免费做网站有哪些家,屏蔽wordpress自带编辑器,wordpress 连接qq视频,临沂科技网站建设基于FPGA的VGA协议实现----条纹-文字-图片 引言#xff1a; 随着数字电子技术的飞速发展#xff0c;现场可编程门阵列#xff08;FPGA#xff09;因其高度的灵活性和并行处理能力#xff0c;在数字系统设计中扮演着越来越重要的角色。FPGA能够实现复杂的数字逻辑#…基于FPGA的VGA协议实现----条纹-文字-图片 引言 随着数字电子技术的飞速发展现场可编程门阵列FPGA因其高度的灵活性和并行处理能力在数字系统设计中扮演着越来越重要的角色。FPGA能够实现复杂的数字逻辑并且可以快速地进行原型开发和测试这使得它成为教育和工业应用中的理想选择。 · VGAVideo Graphics Array是一种视频传输标准广泛应用于个人计算机显示器、电视和视频投影仪等设备中。VGA协议的实现涉及到同步信号的生成、时序控制以及像素数据的传输是数字视频处理领域的基础技术之一。 · 本实验旨在探索如何利用FPGA实现VGA协议并在VGA显示器上展示动态内容。通过本实验参与者将学习到FPGA编程基础、VGA接口原理以及如何设计和实现数字视频信号的生成。实验内容涵盖了从简单的条纹图案显示到复杂的文字和图片显示逐步引导学习者深入理解数字视频信号的生成和处理过程。 · 希望你在本次学习过后能够有一定的收获 冲啊 ٩(͡๏̯͡๏)۶ ٩(͡๏̯͡๏)۶ ٩(͡๏̯͡๏)۶ 文章目录 基于FPGA的VGA协议实现----条纹-文字-图片一、任务介绍二、VGA分析1.VGA原理分析2.VGA接口分析3.VGA时序标准介绍4.VGA 显示模式及相关参数 三、实验过程1.添加PLL2.字模提取3.图片转化4.添加ROM5.引脚配置图 四、相关代码top.vkey_debounce.vdata_drive.vvga_driver.v 五、效果展示按键实现-动态条纹-文字-图片 六、总结 一、任务介绍 深入了解VGA协议理解不同显示模式下的VGA控制时序参数完成在VGA上显示对应的条纹-文字-图片 二、VGA分析
1.VGA原理分析
VGA 显示器显示图像并不是直接让图像在显示器上显示出来而是采用扫描的方式将构成图像的像素点在行同步信号和场同步信号的同步下按照从上到下、由左到右的顺序扫描到显示屏上。VGA 显示器扫描方式具体见图 1 。 图 1 VGA显示器扫描方式
结合 VGA 显示器扫描方式示意图我们简要说明一下 VGA 显示器的扫描规律。 (1) 在行、场同步信号的同步作用下扫描坐标定位到左上角第一个像素点坐标 (2) 自左上角 ( 第一行 ) 第一个像素点坐标逐个像素点向右扫描 ( 图中第一个水平方向箭头) (3) 扫描到第一行最后一个数据一行图像扫描完成进行图像消隐扫描坐标自第一行行尾转移到第二行行首( 图中第一条虚线 ) (4) 重复若干次扫描至最后一行行尾一帧图像扫描完成进行图像消隐扫描坐标跳转回到左上角第一行行首( 图中对角线箭头 ) 开始下一帧图像的扫描。 在扫描的过程中会对每一个像素点进行单独赋值使每个像素点显示对应色彩信息当一帧图像扫描结束后开始下一帧图像的扫描循环往复当扫描速度足够快加之人眼的视觉暂留特性我们会看到一幅完整的图片而不是一个个闪烁的像素点。这就是VGA 显示的原理。
2.VGA接口分析
VGAVideo Graphics Array是模拟信号只能传输视频信号。接口共有15针分成3排每排5个孔是显卡上应用最为广泛的接口类型绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号水平和垂直信号。
VGA接口定义
15个针脚的名称和描述如下 其对应的接口定义如下 3.VGA时序标准介绍
为了适应匹配不同厂家的 VGA 显示器 VGA 视频传输接口有自己的一套 VGA 时序标准只有遵循 VGA 的时序标准才能正确的进行图像信息的显示。在这里我们以 VESA VGA 时序标准为例为大家讲解一下 VGA 时序标准具体见图 2 。图 2 VESA VGA时序标准图
由 VESA VGA 时序标准图可知 VGA 时序由两部分构成行同步时序与场同步时序为了方便大家理解我们将行同步时序与场同步时序分开讲解。 (1) 行同步时序具体见图 3 。 图 3 行同步时序图
图中 Video 代表传输的图像信息 HSync 表示行同步信号。 HSync 自上升沿起到下一个上升沿止为一个完整周期我们称之为行扫描周期。 一个完整的行扫描周期包含 6 部分 Sync 同步、 Back Porch 后沿、 Left Border左边框、 “Addressable” Video 有效图像、 Right Border 右边框、 Front Porch前沿这 6 部分的基本单位是 pixel 像素即一个像素时钟周期。在一个完整的行扫描周期中Video 图像信息在 HSync 行同步信号的同步下完成一行图像的扫描显示Video 图像信息只有在 “Addressable” Video 有效图像阶段图像信息有效其他阶段图像信息无效。 HSync 行同步信号在 Sync 同步阶段维持高电平其他阶段均保持低电平在下一个行扫描周期的 Sync 同步阶段 HSync 行扫描信号会再次拉高其他阶段拉低周而复始。 (2) 场同步时序具体见图 4 。 图 4 场同步时序图
