本(běn)連(lián)载学習效果(guǒ):不(bù)僅看(kàn)能(néng)懂代(dài)碼,還(huán)能(néng)知道(dào)每一(yī)行代(dài)碼怎麼(me)写,怎麼(me)設計(jì)。
第(dì)十(shí)二(èr)章(zhāng) VGA顯示图(tú)片(piàn)
本(běn)文(wén)的(de)文(wén)檔編号(hào):001700000023
本(běn)文(wén)檔沒(méi)有(yǒu)对(duì)應(yìng)的(de)視頻教程
1、至(zhì)簡原理與(yǔ)應(yìng)用(yòng)配套(tào)的(de)案(àn)例和(hé)PPT講解(jiě)
2本(běn)案(àn)例要(yào)实現(xiàn)的(de)效果(guǒ)是(shì)通(tòng)过(guò)VGA,以(yǐ)640*480的(de)分(fēn)辨率在(zài)顯示器中(zhōng)心(xīn)顯示120*55的(de)图(tú)片(piàn)图(tú)片(piàn)數據(jù)存在(zài)ROM IP核內(nèi)。步驟性(xìng)教学;
3、这(zhè)是(shì)Altera和(hé)Xilinx入(rù)門(mén)学習案(àn)例文(wén)檔
1 項目背景
1.1 FPGA存儲器
目前(qián)大多(duō)數FPGA都有(yǒu)內(nèi)嵌的(de)块(kuài)RAM(Block RAM),可(kě)以(yǐ)将其靈活地(dì)配置成(chéng)單端口(kǒu)RAM(DPRAM,Single Port RAM)、双(shuāng)端口(kǒu)RAM(DPRAM,Double Ports RAM)、僞双(shuāng)端口(kǒu)RAM(Pseudo DPRAM)、CAM(Content Addressable Memory)、FIFO等常用(yòng)存儲結構。FPGA中(zhōng)其实并沒(méi)有(yǒu)專用(yòng)的(de)ROM硬(yìng)件(jiàn)資源,实現(xiàn)ROM的(de)思(sī)路(lù)是(shì)对(duì)RAM賦予初值,并保持(chí)該初值。
Altera的(de)器件(jiàn)內(nèi)部(bù)提(tí)供了(le)各(gè)種(zhǒng)存儲器模块(kuài)(RAM、ROM或(huò)双(shuāng)口(kǒu)RAM),可(kě)以(yǐ)在(zài)設計(jì)中(zhōng)使用(yòng)MegaWizard Plug-In Manager,執行【Tools】|【MegaWizard Plug-In Manager】菜單命令来(lái)創建所(suǒ)需要(yào)的(de)存儲器模块(kuài)。也(yě)可(kě)以(yǐ)使用(yòng)Altera 提(tí)供的(de)宏功能(néng)模块(kuài)LPM_ROM来(lái)創建存儲器模块(kuài)。 每个(gè)ROM模块(kuài)有(yǒu)CLOCK(时(shí)鐘(zhōng))、address(地(dì)址)这(zhè)两(liǎng)个(gè)輸入(rù)信(xìn)号(hào)和(hé)一(yī)个(gè)q(值)輸出(chū)信(xìn)号(hào)。 ROM在(zài)每个(gè)时(shí)鐘(zhōng)上(shàng)升(shēng)沿取(qǔ)出(chū)由(yóu)地(dì)址信(xìn)号(hào)所(suǒ)指定(dìng)的(de)存儲單元(yuán)中(zhōng)的(de)值并輸出(chū)。ROM內(nèi)的(de)值通(tòng)过(guò)加载MIF (Memory Initialization File,存儲器初始化(huà)文(wén)件(jiàn))文(wén)件(jiàn)来(lái)实現(xiàn)。
當在(zài)設計(jì)中(zhōng)使用(yòng)了(le)器件(jiàn)內(nèi)部(bù)的(de)存儲器模块(kuài)时(shí),需要(yào)对(duì)存儲器模块(kuài)進(jìn)行初始化(huà)。在(zài)Quartus Ⅱ中(zhōng),可(kě)以(yǐ)使用(yòng)两(liǎng)種(zhǒng)格式的(de)存儲器初始化(huà)文(wén)件(jiàn):Intel Hex格式(.hex)或(huò)Altera存儲器初始化(huà)格式(.mif)的(de)文(wén)件(jiàn)。 MIF文(wén)件(jiàn)是(shì)Altera存儲器類(lèi)器件(jiàn)初始化(huà)的(de)專用(yòng)文(wén)件(jiàn)格式,文(wén)件(jiàn)內(nèi)容为(wèi)地(dì)址與(yǔ)值的(de)对(duì)應(yìng)表(biǎo),規定(dìng)了(le)存儲器單元(yuán)的(de)初始值。
