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静态图片显示 VGA显示基本原理和设计方式确定后，显示图片也不是什么难事。可以将图片以.coe形式保存在FPGA内部BRAM中，通过VGA接口模块循环读取RAM数据方式来显示图片。FPGA片内BRAM的存储容量一般在kbit量级，存储640*480*24bit真彩色图像捉襟见肘，因此这里仅显示320*240*16bit图像用于测试。把图片格式设定为.coe文件的方法：一是可以利用些小的软件工具，此处先用img2Lcd软件将图片调整为合适的分辨率，再用BMP2Mif软件生成.coe文件初始化BMG IP核（见参考文献2）；第二就是自己写一段软件脚本来转换。 测试需求：VGA接口以1024*768分辨率，60Hz帧频，在显示屏中央位置显示一幅320*240图片，其他位置左右各一半分别显示白色和红色。 BMG IP核配置： 第一页选择单口ROM模式，其他保持默认。主要第二页的位宽和深度设置正确，另外取消掉输出寄存器选择匹配时序。
逻辑代码设计 VGA显示接口代码如下：  [backcolor=rgb(245, 245, 245) !important][url=] [/url]
1 `timescale 1ns / 1ps 2 3 module vga_interface#( 4 parameter DATA_W = 8) 5 ( 6 input clk,//65MHz 7 input rst_n, 8 9 output vga_clk, 10 output reg vga_en, 11 12 //input [DATA_W-1:0] din_r, 13 //input [DATA_W-1:0] din_g, 14 //input [DATA_W-1:0] din_b, 15 output [DATA_W-1:0] vga_r, 16 output [DATA_W-1:0] vga_g, 17 output [DATA_W-1:0] vga_b, 18 output reg vga_hs, 19 output reg vga_vs 20 ); 21 22 /*********************************参数******************************************/ 23 //VGA:1280*768@60HZ 24 //行参数 25 localparam H_A = 136, //同步脉冲 26 H_B = 160, //显示后沿 27 H_C = 1024, //显示时段 28 H_D = 24; //显示前沿 29 //场参数 30 localparam V_A = 6, //同步脉冲 31 V_B = 29, //显示后沿 32 V_C = 768, //显示时段 33 V_D = 3; //显示前沿 34 35 //有效区域边界 36 localparam X0 = H_A+H_B, //136+160=296 37 X1 = H_A+H_B+H_C, //136+160+1024=1320 38 Y0 = V_A+V_B, //6+29=35 39 Y1 = V_A+V_B+V_C; //6+29+768=803 40 41 localparam COL_NUM = H_A+H_B+H_C+H_D,//1344 42 ROW_NUM = V_A+V_B+V_C+V_D;//806 43 44 //显示中心位置 45 localparam X_CENTER = (X0+X1)/2,//808 46 Y_CENTER = (Y0+Y1)/2;//419 47 48 //显示图片分辨率及位置 49 localparam PIC_H = 320, 50 PIC_V = 240; 51 52 localparam PIC_H_LB = X_CENTER-PIC_H/2, 53 PIC_H_RB = X_CENTER+PIC_H/2, 54 PIC_V_UB = Y_CENTER-PIC_V/2, 55 PIC_V_DB = Y_CENTER+PIC_V/2; 56 57 /*********************************信号定义******************************************/ 58 reg [ (12-1):0] cnt_hs ; 59 wire add_cnt_hs ; 60 wire end_cnt_hs ; 61 reg [ (12-1):0] cnt_vs ; 62 wire add_cnt_vs ; 63 wire end_cnt_vs ; 64 wire valid_area; 65 wire left_half; 66 wire picture_area; 67 reg [DATA_W-1:0] r_reg,g_reg,b_reg; 68 69 wire ena; 70 wire [15:0] douta; 71 reg [ (17-1):0] cnt_addr ; 72 wire add_cnt_addr ; 73 wire end_cnt_addr ; 74 wire [16:0] addra; 75 reg ram_vld; 76 /*********************************计数器******************************************/ 77 78 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin 79 if (rst_n==0) begin 80 cnt_hs <= 0; 81 end 82 else if(add_cnt_hs) begin 83 if(end_cnt_hs) 84 cnt_hs <= 0; 85 else 86 cnt_hs <= cnt_hs+1 ; 87 end 88 end 89 90 assign add_cnt_hs = 1; 91 assign end_cnt_hs = add_cnt_hs && cnt_hs == (COL_NUM)-1 ; 92 93 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin 94 if (rst_n==0) begin 95 cnt_vs <= 0; 96 end 97 else if(add_cnt_vs) begin 98 if(end_cnt_vs) 99 cnt_vs <= 0; 100 else101 cnt_vs <= cnt_vs+1 ;102 end103 end104 assign add_cnt_vs = (end_cnt_hs);105 assign end_cnt_vs = add_cnt_vs && cnt_vs == (ROW_NUM)-1 ;106 107 108 /*********************************BRAM相关信号******************************************/109 //BRAM读取地址计数器110 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin 111 if (rst_n==0) begin112 cnt_addr <= 0; 113 end114 else if(add_cnt_addr) begin115 if(end_cnt_addr)116 cnt_addr <= 0; 117 else118 cnt_addr <= cnt_addr+1 ;119 end120 end121 122 assign add_cnt_addr = (ena);123 assign end_cnt_addr = add_cnt_addr && cnt_addr == 320*240 -1 ;124 125 assign addra = cnt_addr;126 assign ena = picture_area;127 128 //BRAM数据有效指示129 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin130 if(rst_n==1'b0)begin131 ram_vld <= 0;132 end133 else begin134 ram_vld <= ena;135 end136 end137 /*********************************VGA输出信号******************************************/138 //行场同步信号139 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin140 if(rst_n==1'b0)begin141 vga_hs <= 1;142 end143 else if(add_cnt_hs && cnt_hs == H_A-1)begin144 vga_hs <= 1;145 end146 else if(end_cnt_hs)147 vga_hs <= 0;148 end149 150 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin151 if(rst_n==1'b0)begin152 vga_vs <= 1;153 end154 else if(add_cnt_vs && cnt_vs == V_A-1)begin155 vga_vs <= 1;156 end157 else if(end_cnt_vs)158 vga_vs <= 0;159 end160 161 //R G B寄存器信号162 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin163 if(rst_n==1'b0)begin164 r_reg <= 0;165 g_reg <= 0;166 b_reg <= 0;167 end168 else if(valid_area && !picture_area)begin 169 if(left_half)begin //彩条测试 左半屏幕显示白色170 r_reg <= 8'b1111_1111;171 g_reg <= 8'b1111_1111;172 b_reg <= 8'b1111_1111;173 end174 else begin //右半屏幕显示红色175 r_reg <= 8'b1111_1111;176 g_reg <= 0;177 b_reg <= 0;178 end179 end180 else begin//无效区域显示黑色181 r_reg <= 0;182 g_reg <= 0;183 b_reg <= 0;184 end185 end186 187 assign valid_area = cnt_hs >= X0 && cnt_hs < X1 && cnt_vs >= Y0 && cnt_vs < Y1;188 assign left_half = cnt_hs >= X0 && cnt_hs < X_CENTER;189 assign picture_area = cnt_hs >= PIC_H_LB && cnt_hs < PIC_H_RB190 && cnt_vs >= PIC_V_UB && cnt_vs < PIC_V_DB;191 192 assign vga_r = ram_vld ? {douta[15:11],3'b0} : r_reg;//5bit193 assign vga_g = ram_vld ? {douta[10:5],2'b0} : g_reg;//6bit194 assign vga_b = ram_vld ? {douta[4:0],3'b0} : b_reg;//5bit195 196 //输出控制信号197 assign vga_clk = ~clk;198 199 always @(posedge clk or negedge rst_n)begin200 if(rst_n==1'b0)begin201 vga_en <= 0;202 end203 else if(valid_area)begin204 vga_en <= 1;205 end206 else207 vga_en <= 0;208 end209 210 /*********************************子模块例化 BRAM******************************************/211 212 blk_mem_gen_0 bram (213 .clka(clk), // input wire clka214 .ena(ena), // input wire ena215 .addra(addra), // input wire [16 : 0] addra216 .douta(douta) // output wire [15 : 0] douta217 );218 219 endmodule[backcolor=rgb(245, 245, 245) !important][url=][/url]
测试工程顶层： [backcolor=rgb(245, 245, 245) !important][url=][/url]
1 `timescale 1ns / 1ps 2 3 module vga_test_top( 4 input sys_clk_p, 5 input sys_clk_n, 6 input rst_n, 7 8 output vga_hs, 9 output vga_vs,10 output vga_clk,11 output vga_en,12 output [8-1:0] vga_r,13 output [8-1:0] vga_g,14 output [8-1:0] vga_b15 );16 17 wire clk;18 wire sys_clk_ibufg;19 wire locked;20 21 IBUFGDS #22 (23 .DIFF_TERM ("FALSE"),24 .IBUF_LOW_PWR ("FALSE")25 )26 u_ibufg_sys_clk27 (28 .I (sys_clk_p),29 .IB (sys_clk_n),30 .O (sys_clk_ibufg)31 );32 33 clk_wiz_0 pll34 (35 // Clock out ports36 .clk_out1(clk), // output clk_out137 // Status and control signals38 .resetn(rst_n), // input resetn39 .locked(locked), // output locked40 // Clock in ports41 .clk_in1(sys_clk_ibufg)); // input clk_in142 43 44 vga_interface#(.DATA_W(8))45 vga_interface46 (47 .clk (clk) ,//65MHz48 .rst_n (rst_n) ,49 .vga_clk (vga_clk) ,50 .vga_en (vga_en) ,51 .vga_r (vga_r) ,52 .vga_g (vga_g) ,53 .vga_b (vga_b) ,54 .vga_hs (vga_hs) ,55 .vga_vs (vga_vs) 56 );57 58 59 endmodule[backcolor=rgb(245, 245, 245) !important][url=][/url]
六、上板测试
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