من RichDad هستم و حدود 30 ساله کار طراحی الکترونیک انجام میدم, بعضی وقتها زمانم را تو شبکه های اجتماعی میگذرونم و سعی میکنم پاسخ برخی از افراد را در حوزه های فنی بدم, یه موضوعی که مدت زیادی هست بهش فکر میکنم محدودیت نوع نگاه طراحان تازه کار حوزه الکترونیک جهت استفاده از پتانسیل های موجود در جهان و تکنولوژی های خاص جهت استفاده در پروژه هاشون هست, فکر کنم بهترین حالتی که میتونم منظورم را برسونم زدن یک مثال اجرایی و درگیر کردن ذهن طراحان به این موضوع مهمه و البته ترجیح دادم این معرفی را از بستر این رسانه انجام بدم.
چطوره اولش یکم سوال جواب کنیم با هم، تا ببینم اصلا قراره در مورد چی حرف بزنیم:
من: یه آیفون صوتی قدیمی داریم به نظرتون چه جوری میشه تبدیلش کنیم به آیفون تصویری؟
شما: دوست دارین کارآییش مثل کدوم مدل توی بازار باشه؟
من: از همین مدل ساده‌ها که همه برندها دارن، مثل این:
شما: خوب این که کاری نداره یه دونه دوربین OV7670 میذاریم یه TFT-LCD رنگی چهار اینچی با یه دونه STM32F429ZI و تمام ! بعدش این مدار رو به آیفون صوتی قدیمیتون اضافه میکنیم به همین راحتی ?
من: واقعاً، چه خوب!
میشه یکمی حساب کتاب کنیم، حداقل ببینیم چقدر حافظه و پردازش نیاز هست؟ آخه من هم بلدم با میکروکنترلر کار کنم، ARM هم بلدم.
بریم سراغ محاسبه مقدار RAM مورد نیاز.
حداقل مقدار حافظه RAM برای نمایش تصویر بر روی LCD برابر است با:
تعداد پیکسل های عرض تصویر* تعداد پیکسل های ارتفاع تصویر* تعداد بایت اطلاعات به ازای هر پیکسل
RAM≥? Width*Height*Byte Per Pixel
256KByte≥?480*272*2Byte=261120 Byte
=>RAM< Width*Height*Byte Per Pixel
اگر بقیه مسائل فنی را هم در نظر نگیریم، مقدار حافظه RAM پردازنده کمتر از مقداری شد که در عمل لازم داریم ! چه کنیم ؟
شما: خوب حافظه خارجی میگذاریم
من: خوب، با این کار شاید بشه تصویر رو نشون داد، ولی منوهای تنظیمات چی میشه؟
و اصلاً آیا میشه واسه OV7670 از درب ساختمون تا داخل خونه سیم کشی کرد؟
تازه با این میکروکنترلر و رم خارجی سایز برد مدارچاپی چقدر میشه؟
برد چند لایه میشه؟
قمیت نهایی چقدر میشه؟
باز هم من: ببینم تا حالا بردهایی که داخل این درب بازکن تصویری های معمولی هست را دیدید؟!
موافقید چند مدل مدار داخلی بخش نمایش تصویر این آیفون‌ها رو با هم ببینیم؟
شما : (البته احتمالا):
من: فقط همین! یک پردازنده و چندتا آی سی تغذیه و یک مشت خازن و مقاومت روی برد دولایه!
اما به نظر کاری که انجام میده خیلی بیشتر از کاری هست که شما میخواستید با OV7670 و یه پردزانده شناخته شده انجام بدین !!!
شما: پس داستان چی هست!؟
قبل از اینکه بریم و پرده از یه سری اسرار بازار درب بازکن‌های تصویری در دنیا برداریم، بازاری که هنوز غول‌هایی مثل سامسونگ و پاناسونیک بیخیالش نشدن (صرفا جهت اطلاع: سالانه بیش از 400 میلیارد تومن فروش آیفون تصویری داریم توی کشور عزیز خودمون!). بیایید با هم ببینیم این مدار به این سادگی که عکسش را بالاتر گذاشتیم چه کاری میکنه و ما با چه پردازنده‌هایی نمیتونیم! این کار رو انجام بدیم و چرا؟
این دوست کوچولوی ما (پردازنده هایی که روی بردهای اینچنینی استفاده میشند) سیگنال آنالوگ تصویر رو میگیره و اون رو روی TFT-LCD در سایزهای مختلف نشون میده و میتونه همزمان علاوه بر نشون دادن تصویر دوربین به صورت بلادرنگ، یک یا چند منو هم نشون بده برای تنظیمات، که اسمش هست On-Screen Display یا به اختصار OSD.
حالا یکی یکی بخش های مختلف را با محاسباتش با هم میریم جلو:
تصویر آنالوگ چی هست و چرا تصویر آنالوگ؟
اول چرا؟ چون کل اطلاعات تصویر روی یک جفت سیم استخونی معمولی منتقل میشه و تا چند صد متر هم میشه منتقلش کرد!!!
از اون طرف دوربین‌های دیجیتال معمولا 24 پایه دارن و سیگنالشون رو بیشتر از چند ده سانت نمیشه سیم کشی کرد!
تصویر آنالوگ با یه مدل مدولاسیون تمام اطلاعات مربوط به فریم و پیکسل و حتی اطلاعات اضافه‌تری مثل همون تلتکست (البته در تلوزیون) را روی یک خط منتقل میکنه!
سیگنال تصویرآنالوگ تاریخچه مفصل و البته زیبایی داره که اگه مجالی بود، توی یه مقاله جدا مفصل در موردش صحبت میکنیم. فعلا بدونید که سه تا استاندارد داره: PAL، NTSC، SECOM که متداولترینشون در حال حاضرPAL هست و بعدش NTSC.
هر فریم تصویر PAL شامل دو تا فیلد Field هست، فیلد زوج Odd و فیلد فرد Even که مجموع این دو فیلد با هم شامل 625 خط میشه:
و هر خط تصویر رنگی شکلش اینجوری هست:
اگه دقت کنید هر خط شامل سه قسمت میشه: Horizontal Sync Pulse، Color Burst و قسمت سوم که اطلاعات پیکسل‌های خط هست.
فرکانس اطلاعات این خط در سیستم PAL مقدار 4.43361875 مگاهرتز هست پس برای آوردنش توی دنیای دیجیتال طبق قضیه‌ی نایکویست نیاز به نمونه برداری با فرکانس حداقل 8.8 مگاسمپل در ثانیه داریم که البته اگه تمهیدات دنیای واقعی رو بخوایم در نظر بگیریم حداقل 24 مگاسمپل در ثانیه باید نمونه برداری کنیم تا اطلاعات تصویر از دست نره و قابل نمایش باشه !!!
این یعنی اینکه مبدل آنالوگ به دیجیتال میکروکنترلر باید بتونه با نرخ نمونه برداری گفته شده، تبدیل انجام بده.
خوب پس همینجا متوجه میشیم که باید از خیر هرچی میکروکنترلر که تا الان میشناختیم واسه این کار بگذریم!!!
پس راه حل چیه؟
نظرتون چیه شما برید در مورد سیگنال آنالوگ تصویر و نحوه تبدیلش به دیجیتال یه کم جست و جو کنید و ما هم فرصت کنیم قسمت بعد رو بنویسم و راه‌های ممکن رو بگیم؟
منبع:سیسوگ