如(rú)果(guǒ)将要(yào)存儲于(yú)ROM中(zhōng)的(de)內(nèi)容比較少(shǎo)或(huò)者(zhě)很有(yǒu)規律,可(kě)以(yǐ)執行【File】|【New…】菜單命令,創建MIF文(wén)件(jiàn)并編輯其內(nèi)容。如(rú)果(guǒ)已經(jīng)有(yǒu)BMP格式的(de)图(tú)片(piàn),則可(kě)以(yǐ)使用(yòng)我(wǒ)们(men)提(tí)供的(de)BmpToMif这(zhè)个(gè)软(ruǎn)件(jiàn),從現(xiàn)有(yǒu)的(de)BMP格式图(tú)片(piàn)生(shēng)成(chéng)MIF文(wén)件(jiàn)。其使用(yòng)非(fēi)常簡單,注意(yì)要(yào)适當調整原图(tú)片(piàn)的(de)大小,这(zhè)可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)各(gè)種(zhǒng)图(tú)形編輯软(ruǎn)件(jiàn)修改,如(rú)Windows自(zì)带(dài)的(de)画(huà)图(tú)程序、Photoshop等。BmpToMif软(ruǎn)件(jiàn)的(de)功能(néng)有(yǒu):
① 将bmp图(tú)片(piàn)轉(zhuǎn)为(wèi)mif文(wén)件(jiàn):将黑(hēi)白图(tú)片(piàn)轉(zhuǎn)換为(wèi)單色(sè)mif文(wén)件(jiàn);将彩色(sè)图(tú)片(piàn)轉(zhuǎn)換为(wèi)三(sān)色(sè)mif文(wén)件(jiàn)。
② 将二(èr)進(jìn)制文(wén)件(jiàn)轉(zhuǎn)为(wèi)mif文(wén)件(jiàn),如(rú)将中(zhōng)英文(wén)點(diǎn)阵(zhèn)字(zì)庫轉(zhuǎn)換为(wèi)mif文(wén)件(jiàn)。
ROM IP核的(de)生(shēng)成(chéng)方(fāng)法[此(cǐ)处應(yìng)該加上(shàng)ROM的(de)介紹,以(yǐ)及(jí)MIF文(wén)件(jiàn)的(de)介紹。]
1.2 图(tú)片(piàn)變(biàn)成(chéng)MIF文(wén)件(jiàn)的(de)方(fāng)法
1.我(wǒ)们(men)需要(yào)用(yòng)到(dào)Img2Lcd软(ruǎn)件(jiàn),此(cǐ)软(ruǎn)件(jiàn)可(kě)自(zì)行下(xià)载,无需安(ān)裝(zhuāng)即可(kě)使用(yòng)。
2 設計(jì)目标(biāo)
通(tòng)过(guò)VGA連(lián)接線(xiàn),将顯示器和(hé)教学板的(de)VGA接口(kǒu)相連(lián)。連(lián)接示意(yì)图(tú)如(rú)下(xià)。
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分(fēn)辨率 |
行/列 |
同(tóng)步脈沖 |
顯示後(hòu)沿 |
顯示區(qū)域 |
顯示前(qián)沿 |
幀长 |
單位 |
|
640*480 /60Hz |
行 |
96 |
48 |
640 |
16 |
800 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
2 |
33 |
480 |
10 |
525 |
行 |
|
|
800*600 /72Hz |
行 |
120 |
64 |
800 |
56 |
1040 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
6 |
23 |
600 |
37 |
666 |
行 |
|
|
800*600 /60Hz |
行 |
128 |
88 |
800 |
40 |
1056 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
4 |
23 |
600 |
1 |
628 |
行 |
|
|
1024*768 /60Hz |
行 |
136 |
160 |
1024 |
24 |
1344 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
6 |
29 |
768 |
3 |
806 |
行 |
图(tú)像的(de)內(nèi)容是(shì):在(zài)屏幕的(de)中(zhōng)央顯示一(yī)个(gè)明(míng)德揚的(de)LOGO。明(míng)德揚LOGO的(de)大小是(shì)120*60像素。除了(le)图(tú)片(piàn)之外(wài)的(de)顯示區(qū)域,則顯示白色(sè)。上(shàng)板效果(guǒ)图(tú)如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示(顯示器不(bù)同(tóng),顯示效果(guǒ)也(yě)会(huì)有(yǒu)差别,請注意(yì))。
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1 2 |
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ROM的(de)每一(yī)个(gè)像素,按RGB565的(de)方(fāng)式保存,也(yě)就(jiù)是(shì)[15:11]表(biǎo)示紅(hóng)基色(sè),[10:5]表(biǎo)示綠(lǜ)基色(sè),[4:0]表(biǎo)示藍(lán)基色(sè)。
3 設計(jì)实現(xiàn)
3.1 頂层接口(kǒu)
新建目录(lù):D:mdy_bookpicture_new_borad。在(zài)該目录(lù)中(zhōng),新建一(yī)个(gè)名为(wèi)picture_new_borad.v的(de)文(wén)件(jiàn),并用(yòng)GVIM打(dǎ)開(kāi),開(kāi)始編写代(dài)碼。