理解了行同步时序场同步时序就更容易理解了两者相类似如图 28-8 所示图中Video 代表传输的图像信息 VSync 表示场同步信号 VSync 自上升沿起到下一个上升沿止为一个完整周期我们称之为场扫描周期。 一个完整的场扫描周期也包含 6 部分 Sync 同步、 Back Porch 后沿、 Top Border上边框、 “Addressable” Video 有效图像、 Bottom Border 底边框、 Front Porch前沿与行同步信号不同的是这 6 部分的基本单位是 line 行即一个完整的行扫描周期。 在一个完整的场扫描周期中Video 图像信息在 HSync 行同步信号和 VSync 场同步信号的共同作用下完成一帧图像的显示Video 图像信息只有在 “Addressable” Video有效图像阶段图像信息有效其他阶段图像信息无效。VSync 行同步信号在 Sync 同步阶段维持高电平其他阶段均保持低电平完成一个场扫描周期后进入下一帧图像的扫描。 综上所述将行同步时序图与场同步时序图结合起来就构成了 VGA 时序图具体见图 5。 图 5 VGA时序图
图中的红色区域表示在一个完整的行扫描周期中Video 图像信息只在此区域有效黄色区域表示在一个完整的场扫描周期中Video 图像信息只在此区域有效两者相交的橙色区域就是 VGA 图像的最终显示区域。以上就是对 VGA 时序的讲解请大家理解掌握。
4.VGA 显示模式及相关参数
行同步时序可分为 6 个阶段对于这 6 个阶段的参数是有严格定义的参数配置不正确VGA 不能正常显示。 VGA 显示器可支持多种分辨率不同分辨率对应个阶段的参数是不同的常用 VGA 分辨率时序参数具体见图 6 。 图 6 VGA不同分辨率参数 下面我们以经典 VGA 显示模式 640x48060 为例为读者讲解一下 VGA 显示的相关参数。 (1) 显示模式 640x48060 640x480 是指 VGA 的分辨率 640 是指有效显示图像每一行有 640 个像素点 480 是 指每一帧图像有 480 行 640 * 480 307200 ≈ 300000 每一帧图片包含约 30 万个像素点之前某品牌手机广告上所说的 30 万像素指的就是这个 60 是指 VGA 显示图像的刷新频率60 就是指 VGA 显示器每秒刷新图像 60 次即每秒钟需要显示 60 帧图像。 (2) 时钟 (MHz) 25.175MHz 这是 VGA 显示的工作时钟像素点扫描频率。 (3) 行同步信号时序 ( 像素 ) 、场同步信号时序 ( 行数 ) 行同步信号时序分为 6 段 Sync 同步、 Back Porch 后沿、 Left Border 左边 框、 “Addressable” Video 有效图像、 Right Border 右边框、 Front Porch 前沿这 6 段构成一个行扫描周期单位为像素时钟周期。 同步阶段参数为 96指在行时序的同步阶段行同步信号需要保持 96 个像素时钟周期的高电平 其他几个阶段与此相似。 场同步信号时序与其类似只是单位不再是像素时钟周期而是一个完整的行扫描周 期在此不再赘述。 在这里我们看回图 6由图可知即使 VGA 显示分辨率相同但刷新频率不同的话相关参数也存在差异如 640x48060 、 640x48075 这两个显示模式虽然具有相同的分辨率但是 640x48075 的刷新频率更快所以像素时钟更快时序参数也有区别。 下面我们以显示模式 640x48060 、 640x48075 为例学习一下时钟频率的计算方法。 行扫描周期 * 场扫描周期 * 刷新频率 时钟频率 640x48060 行扫描周期800( 像素 ) 场扫描周期 525( 行扫描周期 ) 刷新频率 60Hz 800 * 525 * 60 25,200,000 ≈ 25.175MHz 误差忽略不计 640x48075 行扫描周期840( 像素 ) 场扫描周期 500( 行扫描周期 ) 刷新频率 75Hz 840 * 500 * 75 31,500,000 31.5MHz 在计算时钟频率时大家要谨记一点要使用行扫描周期和场扫描周期的参数进行计算不能使用有效图像的参数进行计算虽然在有效图像外的其他阶段图像信息均无效但图像无效阶段的扫描也花费了扫描时间。 以上就是对 VGA 显示标准中分辨率相关参数的讲解在编写 VGA 驱动时我们要根据 VGA 显示模式的不同调整相关参数只有这样 VGA 图像才能正常显示。
三、实验过程
1.添加PLL
IP核里面找到ALTPLL 基础时钟选择50M 取消勾选输出使能 c0默认输出50M即可,c1分频到25M,如需其他时钟频率可以自己进行设置 勾选如下选项后finish 2.字模提取
在子模提取工具里面输入需要显示的字符并设置字符大小为 32 * 32点阵大小为 32 * 32 然后点击文件-另存为把图片保存为BMP图片
再点击文件-打开把保存的BMP图片打开得到整体的字符 再点击选项按如下参数设置 最后点击生成字符并保存字符为文本文件
最后得到字符如下
把得到的字符在verilog里面使用即可 注意char_line[0]这一行全赋值为0也就是说增加了第一行0其余不变
3.图片转化
原图 使用工具BMP2MifV1.0把图片转为HEX文件
在转换图片之前需要先修改图片的格式使用电脑自带的画图软件打开此图片
点击文件-另存为
注意保存类型一定要选择为24位位图(.bmp;.dib)否则加载不成功 然后开始转换 选择输出图像格式RGB565 文件类型Hex
转换完成得到.hex内容如图 4.添加ROM
由于图片数据太多需要使用ROM来存储数据 设置位宽度为16位大小为图片大小400×400 160000 取消勾选下列选项 找到刚才生成的.hex文件 勾选以下选项后直接finsh即可 数据的读取和使用参考后面的代码部分
5.引脚配置图 四、相关代码
top.v
