作者和朋友为游戏厅的CRT显示器自制了一个24位显示适配器，通过USB连接普通电脑，解决了非标准信号输入的问题。

从零打造24位街机CRT显示适配器

项目背景

2026年2月，作者Stephen为Recurse Center的街机"RCade"开发了一款定制显示适配器。这台街机保留了原装CRT显示器，但需要将驱动设备从树莓派升级为性能更强的电脑，因此需要解决非标准分辨率（336x262）和色彩深度（24位）的显示适配问题。

技术挑战

1. 非标信号处理：CRT通过JAMMA接口接收信号，需转换VGA协议。市售VGA适配器无法支持低于640x480的分辨率。
2. 色彩提升：原树莓派方案仅支持18位色深，存在明显色带问题。
3. 接口限制：需通过USB连接笔记本电脑而非PCI-e接口。

开发历程

第一阶段：RP2040微控制器实验 - 利用RP2040的PIO（可编程IO）模块编写精确时序的VGA信号生成程序 - 成功实现基础显示功能，但受限于USB全速（11Mbps）带宽，帧率不足10FPS

第二阶段：STM32方案重构 - 改用支持USB高速（480Mbps）和LTDC（LCD控制器）的STM32H723芯片 - 设计定制电路板包含： - 8位DAC电阻网络（精确匹配0.7V VGA标准） - HyperRAM帧缓存 - 长度匹配的存储器走线（38条同步信号） - 遭遇设计失误：未发现芯片需外接USB PHY才能支持高速模式

第三阶段：最终方案实现 - 改用STM32H750IBT芯片（176引脚LQFP封装） - 解决晶体振荡器不稳定问题（临时用人体电阻替代缺失的1MΩ电阻） - 成功实现： - 60Hz刷新率 - 24位真彩色显示 - 通过Linux内核原生支持的GUD协议传输视频

成果展示

在RCade实机测试中，新适配器显著改善了画面质量： - 完全消除色彩断层 - 保持原始CRT的扫描线效果 - 用户反馈游戏画面"好得暴露了原图形的取巧设计"

现存问题与改进方向

• USB接口偶发故障（疑似ESD问题）
• 计划增加音频支持（可能采用电子管放大器）
• 软件端实现多缓冲机制
• 为GUD协议编写正式文档

技术细节亮点

1. DAC设计：通过SAT求解器计算电阻网络，实现精确的电压分压和阻抗匹配（75Ω）
2. 时序控制：LTDC外设直接生成CRT所需的RGB+同步信号
3. 成本控制：最终单板成本约100美元（含关税和运费）

项目代码已开源，包含硬件设计、固件实现及辅助工具。作者特别指出这个项目虽然耗时远超预期，但极大地提升了其工程能力。

注：文中Mini-USB接口的选择引发作者激烈辩护，称其"可爱且符合直觉"，并嘲讽USB-C标准混乱——这成为技术文档中罕见的情绪化段落。

以下是评论内容的总结：

1. 对Raspberry Pi RP2040的正面评价

   • 认为RP2040价格便宜（约1美元），内置264KB RAM和可编程IO（PIO）功能。
   • 引用："I like the Raspberry Pi RP2040 a lot...has tons of on-board RAM"
   • 引用："The new RP 2350 has an enhanced PIO...relaxes some constraints"

2. 对硬件项目的兴趣与开源分享

   • 有评论者表达对硬件项目的怀念和兴趣。
   • 开源分享的复杂性可能导致他人难以复现，但仍有启发意义。
   • 引用："I miss messing around with hardware."
   • 引用："people don't reproduce them...but yeah ultimately gotta do it for yourself."

3. 技术改进建议

   • 对PCB设计提出详细建议，包括ESD保护、缓冲器使用、R-2R DAC替代方案等。
   • 引用："Add ESD protection to all pins...a simple TVS will work."
   • 引用："Consider a buffer between your resistor DAC and the output."

4. 对CRT技术的讨论

   • 认为CRT技术很有趣，尤其是扁平型号。
   • 对消隐（blanking）的示例图像提出质疑，认为其未准确反映实际效果。
   • 引用："CRT tech is neat, the flat ones are cooler."
   • 引用："The blanking was on all sides...not just two sides."

5. 对现代技术与CRT结合的诗意表达

   • 认为用现代工程知识复兴CRT的模拟效果具有诗意。
   • 引用："There's something deeply poetic...warm, fuzzy glow of an analog CRT."

6. 对其他项目的兴趣

   • 对RP2350的新功能（如HSTX单元）表示关注，并分享相关项目链接。
   • 引用："The new HSTX unit is really well suited for rapid line coding."

总结保持了对不同观点的平衡，涵盖了技术细节、个人感受和项目改进建议。