我(wǒ)们(men)要(yào)实現(xiàn)的(de)功能(néng),概括起来(lái)就(jiù)是(shì)FPGA産生(shēng)VGA时(shí)序,即控制VGA_R4~R0、VGA_G5~G0、VGA_B4~B0、VGA_HSYNC和(hé)VGA_VSYNC,讓顯示器顯示紅(hóng)色(sè)。其中(zhōng),VGA_HSYNC和(hé)VGA_VSYNC,FPGA可(kě)根(gēn)據(jù)时(shí)序産生(shēng)高(gāo)低電(diàn)平。而(ér)顔色(sè)數據(jù),由(yóu)于(yú)是(shì)固定(dìng)的(de)紅(hóng)色(sè),FPGA也(yě)能(néng)自(zì)己産生(shēng),不(bù)需要(yào)外(wài)部(bù)輸入(rù)图(tú)像的(de)數據(jù)。那(nà)麼(me)我(wǒ)们(men)的(de)FPGA工程,可(kě)以(yǐ)定(dìng)義輸出(chū)信(xìn)号(hào)hys表(biǎo)示行同(tóng)步,用(yòng)輸出(chū)信(xìn)号(hào)vys表(biǎo)示场同(tóng)步,定(dìng)義一(yī)个(gè)16位的(de)信(xìn)号(hào)lcd_rgb,其中(zhōng)lcd_rgb[15:11]表(biǎo)示VGA_R4~0,、lcd_rgb[10:5]表(biǎo)示VGA_G5~0,、lcd_rgb[4:0]表(biǎo)示VGA_B4~0。
我(wǒ)们(men)還(huán)需要(yào)时(shí)鐘(zhōng)信(xìn)号(hào)和(hé)複位信(xìn)号(hào)来(lái)進(jìn)行工程控制。
綜上(shàng)所(suǒ)述,我(wǒ)们(men)这(zhè)个(gè)工程需要(yào)五(wǔ)个(gè)信(xìn)号(hào),时(shí)鐘(zhōng)clk,複位rst_n,场同(tóng)步信(xìn)号(hào)vys、行同(tóng)步信(xìn)号(hào)hys和(hé)RGB輸出(chū)信(xìn)号(hào)lcd_rgb。
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器件(jiàn) |
電(diàn)阻网(wǎng)絡轉(zhuǎn)換後(hòu) 信(xìn)号(hào)線(xiàn) |
信(xìn)号(hào)線(xiàn) |
FPGA管(guǎn)脚 |
FPGA工程信(xìn)号(hào) |
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CN1 |
VGA_RED |
VGA_R4 |
E11 |
lcd_rgb[15] |
|
VGA_R3 |
C10 |
lcd_rgb[14] |
||
|
VGA_R2 |
D10 |
lcd_rgb[13] |
||
|
VGA_R1 |
E9 |
lcd_rgb[12] |
||
|
VGA_R0 |
E10 |
lcd_rgb[11] |
||
|
VGA_GREEN |
VGA_G5 |
D15 |
lcd_rgb[10] |
|
|
VGA_G4 |
C17 |
lcd_rgb[9] |
||
|
VGA_G3 |
C19 |
lcd_rgb[8] |
||
|
VGA_G2 |
E12 |
lcd_rgb[7] |
||
|
VGA_G1 |
C13 |
lcd_rgb[6] |
||
|
VGA_G0 |
E15 |
lcd_rgb[5] |
||
|
VGA_BLUE |
VGA_B4 |
D13 |
lcd_rgb[4] |
|
|
VGA_B3 |
E13 |
lcd_rgb[3] |
||
|
VGA_B2 |
D17 |
lcd_rgb[2] |
||
|
VGA_B1 |
E16 |
lcd_rgb[1] |
||
|
VGA_B0 |
C15 |
lcd_rgb[0] |
||
|
VGA_HSYNC |
VGA_HSYNC |
C20 |
hys |
|
|
VGA_VSYNC |
VGA_VSYNC |
D20 |
vys |
|
|
X1 |
|
SYS_CLK |
G1 |
clk |
|
K1 |
|
SYS_RST |
AB12 |
rst_n |
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1 2 3 4 5 6 7 |
module picture_new_borad ( clk , rst_n , lcd_hs , lcd_vs , lcd_rgb ); |
|
1 2 3 4 5 |
input clk ; input rst_n ; output lcd_hs ; output lcd_vs ; output [15:0] lcd_rgb ; |
3.2 架構設計(jì)
需要(yào)注意(yì)的(de)是(shì),輸入(rù)進(jìn)来(lái)的(de)时(shí)鐘(zhōng)clk是(shì)50MHz,而(ér)從分(fēn)辨率參數表(biǎo)可(kě)知道(dào),行單位的(de)基準时(shí)鐘(zhōng)是(shì)25 MHz。为(wèi)此(cǐ)我(wǒ)们(men)需要(yào)根(gēn)據(jù)50MHz来(lái)産生(shēng)一(yī)个(gè)25 MHz的(de)时(shí)鐘(zhōng),然後(hòu)再用(yòng)于(yú)産生(shēng)VGA时(shí)序。