module top(input wire clk,input wire rst_n,input wire [ 2:0 ] key,output wire vga_clk,output wire h_sync,output wire v_sync,output wire [ 7:0 ] rgb_r,output wire [ 7:0 ] rgb_g,output wire [ 7:0 ] rgb_b,output reg [ 3:0 ] led);reg [ 27:0 ] cnt ;wire [ 11:0 ] addr_h ;wire [ 11:0 ] addr_v ;wire [ 23:0 ] rgb_data ;wire [ 2:0 ] key_flag ;wire [ 2:0 ] key_value ;//vga模块vga_dirve u_vga_dirve(.clk ( clk ),.rst_n ( rst_n ),.rgb_data ( rgb_data ),.vga_clk ( vga_clk ),.h_sync ( h_sync ),.v_sync ( v_sync ),.rgb_r ( rgb_r ),.rgb_g ( rgb_g ),.rgb_b ( rgb_b ),.addr_h ( addr_h ),.addr_v ( addr_v ));//数据模块data_drive u_data_drive(.vga_clk ( vga_clk ),.rst_n ( rst_n ),.addr_h ( addr_h ),.addr_v ( addr_v ),.key ( {key_value[ 2 ] key_flag[ 2 ], key_value[ 1 ] key_flag[ 1 ], key_value[ 0 ] key_flag[ 0 ] } ),.rgb_data ( rgb_data ));//按键消抖key_debounce u_key_debounce0(.clk ( vga_clk ),.rst_n ( rst_n ),.key ( key[ 0 ] ),.flag ( key_flag[ 0 ] ),.key_value ( key_value[ 0 ] ));key_debounce u_key_debounce1(.clk ( vga_clk ),.rst_n ( rst_n ),.key ( key[ 1 ] ),.flag ( key_flag[ 1 ] ),.key_value ( key_value[ 1 ] ));key_debounce u_key_debounce2(.clk ( vga_clk ),.rst_n ( rst_n ),.key ( key[ 2 ] ),.flag ( key_flag[ 2 ] ),.key_value ( key_value[ 2 ] ));// ledalways ( posedge clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) begincnt 0;endelse if ( cnt 50_000_000 - 1 ) begincnt 0;endelse begincnt cnt 1;endendalways ( posedge clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginled 4b0000;endelse if ( cnt 50_000_000 -1 )beginled ~led;endelse beginled led;endend
endmodule // vga_topkey_debounce.v
module key_debounce(input wire clk,input wire rst_n,input wire key,output reg flag,// 0抖动, 1抖动结束output reg key_value//key抖动结束后的值
);parameter MAX_NUM 20d1_000_000;reg [19:0] delay_cnt;//1_000_000reg key_reg;//key上一次的值always (posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n) beginkey_reg 1;delay_cnt 0;endelse beginkey_reg key;//当key为1 key 为0 表示按下抖动,开始计时if(key_reg ! key ) begin delay_cnt MAX_NUM ;endelse beginif(delay_cnt 0)delay_cnt delay_cnt -1;elsedelay_cnt 0;endendend//当计时完成,获取key的值always (posedge clk or negedge rst_n) beginif(!rst_n) beginflag 0;key_value 1;endelse begin// 计时完成 处于稳定状态,进行赋值if(delay_cnt 1) beginflag 1;key_value key;endelse beginflag 0;key_value key_value;endendendendmoduledata_drive.v
