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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

PAL-Display

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. Für die digitale Bild- und Tonausgabe ist ein HDMI-Anschluss vorgesehen. Mehr dazu auf der Seite HDMI-zu-VGA.

Composite Video ist ein rein analoges Signal, welches vornehmlich in Amerika und Japan anstatt des hier üblichen SCART-Anschlusses verwendet wurde und wird. Das Videosignal wird, wie bei alten Röhrenmonitoren üblich, zeilenweise übertragen. Dabei liegen alle Informationen, also Helligkeit und Farbinformation, auf einem einzigen Signal; es wird nur eine Koaxialleitung für die Übertragung benötigt. Ausgelegt wurde Composite Video für die Übertragung von Videoinhalten zwischen Multimediageräten wie Videorekorder, Spielekonsole bzw. Receiver und einem Abspielgerät, meist dem Röhren- oder LCD-Fernseher. Auch Digitalkameras bringen meist einen Composite Video Ausgang mit. Dort wird dieser Anschluss auch als S-Video bezeichnet. Nach einigen Recherchen bin ich jedoch der Auffassung, dass diese Bezeichnung ungenau ist. S-Video basiert auf der getrennten Übertragung von Helligkeits- und Farbwerten. Werden beide Informationen auf einer Ader übertragen, ist es Composite.

Der Raspberry Pi besitzt für die Composite Ausgabe einen einzelnen Cinch-Anschluss. Er ist vornehmlich für die Anbindung beliebiger Fernsehgerät ohne HDMI gedacht. Das zu übertragende Bildformat (PAL oder NTSC) sowie das Bildverhältnis (4:3, 5:4, 16:9) werden in der Datei /boot/config.txt festgelegt. Die Bildauflösung ist ein besonderer Punkt. PAL überträgt fest 625, NTSC 525 Zeilen. Das digitale Bildsignal aus Pixeln, welches zunächst innerhalb des Raspberry Pi vorliegt, wird auf dieses Zeilenformat skaliert. Dabei können einerseits Verzerrungen auftreten, andererseits Bildinhalte je nach digitaler Auflösung auf dem Bildschirm unleserlich sein, da sie zu sehr skaliert wurden. Die digitale Auflösung kann für die Shell und X11 über die Datei /boot/config.txt festgelegt werden. Einige Vollbildprogramme wie xbmc können jedoch auch eigenmächtig die Auflösung verändern.

Abgesehen von denen, die den Raspberry Pi tatsächlich an einem alten Röhrenfernsehr verwenden, hat der Composite Anschluss nur eine recht geringe Bedeutung für den Benutzer. Die Auflösung ist in den meisten Fällen schlicht zu gering, um sinnvoll damit arbeiten zu können. So lässt sich die Shell erst mit deutlich größeren Schriften lesen, X11-Fenster sind häufig größer, als der gesamte Desktop. Wofür sich der Anschluss jedoch sehr gut eignet, sind Anwendungen, bei denen ein kleines Display zwischen 3" und 10" Diagonale benötigt wird. Beispiele sind hier Wetterstationen, digitale Bilderrahmen, Arcade-Maschinen - alles, bei dem der Text auch etwas größer sein kann. Solche Displays gibt es einerseits mit digitaler Ansteuerung, andererseits mit Composite Eingang. Erstere werden mittels SPI, 8080-Bus oder HDMI angesteuert und sind meist recht teuer. Letztere sind für Rückfahrkameras oder DVD-Player im KFZ-Bereich gedacht und recht günstig zu bekommen.

7" PAL-Monitor

Ich habe mir einen solchen KFZ-Monitor mit 7" Diagonale und einer Auflösung von 480 x 240 Pixeln gekauft. Das Display verfügt über zwei Cinch-Eingänge, AV1 und AV2, die beide Composite Video PAL/NTSC verarbeiten. Zudem sind drei offene Leitungen für die feste Verkabelung mit dem Fahrzeug vorgesehen:

Um das Display außerhalb eines Fahrzeugs zu betreiben, ist eine 12 V Spannungsquelle notwendig. Ich verwende dafür ein vorhandenes 12 V 1 A Schaltnetzteil. Die Offenen Leitungen des Displays habe ich dazu mit einer normalen Printbuchse verbunden. Der Zündkontakt gibt dabei an, ob das Fahrzeug läuft oder nicht - er kann dazu dienen, dass Display bei abgestellten Fahrzeug abzuschalten. Ich habe ihn mit der Spannungsversorgung verbunden, so dass das Display immer an bleibt. Am Raspberry Pi funktioniert das LCD auf Anhieb. Die geringe Auflösung fällt jedoch unmittelbar ins Auge: Die Konsolenausgabe lässt sich bei der Standardauflösung von etwa 900 x 500 Pixeln nicht ablesen. Auch sind entlang der Textränder Überstrahlungen und Flimmern sichtbar.

7" PAL-Monitor Anschluss

Um diesen Problemen entgegen zu wirken, habe ich einige Einstellungen in der /boot/config.txt vorgenommen. Durch eine reduzierte Auflösung werden die Texte besser lesbar. Bedingt durch das analoge Signal entsprechen auch die Bildschirmränder nicht der Ausgabe - es gibt schwarze Balken rund um den Bildinhalt. Dies kann durch eine Anpassung der Werte für den overscan korrigiert werden. Je nach Display können diese Werte natürlich abweichen. Eine feste Einstellung auf PAL mit dem Bildverhältnis 16:9 verbessert ggf. die Bildqualität.

# 7 inch pal screen settings
disable_overscan=0
overscan_left=-9
overscan_right=-25
overscan_top=-20
overscan_bottom=-22
sdtv_mode=2
sdtv_aspect=3
framebuffer_width=720
framebuffer_height=405
framebuffer_depth=16

Vor allem für den Einsatz mit xbmc oder im Zusammenhang damit als digitalen Bilderrahmen, eignet sich das LCD ganz gut. Vor allem der Preis macht es gegenüber hochwertigen 10"-HDMI-Displays attraktiv. Wer jedoch ernsthaft mit dem Raspberry Pi arbeiten will, sollte sein Display lieber per HDMI oder VGA anschließen.

PAL-Bildqualität 01

PAL-Bildqualität 02