为(wèi)了(le)得到(dào)这(zhè)个(gè)25M时(shí)鐘(zhōng),我(wǒ)们(men)需要(yào)一(yī)个(gè)PLL。PLL可(kě)以(yǐ)認为(wèi)是(shì)FPGA內(nèi)的(de)一(yī)个(gè)硬(yìng)核,它(tā)的(de)功能(néng)是(shì)根(gēn)據(jù)輸入(rù)的(de)时(shí)鐘(zhōng),産生(shēng)一(yī)个(gè)或(huò)多(duō)个(gè)倍頻和(hé)分(fēn)頻後(hòu)的(de)輸出(chū)时(shí)鐘(zhōng),同(tóng)时(shí)可(kě)以(yǐ)調整这(zhè)些輸出(chū)时(shí)鐘(zhōng)的(de)相位、占空比等。
例如(rú),輸入(rù)進(jìn)来(lái)是(shì)50M时(shí)鐘(zhōng),如(rú)果(guǒ)我(wǒ)需要(yào)一(yī)个(gè)100M时(shí)鐘(zhōng),那(nà)麼(me)從邏輯上(shàng)、代(dài)碼上(shàng)是(shì)不(bù)可(kě)能(néng)産生(shēng)的(de),我(wǒ)们(men)就(jiù)必須用(yòng)到(dào)PLL来(lái)産生(shēng)了(le)。
整个(gè)工程的(de)結構图(tú)如(rú)下(xià)。
PLL的(de)生(shēng)成(chéng)方(fāng)式过(guò)程,請看(kàn)本(běn)案(àn)例的(de)綜合工程和(hé)上(shàng)板一(yī)节(jié)的(de)內(nèi)容。
3.3 VGA驅動(dòng)模块(kuài)設計(jì)
3.3.1 接口(kǒu)信(xìn)号(hào)
在(zài)目录(lù):D:mdy_book picture_new_borad中(zhōng),建立一(yī)个(gè)rectangle.v文(wén)件(jiàn),并用(yòng)GVIM打(dǎ)開(kāi),開(kāi)始編写代(dài)碼。
我(wǒ)们(men)新建一(yī)个(gè)GVIM文(wén)件(jiàn),并且将文(wén)件(jiàn)保存为(wèi)vga_driver.v。
我(wǒ)们(men)先(xiān)分(fēn)析功能(néng)。要(yào)控制顯示器,讓其産生(shēng)紅(hóng)色(sè),也(yě)就(jiù)是(shì)讓FPGA控制VGA_R0~4、VGA_G0~5、VGA_B0~4、VGA_VSYNC和(hé)VGA_HSYNC信(xìn)号(hào)。那(nà)麼(me)VGA驅動(dòng)模块(kuài),可(kě)以(yǐ)定(dìng)義輸出(chū)信(xìn)号(hào)hys表(biǎo)示行同(tóng)步,用(yòng)輸出(chū)信(xìn)号(hào)vys表(biǎo)示场同(tóng)步,定(dìng)義一(yī)个(gè)16位的(de)信(xìn)号(hào)lcd_rgb,其中(zhōng)lcd_rgb[15:11]表(biǎo)示VGA_R4~0,、lcd_rgb[10:5]表(biǎo)示VGA_G5~0,、lcd_rgb[4:0]表(biǎo)示VGA_B4~0。
同(tóng)时(shí)該模块(kuài)的(de)工作时(shí)鐘(zhōng)为(wèi)25M,同(tóng)时(shí)需要(yào)一(yī)个(gè)複位信(xìn)号(hào)。
綜上(shàng)所(suǒ)述,我(wǒ)们(men)这(zhè)个(gè)模块(kuài)需要(yào)五(wǔ)个(gè)信(xìn)号(hào),25M时(shí)鐘(zhōng)clk,複位rst_n,场同(tóng)步信(xìn)号(hào)vys、行同(tóng)步信(xìn)号(hào)hys和(hé)RGB輸出(chū)信(xìn)号(hào)lcd_rgb。
将module的(de)名稱定(dìng)義为(wèi)vga_driver。并且我(wǒ)们(men)已經(jīng)知道(dào)該模块(kuài)有(yǒu)五(wǔ)个(gè)信(xìn)号(hào):clk、rst_n、hys、vys和(hé)lcd_rgb。为(wèi)此(cǐ),代(dài)碼如(rú)下(xià):
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1 2 3 4 5 6 7 |
module vga_driver( clk, rst_n, hys, vys, lcd_rgb ); |
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1 2 3 4 5 |
input clk ; input rst_n ; output hys ; output vys ; output [15:0] lcd_rgb ; |
3.3.2 信(xìn)号(hào)設計(jì)
我(wǒ)们(men)先(xiān)設計(jì)场同(tóng)步信(xìn)号(hào)hys,VGA时(shí)序中(zhōng)的(de)场同(tóng)步信(xìn)号(hào),其时(shí)序图(tú)如(rú)下(xià):