module data_drive (input wire vga_clk,input wire rst_n,input wire [ 11:0 ] addr_h,input wire [ 11:0 ] addr_v,input wire [ 2:0 ] key,output reg [ 23:0 ] rgb_data);localparam orange 24d16750899; // 11111100_11111111_00001000localparam yellow 24d16776960; // 11111111_11111111_10000000localparam green 24d65280; // 00111111_11111111_00000000localparam blue 24d255; // 00000001_11111111_00000000localparam indigo 24d10027161; // 01111100_10000000_00000000localparam purple 24d16738047; // 00001111_11111111_00000000localparam white 24d16777215; // 11111111_11111111_11111111localparam black 24d0; // 00000000_00000000_00000000localparam red 24d16711936; // 11111111_11111111_11110000// 分辨率为 640*480 时行时序各个参数定义parameter C_H_SYNC_PULSE 96 , C_H_BACK_PORCH 48 ,C_H_ACTIVE_TIME 640 ,C_H_FRONT_PORCH 16 ,C_H_LINE_PERIOD 800 ;// 分辨率为 640*480 时场时序各个参数定义parameter C_V_SYNC_PULSE 2 , C_V_BACK_PORCH 33 ,C_V_ACTIVE_TIME 480 ,C_V_FRONT_PORCH 10 ,C_V_FRAME_PERIOD 525 ;
//reg [11:0] x;reg [11:0] y;reg turn_flag_x;reg turn_flag_y;//方块的长和宽parameter LENGTH1 200;parameter WIDTH1 200;reg frame_flag; //帧结束标志//帧结束标志always (posedge vga_clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginframe_flag 1b0;endelse if ((addr_h 23) (addr_v 23)) beginframe_flag 1b1;endelse beginframe_flag 1b0;endend//变量yalways (posedge vga_clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginy d0;endelse if ((turn_flag_y 1b0 frame_flag 1b1 (y 480 - WIDTH1 - 1)) || (turn_flag_y 1b1 frame_flag 1b1 (y d0)))beginy y;endelse if (turn_flag_y 1b0 frame_flag 1b1) beginy y 1b1;endelse if (turn_flag_y 1b1 frame_flag 1b1) beginy y - 1b1;endend//位置变量y翻转标志always (posedge vga_clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginturn_flag_y 1b0;endelse if ((y 480 - WIDTH1 - 1) frame_flag 1b1 turn_flag_y 1b0) beginturn_flag_y 1b1;endelse if (y d0 frame_flag 1b1 turn_flag_y 1b1) beginturn_flag_y 1b0;endend//变量xalways (posedge vga_clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginx d0;endelse if((turn_flag_x 1b0 frame_flag 1b1 x (640 - LENGTH1 - 1b1)) || (turn_flag_x 1b1 frame_flag 1b1 x d0)) beginx x;endelse if (turn_flag_x 1b0 frame_flag 1b1) beginx x 1b1;endelse if (turn_flag_x 1b1 frame_flag 1b1) beginx x - 1b1;endend//位置变量x翻转标志always (posedge vga_clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginturn_flag_x 1b0;endelse if (turn_flag_x 1b0 frame_flag 1b1 x 640 - LENGTH1 - 1b1) beginturn_flag_x 1b1;endelse if (turn_flag_x 1b1 frame_flag 1b1 x d0) beginturn_flag_x 1b0;endend
