync)
Thách thức thứ ba và cũng là khó khăn nhất là tạo ra các xung đồng bộ phù hợp. DPI của RP1 không thể tạo ra các xung đồng bộ dọc (Vertical Sync – VSync) bắt đầu ở giữa một dòng, điều cần thiết cho video xen kẽ. Để giải quyết vấn đề này, đội ngũ đã tận dụng tối đa các tính năng của PIO. PIO được lập trình để theo dõi các tín hiệu đồng bộ ngang (Horizontal Sync – HSync) và bật dữ liệu (Data Enable – DE) của DPI.
Hai trong bốn máy trạng thái (state machines) của PIO đã được dành riêng cho nhiệm vụ này. Một máy hoạt động như một bộ hẹn giờ tạo ra các ngắt ở đầu và giữa mỗi dòng, trong khi máy còn lại phát hiện khi khoảng thời gian làm trống dọc (vertical blanking interval) bắt đầu, đếm nửa dòng để xác định khi xung VSync nên xuất hiện, và kiểm tra pha trường chính xác đang được sử dụng với tín hiệu DE.
Những Giới Hạn Cần Lưu Ý Khi Sử Dụng
Mặc dù giải pháp này hoạt động tốt, nhưng vẫn có một số giới hạn cần xem xét. Tín hiệu DE yêu cầu đầu ra trên chân GPIO1, bất kể cách nó đang được sử dụng. Ngoài ra, PIO không hoạt động đồng bộ hoàn toàn với xung nhịp DPI, điều này có thể gây ra sự biến đổi thời gian lên đến khoảng năm nano giây trong đầu ra VSync. Con số này nghe có vẻ nhỏ và sẽ không phải là vấn đề đối với TV độ nét tiêu chuẩn, nhưng không có gì ngạc nhiên khi nó sẽ là một vấn đề ở độ phân giải cao hơn. Việc sửa lỗi đồng bộ cũng chiếm nhiều bộ nhớ lệnh, do đó hạn chế PIO được sử dụng cho các tác vụ khác cùng lúc.
Yêu Cầu Phần Cứng Và Phần Mềm Để Triển Khai Tính Năng
Để kích hoạt tính năng này, bạn sẽ cần một số thiết lập phần cứng và phần mềm nhất định. Bạn cần một bo mạch Raspberry Pi 5, một HAT (Hardware Attached on Top) hỗ trợ, và một màn hình VGA hoạt động ở tần số quét 50Hz (nếu sử dụng cho các màn hình cũ). Về mặt phần mềm, hãy đảm bảo 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 ảnh hưởng đến việc sử dụng I2C/DDC trên các chân đó. Nếu bạn có các HAT khác, bạn có thể cần tạo các lớp phủ tùy chỉnh (custom overlays) để sử dụng đầu ra DE trên GPIO1 một cách an toàn.
Raspberry Pi 5 cũng đã thêm hỗ trợ đồng bộ tổng hợp (composite sync), và hầu hết các HAT SCART hiện có đã tích hợp mạch cần thiết để tạo đồng bộ tổng hợp, nhưng PIO của Raspberry Pi cũng có thể tạo tín hiệu này. Để giữ cho phần mềm đơn giản, tính năng này không được bao gồm trong trình điều khiển chính; thay vào đó, nó yêu cầu một chương trình PIO riêng và có thể cần một số thay đổi phần cứng.
Kết Luận
Việc Raspberry Pi 5 chính thức hỗ trợ xuất video xen kẽ là một tin tức tuyệt vời, đặc biệt đối với cộng đồng những người đam mê công nghệ retro và muốn tận dụng tối đa bo mạch mạnh mẽ này với các thiết bị hiển thị cũ. Nhờ những nỗ lực nghiên cứu và phát triển không ngừng của đội ngũ Raspberry Pi, giờ đây người dùng có thể dễ dàng kết nối Pi 5 với TV CRT hoặc màn hình VGA, mở ra nhiều cơ hội mới cho các dự án game retro, trung tâm đa phương tiện, và nhiều ứng dụng sáng tạo khác. Hãy cập nhật phần mềm của bạn và bắt đầu trải nghiệm tính năng độc đáo này trên Raspberry Pi 5 ngay hôm nay! Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc kinh nghiệm nào muốn chia sẻ, đừng ngần ngại để lại bình luận bên dưới nhé.
Nguồn tham khảo: Raspberry Pi