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分(fēn)辨率 |
行/列 |
同(tóng)步脈沖 |
顯示後(hòu)沿 |
顯示區(qū)域 |
顯示前(qián)沿 |
幀长 |
單位 |
|
640*480 /60Hz |
行 |
96 |
48 |
640 |
16 |
800 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
2 |
33 |
480 |
10 |
525 |
行 |
|
|
800*600 /72Hz |
行 |
120 |
64 |
800 |
56 |
1040 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
6 |
23 |
600 |
37 |
666 |
行 |
|
|
800*600 /60Hz |
行 |
128 |
88 |
800 |
40 |
1056 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
4 |
23 |
600 |
1 |
628 |
行 |
|
|
1024*768 /60Hz |
行 |
136 |
160 |
1024 |
24 |
1344 |
基準时(shí)鐘(zhōng) |
|
列 |
6 |
29 |
768 |
3 |
806 |
行 |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin h_cnt <= 0; end else if(add_h_cnt)begin if(end_h_cnt) h_cnt <= 0; else h_cnt <= h_cnt + 1; end end assign add_h_cnt = 1; assign end_h_cnt = add_h_cnt && h_cnt== 800 - 1; |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
always@(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin hys <= 0; end else if(add_h_cnt && h_cnt == 96 -1)begin hys <= 1'b1; end else if(end_h_cnt)begin hys <= 1'b0; end end |
将时(shí)間(jiān)信(xìn)号(hào)填入(rù)图(tú)中(zhōng),更(gèng)新後(hòu)的(de)时(shí)序图(tú)如(rú)下(xià):
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin v_cnt <= 0; end else if(add_v_cnt)begin if(end_v_cnt) v_cnt <= 0; else v_cnt <= v_cnt + 1; end end assign add_v_cnt = end_h_cnt; assign end_v_cnt = add_v_cnt && v_cnt== 525 - 1; |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(!rst_n)begin vys <= 1'b0; end else if(add_v_cnt && v_cnt == 2 - 1)begin vys <= 1'b1; end else if(end_v_cnt)begin vys <= 1'b0; end end |
顯示區(qū)域:(h_cnt >=(96+48)&& h_cnt <(96+48+640)),并且(v_cnt>=(2+33) && v_cnt<(2+33+480))
图(tú)片(piàn)區(qū)域:(h_cnt >=(96+48+320-60)&& h_cnt <(96+48+320+60)),并且(v_cnt>=(2+33+240-27) && v_cnt<(2+33+240+28))
白色(sè)區(qū)域:在(zài)顯示區(qū)域中(zhōng),非(fēi)图(tú)片(piàn)區(qū)域的(de),就(jiù)是(shì)白色(sè)區(qū)域。
非(fēi)顯示區(qū)域:顯示區(qū)域之外(wài)的(de),就(jiù)是(shì)非(fēi)顯示區(qū)域。
我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)設計(jì)幾(jǐ)个(gè)信(xìn)号(hào)来(lái)表(biǎo)示这(zhè)些區(qū)域。顯示區(qū)域用(yòng)valid_area=1表(biǎo)示,图(tú)片(piàn)區(qū)域用(yòng)rom_area=1表(biǎo)示。可(kě)得到(dào)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 2 3 4 5 6 7 8 |
always @(*)begin green_area = distance < 2500 ; end
always @(*)begin valid_area = h_cnt >=(96+48) && h_cnt <(96+48+640) && v_cnt >=(2+33) && v_cnt < (2+33+480); end |