//reg [ 447:0 ] char_line[ 64:0 ];localparam states_1 1; // 彩条localparam states_2 2; // 字符localparam states_3 3; // 图片parameter height 400; // 图片高度parameter width 400; // 图片宽度reg [ 1:0 ] states_current ; // 当前状态reg [ 1:0 ] states_next ; // 下个状态reg [ 17:0 ] rom_address ; // ROM地址wire [ 23:0 ] rom_data ; // 图片数据wire flag_enable_out1 ; // 文字有效区域wire flag_enable_out2 ; // 图片有效区域wire flag_clear_rom_address ; // 地址清零wire flag_begin_h ; // 图片显示行wire flag_begin_v ; // 图片显示列//状态转移always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginstates_current states_1;endelse beginstates_current states_next;endend//状态判断always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginstates_next states_1;endelse if ( key[ 0 ] ) beginstates_next states_1;endelse if ( key[ 1 ] ) beginstates_next states_2;endelse if ( key[ 2 ] ) beginstates_next states_3;endelse beginstates_next states_next;endend//状态输出always ( * ) begincase ( states_current )states_1 : beginif ( addr_h 0 ) beginrgb_data black;endelse if(addr_h x addr_h x LENGTH1 addr_v y addr_v y WIDTH1)rgb_data white;else if ( addr_h 0 addr_h 81 ) beginrgb_data red;endelse if ( addr_h 80 addr_h 161 ) beginrgb_data orange;endelse if ( addr_h 160 addr_h 241 ) beginrgb_data yellow;endelse if ( addr_h 240 addr_h 321 ) beginrgb_data green;endelse if ( addr_h 320 addr_h 401 ) beginrgb_data blue;endelse if ( addr_h 400 addr_h 481 ) beginrgb_data indigo;endelse if ( addr_h 480 addr_h 561 ) beginrgb_data purple;endelse if ( addr_h 560 addr_h 641 ) beginrgb_data white;endelse beginrgb_data black;endendstates_2 : beginif ( flag_enable_out1 ) beginrgb_data char_line[ addr_v-208 ][ 532 - addr_h ]? white:black;endelse beginrgb_data black;endendstates_3 : beginif ( flag_enable_out2 ) beginrgb_data rom_data;endelse beginrgb_data black;endenddefault: begincase ( addr_h )0 : rgb_data black;1 : rgb_data red;81 : rgb_data orange;161: rgb_data yellow;241: rgb_data green;321: rgb_data blue;401: rgb_data indigo;481: rgb_data purple;561: rgb_data white;default: rgb_data rgb_data;endcaseendendcaseendassign flag_enable_out1 states_current states_2 addr_h 80 addr_h 804481 addr_v 208 addr_v 273 ;assign flag_begin_h addr_h ( ( 640 - width ) / 2 ) addr_h ( ( 640 - width ) / 2 ) width 1;assign flag_begin_v addr_v ( ( 480 - height )/2 ) addr_v ( ( 480 - height )/2 ) height 1;assign flag_enable_out2 states_current states_3 flag_begin_h flag_begin_v;//ROM地址计数器always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginrom_address 0;endelse if ( flag_clear_rom_address || key[ 2 ] ) begin //计数满清零rom_address 