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Informationen und Projekte Rund um die Mikrocontroller-Programmierung
von myAVR (ATmega8), STM32 (Cortex-M3/4) und Raspberry Pi (ARM11)

Der Autor

Christian KrügerChristian Krüger, ursprünglich aus dem Altenburger Land stammend, wohnt heute in Nürnberg. Nach seinem Studium der Informations­technik an der West­sächsischen Hochschule in Zwickau, ist er heute Software Entwickler für ein­gebettete Systeme. Seine Berufung fand er im Dienst für seine Kollegen als Teamleiter bei ISCUE.

Die größte Leidenschaft Christians ist es, die Schönheit unserer Welt einzufangen und weiter­zuerzählen. Dies gelingt ihm mit Hilfe seiner Kamera. Seine Fotos und Videos sind auf Instagram und seiner Webseite zu betrachten.

Für seine Zukunft freut sich Christian auf erinnerungs­würdige Reisen, begeisterungs­fähige Menschen und viele neue Erfahrungen.

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Hardware Guide

HDMI-zu-VGA

Der Raspberry Pi kann entweder auf analogem oder digitalem Wege an einen Monitor angeschlossen werden. Auf der analogen Seite stehen dazu ein Composite Video-Ausgang, welcher wahlweise PAL oder NTSC ausgibt, sowie ein analoger Audioausgang zur Verfügung. Mehr dazu auf der Seite PAL-Display. Für die digitale Bild- und Tonausgabe ist ein HDMI-Anschluss vorgesehen.

Nun ist es so, dass das Composite Signal für ältere Fernseher oder kleine Displays eine ausreichende Bildauflösung transportiert. Für das richtige Arbeiten mit dem Raspberry Pi ist dieser Anschluss dennoch ungeeignet. Texte sind schlecht lesbar, es lassen sich kaum Bildinhalte darstellen. Aus diesem Grund dürften die meisten Displays an den HDMI-Anschluss verwendet werden. HDMI ist ein rein digitales Signal, welches auch hohe Auflösungen transportieren kann. Der Standard ist vergleichsweise jung und hat vorwiegend mit dem Einzug von HD-Fernsehern an Verbreitung gewonnen.

Ein Fernseher oder Monitor mit HDMI-Anschluss kann direkt an den Raspberry Pi angeschlossen werden. Das System sollte die zur Verfügung stehende Auflösung beim Start automatisch erkennen, in der Regel 1920 x 1080 Pixel. Auch Displays mit einem DVI-Anschluss können angeschlossen werden. Dafür ist jedoch ein passiver Adapter notwendig, der die entsprechenden Adernpaare zuordnet. Audio kann über DVI, im Gegensatz zu HDMI, nicht übertragen werden.

Allerdings ist es vor allem bei älteren Monitoren so, dass diese keinen HDMI bzw. DVI Anschluss haben, sondern lediglich einen analogen VGA-Eingang. Und gerade beim Raspberry Pi dürfte man nicht immer den neuesten Monitor verwenden wollen. VGA-Monitore sind dagegen in großen Massen verfügbar und können auch häufig vom Schrott geborgen werden. Meist versagen sie den Dienst, da die Elektrolytkondensator am Ende ihrer Lebenszeit sind. So lassen sich alte Monitore durch das Einlöten einiger weniger neuer Bauteile zu neuem Leben erwecken. Hinweis: Solche Reparaturen sollte man nur fachkundigen Leuten überlassen. Vor allem ältere Monitore enthalten neben einem 230 V-Netzteil auch Hochspannungsbauteile, die bei unsachgemäßer Nutzung zu schweren Verletzungen oder dem Tod führen können!

Um nun aber den guten alten VGA-Monitor am Raspberry Pi zu verwenden, benötigt man einen entsprechenden Anschluss. Es gibt zwar PAL-zu-VGA Adapter, da PAL aber auf relativ geringe analoge Auflösungen begrenzt ist, führt diese Variante zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Die Alternative sind HDMI-zu-VGA-Adapter. HDMI selbst überträgt im Gegensatz zu DVI-I kein analoges Signal. Entsprechende Adapter müssen daher aktiv das digitale Signal in ein analoges umwandeln. Dafür benötigen sie eine Betriebsspannung, die alternativ aus der 5 V-Spannungsversorgung des HDMI-Anschlusses oder einem externen Netzteil stammt. Erstere Variante findet vorwiegend bei Adaptern, welche im Kabel integriert sind, letztere bei externen Konverterboxen, Anwendung.

HDMI auf VGA mit Audio Adapter Kabel

Allerdings ist die Verwendung von HDMI-zu-VGA-Adaptern nicht ganz unproblematisch. Zunächst besteht das Problem, dass ein solcher Adapter keine EDID-Informationen des angeschlossenen Monitors an den Raspberry Pi zurücksenden kann. Somit ist es dem Linux-Betriebssystem unmöglich, die korrekte Auflösung für die HDMI-Bildausgabe festzulegen. Entsprechende Einstellungen müssen in der Datei /boot/config.txt manuell vorgenommen werden. Weiterhin unterscheiden sich die am Markt verfügbaren erhältlichen Adapter wesentlich in ihrer Qualität und dem Funktionsumfang. Die meisten werden mit einer maximalen VGA-Auflösung von 1080p (1920 x 1080 Pixel) beworben. In der Praxis sind diese Werte jedoch nicht immer erreichbar. So liest man häufig von Problemen mit der durch HDMI zur Verfügung gestellten Stromversorgung von maximal 250 mA. Auch die Bildqualität soll großen Schwankungen unterliegen. Da es sich meist um billige Adapter aus China handelt, die von verschiedenen Firmen vertrieben werden, ist auch die Auswahl eines hochwertigen Adapters schwierig. Farnell bietet mittlerweile einen Adapter speziell für den Raspberry Pi an.

Raspberry Pi VGA-Monitor

Ich selbst habe lange Zeit gezögert, einen solchen Adapter zu kaufen. Praktisch wäre er für mich allemal, ist an meinem 24" Hauptmonitor doch ein VGA-Eingang frei, sodass ich einfach zwischen meinem PC und dem Raspberry Pi hin und herschalten könnte. Letztlich habe ich mich für einen in ein Kabel integrierten HDMI-zu-VGA-Adapter entschieden, welcher zusätzlich Audio via Klinkenanschluss zur Verfügung stellt. Und was soll ich sagen: Es funktionierte auf Anhieb. Der Adapter übertrifft meine Erwartungen. Nachdem ich die entsprechenden Einstellungen in der Datei /boot/config.txt vorgenommen habe, versorgt der Raspberry Pi meinen Monitor mit 1920 x 1200 Pixel. Die Bildqualität ist dabei tadellos. Sicher, die Schärfe kommt nicht an ein digitales Signal heran und in Schattenbereichen macht sich teilweise Rauschen bemerkbar, aber das stört nicht für die Anwendungen des Raspberry Pi.

Folgende Einstellungen nehme ich in der Datei /boot/config.txt vor. Sie deaktivieren die Auswertung der EDID-Informationen, forcieren den HDMI-Modus und stellen die Auflösung auf 1920 x 1200 Pixel. Eine Erhöhung der HDMI-Signalstärke ist bei dem Adapter nicht notwendig.

# HDMI to VGA converter settings (1280: 35, 1920: 68)
disable_overscan=1
hdmi_ignore_edid=0xa5000080
hdmi_group=2
hdmi_mode=68
hdmi_drive=2
config_hdmi_boost=0

VGA-Bildqualität 01

VGA-Bildqualität 02