非(fēi)顯示區(qū)域(valid_area=0),lcd_rgb輸出(chū)“16’b0”;
顯示區(qū)域(valid_area)中(zhōng)的(de)图(tú)片(piàn)區(qū)域(rom_area=1),lcd_rgb輸出(chū)为(wèi)图(tú)片(piàn)的(de)像素值。但問(wèn)題(tí)来(lái)了(le),图(tú)片(piàn)的(de)像素值哪里(lǐ)来(lái)?来(lái)自(zì)于(yú)ROM,我(wǒ)们(men)怎麼(me)使用(yòng)ROM?将这(zhè)个(gè)ROM例化(huà),下(xià)面(miàn)是(shì)例化(huà)的(de)代(dài)碼。
代(dài)碼中(zhōng),address、clock和(hé)q是(shì)rom1內(nèi)部(bù)的(de)信(xìn)号(hào),而(ér)rom_addr、clk和(hé)rom_data是(shì)VGA驅動(dòng)模块(kuài)的(de)信(xìn)号(hào)。上(shàng)面(miàn)的(de)例化(huà)意(yì)思(sī)是(shì),将rom1的(de)信(xìn)号(hào)address連(lián)到(dào)VGA驅動(dòng)模块(kuài)的(de)rom_addr信(xìn)号(hào)上(shàng);将rom1的(de)信(xìn)号(hào)clock連(lián)到(dào)VGA驅動(dòng)模块(kuài)的(de)clk信(xìn)号(hào)上(shàng);将rom1的(de)信(xìn)号(hào)q連(lián)到(dào)VGA驅動(dòng)模块(kuài)的(de)rom_data信(xìn)号(hào)上(shàng)。想(xiǎng)象(xiàng)一(yī)下(xià),現(xiàn)在(zài)要(yào)在(zài)一(yī)台(tái)電(diàn)視機(jī)內(nèi)部(bù)要(yào)安(ān)裝(zhuāng)一(yī)个(gè)電(diàn)路(lù)板。这(zhè)个(gè)電(diàn)路(lù)板的(de)自(zì)己命名的(de)接口(kǒu)有(yǒu)address、clock和(hé)q。这(zhè)台(tái)電(diàn)視機(jī)里(lǐ)面(miàn)有(yǒu)三(sān)種(zhǒng)線(xiàn),分(fēn)别是(shì)rom_addr,clk和(hé)rom_data。我(wǒ)们(men)把rom_addr插到(dào)電(diàn)路(lù)板address接口(kǒu)上(shàng),把clk插到(dào)電(diàn)路(lù)板的(de)clock接口(kǒu)上(shàng),把rom_data插到(dào)電(diàn)路(lù)板的(de)q接口(kǒu)上(shàng),这(zhè)樣(yàng)就(jiù)完成(chéng)了(le)安(ān)裝(zhuāng)。
我(wǒ)们(men)知道(dào),通(tòng)过(guò)控制ROM的(de)地(dì)址,就(jiù)能(néng)讓ROM輸出(chū)对(duì)應(yìng)地(dì)址的(de)數據(jù)。ROM輸出(chū)的(de)信(xìn)号(hào)是(shì)rom_data。所(suǒ)以(yǐ),顯示區(qū)域(valid_area)中(zhōng)的(de)图(tú)片(piàn)區(qū)域(rom_area=1),lcd_rgb輸出(chū)为(wèi)图(tú)片(piàn)的(de)像素值,也(yě)就(jiù)是(shì)rom_data的(de)值,即lcd_rgb=rom_data。至(zhì)于(yú)如(rú)何控制地(dì)址rom_addr,先(xiān)不(bù)考慮,繼續完成(chéng)lcd_rgb信(xìn)号(hào)設計(jì)。
顯示區(qū)域(valid_area)中(zhōng)的(de)非(fēi)图(tú)片(piàn)區(qū)域(rom_area=0),lcd_rgb輸出(chū)白色(sè)16’h11111_111111_11111。
則可(kě)以(yǐ)写出(chū)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 |
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin if(rst_n==1'b0)begin lcd_rgb <= 16'h0; end else if(valid_area)begin if(rom_area)begin lcd_rgb <= rom_data; end else begin lcd_rgb <= 16'b11111_111111_11111; end end else begin lcd_rgb <= 0; end end |
但我(wǒ)们(men)要(yào)注意(yì)到(dào)ROM的(de)时(shí)序,rom_data会(huì)比rom_addr滞後(hòu)一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)的(de)。这(zhè)会(huì)導致(zhì)什麼(me)問(wèn)題(tí)呢?