0;endelse if ( flag_enable_out2 ) begin //在有效区域内1rom_address rom_address 1;endelse begin //无效区域保持rom_address rom_address;endendassign flag_clear_rom_address rom_address height * width - 1;//初始化显示文字always( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginchar_line[0] 448h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;char_line[1] 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endmodule // data_drivevga_driver.v
module vga_dirve (input wire clk, //系统时钟input wire rst_n, //复位input wire [ 23:0 ] rgb_data, //16位RGB对应值output wire vga_clk, //vga时钟 25Moutput reg h_sync, //行同步信号output reg v_sync, //场同步信号output reg [ 11:0 ] addr_h, //行地址output reg [ 11:0 ] addr_v, //列地址output wire [ 7:0 ] rgb_r, //红基色output wire [ 7:0 ] rgb_g, //绿基色output wire [ 7:0 ] rgb_b //蓝基色
);// 640 * 480 60HZlocalparam H_FRONT 16; // 行同步前沿信号周期长localparam H_SYNC 96; // 行同步信号周期长localparam H_BLACK 48; // 行同步后沿信号周期长localparam H_ACT 640; // 行显示周期长localparam V_FRONT 11; // 场同步前沿信号周期长localparam V_SYNC 2; // 场同步信号周期长localparam V_BLACK 31; // 场同步后沿信号周期长localparam V_ACT 480; // 场显示周期长// 800 * 600 72HZ// localparam H_FRONT 40; // 行同步前沿信号周期长// localparam H_SYNC 120; // 行同步信号周期长// localparam H_BLACK 88; // 行同步后沿信号周期长// localparam H_ACT 800; // 行显示周期长// localparam V_FRONT 37; // 场同步前沿信号周期长// localparam V_SYNC 6; // 场同步信号周期长// localparam V_BLACK 23; // 场同步后沿信号周期长// localparam V_ACT 600; // 场显示周期长localparam H_TOTAL H_FRONT H_SYNC H_BLACK H_ACT; // 行周期localparam V_TOTAL V_FRONT V_SYNC V_BLACK V_ACT; // 列周期reg [ 11:0 ] cnt_h ; // 行计数器reg [ 11:0 ] cnt_v ; // 场计数器reg [ 23:0 ] rgb ; // 对应显示颜色值// 对应计数器开始、结束、计数信号wire flag_enable_cnt_h ;wire flag_clear_cnt_h ;wire flag_enable_cnt_v ;wire flag_clear_cnt_v ;wire flag_add_cnt_v ;wire valid_area ;// 25M时钟 行周期*场周期*刷新率 800 * 525* 60wire clk_25 ;// 50M时钟 1040 * 666 * 72wire clk_50 ;//pll pll_inst (.areset ( ~rst_n ),.inclk0 ( clk ),.c0 ( clk_50 ), //50M.c1 ( clk_25 ), //25M);//根据不同分配率选择不同频率时钟assign vga_clk clk_25;// 行计数always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) begincnt_h 0;endelse if ( flag_enable_cnt_h ) beginif ( flag_clear_cnt_h ) begincnt_h 0;endelse begincnt_h cnt_h 1;endendelse begincnt_h 0;endendassign flag_enable_cnt_h 1;assign flag_clear_cnt_h cnt_h H_TOTAL - 1;// 行同步信号always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginh_sync 0;endelse if ( cnt_h H_SYNC - 1 ) begin // 同步周期时为1h_sync 1;endelse if ( flag_clear_cnt_h ) begin // 其余为0h_sync 