遇到(dào)此(cǐ)種(zhǒng)問(wèn)題(tí)时(shí),我(wǒ)们(men)就(jiù)需要(yào)調整时(shí)序。其中(zhōng)一(yī)種(zhǒng)方(fāng)法是(shì)是(shì)調整rom_addr,讓它(tā)提(tí)前(qián)一(yī)个(gè)时(shí)鐘(zhōng)産生(shēng),而(ér)其他(tā)信(xìn)号(hào)都保持(chí)不(bù)變(biàn)。更(gèng)新後(hòu)的(de)波(bō)形如(rú)下(xià)图(tú)。
所(suǒ)以(yǐ)rom_addr所(suǒ)对(duì)應(yìng)的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 2 3 |
always@(*)begin rom_addr = (h_cnt-96-48-320+60-1) + 120*(v_cnt-2-33-240+27)。 end |
3.3.3 信(xìn)号(hào)定(dìng)義
接下(xià)来(lái)定(dìng)義信(xìn)号(hào)類(lèi)型。
h_cnt是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。h_cnt計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)800,需要(yào)用(yòng)10根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示,即位宽(kuān)是(shì)10位。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 |
reg [9:0] h_cnt ; |
|
1 2 |
wire add_h_cnt; wire end_h_cnt; |
|
1 |
reg [9:0] v_cnt ; |
|
1 2 |
wire add_v_cnt; wire end_v_cnt; |
|
1 |
reg [15:0] lcd_rgb; |
|
1 2 |
reg hys ; reg vys ; |
distance是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。其位宽(kuān)为(wèi)20位,需要(yào)20根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
![]()
valid_area和(hé)rom_area是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。并且其值是(shì)0或(huò)1,用(yòng)一(yī)根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 2 |
reg valid_area ; reg rom_area; |
rom_addr是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。其表(biǎo)示範圍是(shì)0~6599,需要(yào)位宽(kuān)为(wèi)13位,需要(yào)13根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
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1 |
reg [12:0] distance ; |
rom_data是(shì)例化(huà)模块(kuài)的(de)輸出(chū),不(bù)是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。其位宽(kuān)为(wèi)16位,需要(yào)16根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 |
reg [15:0] rom_data ; |
所(suǒ)以(yǐ)整个(gè)模块(kuài)的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)
|
1 2 |
|
3.4 頂层模块(kuài)設計(jì)
3.4.1 例化(huà)子模块(kuài)
例化(huà)PLL IP核的(de)代(dài)碼
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1 2 3 4 |
vga_pll module_1( .inclk0 (clk ), .c0 (clk_0 ) ); |
例化(huà)驅動(dòng)模块(kuài)的(de)代(dài)碼
|
1 2 3 4 5 6 7 |
color module_6( .clk (clk_0 ), .rst_n (rst_n ), .hys (lcd_hs ), .vys (lcd_vs ), .lcd_rgb (lcd_rgb) ); |
3.4.2 信(xìn)号(hào)定(dìng)義
clk_0是(shì)在(zài)例化(huà)文(wén)件(jiàn)中(zhōng),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)1,用(yòng)一(yī)根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
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1 |
wire clk_0 ; |
lcd_sh和(hé)lcd_vs是(shì)在(zài)例化(huà)文(wén)件(jiàn)中(zhōng),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)1,用(yòng)一(yī)根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