0;endelse beginh_sync h_sync;endend// 场计数always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) begincnt_v 0;endelse if ( flag_enable_cnt_v ) beginif ( flag_clear_cnt_v ) begincnt_v 0;endelse if ( flag_add_cnt_v ) begincnt_v cnt_v 1;endelse begincnt_v cnt_v;endendelse begincnt_v 0;endendassign flag_enable_cnt_v flag_enable_cnt_h;assign flag_clear_cnt_v cnt_v V_TOTAL - 1;assign flag_add_cnt_v flag_clear_cnt_h;// 场同步信号always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginv_sync 0;endelse if ( cnt_v V_SYNC - 1 ) beginv_sync 1;endelse if ( flag_clear_cnt_v ) beginv_sync 0;endelse beginv_sync v_sync;endend// 对应有效区域行地址 1-640always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginaddr_h 0;endelse if ( valid_area ) beginaddr_h cnt_h - H_SYNC - H_BLACK 1;endelse beginaddr_h 0;endend// 对应有效区域列地址 1-480always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginaddr_v 0;endelse if ( valid_area ) beginaddr_v cnt_v -V_SYNC - V_BLACK 1;endelse beginaddr_v 0;endend// 有效显示区域assign valid_area cnt_h H_SYNC H_BLACK cnt_h H_SYNC H_BLACK H_ACT cnt_v V_SYNC V_BLACK cnt_v V_SYNC V_BLACK V_ACT;// 显示颜色always ( posedge vga_clk or negedge rst_n ) beginif ( !rst_n ) beginrgb 24h0;endelse if ( valid_area ) beginrgb rgb_data;endelse beginrgb 24b0;endendassign rgb_r rgb[ 23:16 ];assign rgb_g rgb[ 15:8 ];assign rgb_b rgb[ 7:0 ];endmodule // vga_dirve
五、效果展示
条纹显示现象 初始状态下VGA显示器上呈现了均匀分布的垂直彩色条纹。 方块移动现象 在屏幕上一个或多个彩色方块在特定路径上进行移动。方块的移动可以是水平的、垂直的或者是按照特定的轨迹进行。 文字显示现象 在屏幕的指定区域显示了对应的名称-学号。 图片显示现象 显示器上展示了一张静态图片。 动态效果现象 实验中实现了方块的动态移动效果方块在屏幕上的移动流畅过渡自然。
按键实现-动态条纹-文字-图片 实验-按键-图片-名称-动态条纹 六、总结
通过本次基于FPGA的VGA协议实现实验我们成功地在VGA显示器上展示了条纹、文字和图片并且实现了方块的动态移动效果。以下是实验的详细总结
技术掌握与应用
VGA协议理解实验加深了对VGA显示原理的理解包括同步信号的生成、时序控制和像素数据的传输。FPGA编程实践通过编写Verilog代码实践了FPGA编程技巧加深了对数字逻辑设计的认识。时序控制掌握了如何在FPGA中实现精确的时序控制以满足VGA显示标准。
实验成果
条纹显示成功实现了在VGA显示器上显示不同颜色的垂直条纹验证了FPGA生成基本图形的能力。方块移动实现了方块在屏幕上的水平和垂直移动展示了FPGA处理动态图形的能力。文字显示在屏幕上准确显示了预定义的文字信息证明了FPGA在字符映射方面的应用。图片展示成功映射并显示了静态图片展示了FPGA在处理较高层次图像数据方面的能力。
问题解决
调试技巧在实验过程中遇到了一些技术难题如信号同步问题、时序配置错误等通过逐步调试和参数调整成功解决了这些问题。代码优化为了提高显示性能和降低资源消耗对代码进行了优化学习了如何编写高效且简洁的Verilog代码。
创新与扩展
功能扩展在实验要求的基础上尝试了更多功能如不同形状和颜色的图形显示。性能提升通过调整时钟频率和优化时序参数提高了系统的显示性能。
实验心得
学习曲线实验初期遇到了一些困难但随着实验的深入逐渐掌握了关键技术点体验了学习的乐趣。团队合作在实验过程中与同伴进行了有效的沟通和协作共同解决了遇到的问题。知识应用将课堂上学到的理论知识应用到实际中加深了对数字电路设计的理解。
总体来说本次实验不仅加深了对FPGA和VGA显示技术的理解而且提高了解决实际问题的能力为未来的学习和工作打下了坚实的基础。希望在未来的学习中能够继续探索和创新不断提升自己的技术水平。 最后感谢大佬友情链接
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