|
1 2 |
wire lcd_hs ; wire lcd_vs ; |
lcd_rgb是(shì)在(zài)例化(huà)文(wén)件(jiàn)中(zhōng),因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。它(tā)的(de)位宽(kuān)是(shì)16位的(de),用(yòng)16根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià):
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1 |
wire [15:0] lcd_rgb ; |
至(zhì)此(cǐ),整个(gè)代(dài)碼的(de)設計(jì)工作已經(jīng)完成(chéng)。下(xià)一(yī)步是(shì)新建工程和(hé)上(shàng)板查看(kàn)現(xiàn)象(xiàng)。
4 綜合工程和(hé)上(shàng)板
4.1 新建工程
1.首先(xiān)在(zài)d盤中(zhōng)創建名为(wèi)“picture_new_borad”的(de)工程文(wén)件(jiàn)夾,将写的(de)代(dài)碼命名为(wèi)“vga_drive.v”,頂层模块(kuài)名为(wèi)“vga_drive”,例化(huà)文(wén)件(jiàn)命名为(wèi)“vga_exec7.v”。图(tú)片(piàn)生(shēng)成(chéng)的(de)數據(jù)文(wén)件(jiàn)名为(wèi)“1.mif”,“vga_pll.v”为(wèi)时(shí)鐘(zhōng)分(fēn)頻ip核,由(yóu)我(wǒ)们(men)提(tí)供。
4.2 生(shēng)成(chéng)PLL IP核
新建工程後(hòu),就(jiù)要(yào)生(shēng)成(chéng)PLL IP核。本(běn)节(jié)的(de)PLL生(shēng)成(chéng)过(guò)程,與(yǔ)案(àn)例“VGA顯示顔色(sè)”第(dì)四(sì)點(diǎn)綜合工程和(hé)上(shàng)板中(zhōng)的(de)PLL內(nèi)容一(yī)致(zhì),注意(yì)其中(zhōng)的(de)地(dì)址有(yǒu)不(bù)同(tóng)。
1.在(zài)界面(miàn)右(yòu)側IP Catalog处搜索ROM。
1.在(zài)“Project Navigator”下(xià)選中(zhōng)要(yào)編譯的(de)文(wén)件(jiàn),點(diǎn)擊上(shàng)方(fāng)工具欄中(zhōng)“Start Compilation”編譯按鈕(藍(lán)色(sè)三(sān)角(jiǎo)形)。
4.5 配置管(guǎn)脚
|
器件(jiàn) |
信(xìn)号(hào)線(xiàn) |
信(xìn)号(hào)線(xiàn) |
FPGA管(guǎn)脚 |
內(nèi)部(bù)信(xìn)号(hào) |
|
U6,U7 |
SEG_E |
SEG0 |
Y6 |
seg_ment[2] |
|
SEG_DP |
SEG1 |
W6 |
未用(yòng)到(dào) |
|
|
SEG_G |
SEG2 |
Y7 |
seg_ment[0] |
|
|
SEG_F |
SEG3 |
W7 |
seg_ment[1] |
|
|
SEG_D |
SEG4 |
P3 |
seg_ment[3] |
|
|
SEG_C |
SEG5 |
P4 |
seg_ment[4] |
|
|
SEG_B |
SEG6 |
R5 |
seg_ment[5] |
|
|
SEG_A |
SEG7 |
T3 |
seg_ment[6] |
|
|
DIG1 |
DIG_EN1 |
T4 |
seg_sel[0] |
|
|
DIG2 |
DIG_EN2 |
V4 |
seg_sel[1] |
|
|
DIG3 |
DIG_EN3 |
V3 |
seg_sel[2] |
|
|
DIG4 |
DIG_EN4 |
Y3 |
seg_sel[3] |
|
|
DIG5 |
DIG_EN5 |
Y8 |
seg_sel[4] |
|
|
DIG6 |
DIG_EN6 |
W8 |
seg_sel[5] |
|
|
DIG7 |
DIG_EN7 |
W10 |
seg_sel[6] |
|
|
DIG8 |
DIG_EN8 |
Y10 |
seg_sel[7] |
|
|
X1 |
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SYS_CLK |
G1 |
clk |
|
K1 |
|
SYS_RST |
AB12 |
rst_n |
配置完成(chéng)後(hòu),關(guān)閉Pin Planner,软(ruǎn)件(jiàn)自(zì)動(dòng)会(huì)保存管(guǎn)脚配置信(xìn)息。
4.6 再次(cì)綜合
出(chū)現(xiàn)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn),就(jiù)说(shuō)明(míng)編譯綜合成(chéng)功。
图(tú)中(zhōng),下(xià)载器接入(rù)電(diàn)腦USB接口(kǒu),電(diàn)源接入(rù)電(diàn)源,vga線(xiàn)連(lián)接顯示器,然後(hòu)摁下(xià)電(diàn)源開(kāi)關(guān),看(kàn)到(dào)開(kāi)發(fà)板燈(dēng)亮(liàng)。
4.8 上(shàng)板
1.双(shuāng)擊Tasks一(yī)欄中(zhōng)”Program Device”。








