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--- book_excise_vga_if [2021/08/24 11:14]
zili
+++ book_excise_vga_if [2021/08/24 12:18] (当前版本)
zili
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 ### 2. 实验原理
 #### 2.1 VGA接口电路原理图
-在介绍VGA接口的工作原理之前，先介绍一下本实验的VGA接口电路图，如图 18 1所示。其中U18为VGA控制芯片ADV7123，而J21为VGA接口。实验中通过FPGA控制U18来实现图像的输出。
+在介绍VGA接口的工作原理之前，先介绍一下本实验的VGA接口电路图，如图18-1所示。其中U18为VGA控制芯片ADV7123，而J21为VGA接口。实验中通过FPGA控制U18来实现图像的输出。
 {{ :图18-1.jpg |图18-1 实验原理图}}
 <WRAP centeralign>
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 #### 2.3 VGA时序分析
 本实验需要在显示器上显示一个640*480分辨率的静态图像，同时根据VGA接口需要产生相应的场行消影信号，具体信号比例如图18-3所示。
 {{ :图18-3.png |图18-3 有效信号和场行消影信号所占的比例}}
 <WRAP centeralign>
 **图18-3 有效信号和场行消影信号所占的比例**
 </WRAP>
+\\
 控制VGA接口要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。 VGA的行时序如图 18-4所示，其中包括同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿(Front porch d)四个部分。\\
-{{ :图18-4.jpg |图18-4  VGA行时序参考图}}
+{{ :图18-4.jpg |图18-4 VGA行时序参考图}}
 <WRAP centeralign>
-**图18-4  VGA行时序参考图**
+**图18-4 VGA行时序参考图**
 </WRAP>
-\\
+行时序中各个部分持续时钟周期分别为：同步脉冲96像素点周期，显示后沿48像素点周期，显示时序段640像素点周期，显示前沿16像素点周期，一共800个像素点周期。在程序中对应的参数为：
-行时序中各个部分持续时钟周期分别为：同步脉冲96像素点周期，显示后沿48像素点周期，显示时序段640像素点周期，显示前沿16像素点周期，一共800个像素点周期。在程序中对应的参数为：\\
 <code verilog>
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 \\
 场时序和行时序不同的是，行时序以像素点周期为单位，而场时序则以行周期为单位。场时序也分为四个部分组成，如图 18 5所示，各个部分持续行周期数分别为：帧同步脉冲2个行周期，帧显示后沿32个行周期，帧显示时序段个480个行周期，帧显示前沿11个行周期，一共525个行周期。在程序中对应的参数为：
-\\
 <code verilog>
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 </code>
+#### 3.5 VGA_OSD_RAM模块（VGA_OSD_RAM.v）
+这里需要说明的是因为FPGA内部的RAM大小有限，无法存储10位三基色的图像数据，所以这里只存储了黑白2值图像。VGA_OSD_RAM模块根据读取出来的2值图像的值，也即是根据读取出来的是0还是1而给出相应的10位的三基色。其接口如下所示：
+<code verilog>
-\\
+output	reg	[9:0]	oRed;//输出像素色彩信号
-\\
+output	reg	[9:0]	oGreen; //输出像素色彩信号
-### 4. 仿真结果
+output	reg	[9:0]	oBlue; //输出像素色彩信号
+input	[18:0]		iVGA_ADDR; //输出像素值存储的地址信号
+input				iVGA_CLK; //	VGA时钟：25.2MHz
+input	[18:0]		iWR_ADDR; //输入写地址信号
+input				iWR_DATA;//输入待写入数据
+input				iWR_EN;//输入写使能
+input				iWR_CLK;//输入写时钟
+input	[9:0]	iON_R;//当存储的像素点数据位1’b1时，对应的RGB三色值
+input	[9:0]	iON_G;
+input	[9:0]	iON_B;
+input	[9:0]	iOFF_R; //当存储的像素点数据位1’b0时，对应的RGB三色值
+input	[9:0]	iOFF_G;
+input	[9:0]	iOFF_B;
+input				iRST_N;
+具体程序如下所示：
+reg		[2:0]		ADDR_d;//存储输入地址信号的低3位
+reg		[2:0]		ADDR_dd;//为时序需要将ADDR_d延时一个时钟周期
+always@(posedge iVGA_CLK or negedge iRST_N) begin
+	if(!iRST_N) begin
+		oRed	<=	0;
+		oGreen	<=	0;
+		oBlue	<=	0;
+		ADDR_d	<=	0;
+		ADDR_dd<=	0;
+	end
+	else begin
+		ADDR_d	<=	iVGA_ADDR[2:0];
+ADDR_dd	<=	~ADDR_d;
+		oRed	<=	ROM_DATA[ADDR_dd]?	iON_R : iOFF_R; //根据该像素对应
+//在存储器的值为0还是为1，输出项对应的10为RGB三色信号
+		oGreen	<=	ROM_DATA[ADDR_dd]?	iON_G : iOFF_G;
+		oBlue	<=	ROM_DATA[ADDR_dd]?	iON_B : iOFF_B;
+end
+end
+//存储了图像的RAM。
+Img_RAM 	u0	(	//写入接口，目前没有使用
+					.data(iWR_DATA),
+					.wren(iWR_EN),
+					.wraddress({iWR_ADDR[18:3],~iWR_ADDR[2:0]}),
+					.wrclock(iWR_CLK),
+					//	Read Out Side
+					.rdaddress(iVGA_ADDR[18:3]),
+					.rdclock(iVGA_CLK),
+					.q(ROM_DATA));
+</code>
+读取出来的数据为8位宽，而8位宽的数据中的每一位对应一个像素点，同时8位位宽数据的低位对应的像素应该先显示在屏幕上，截取输入地址信号iVGA_ADDR的低3位作为MUX，输出相应的像素信息。
 \\
 \\
-### 5. 演示程序文件说明
+### 4. 运行结果
+通过SignalTap看到的FPGA内部场行同步信号如图 18 7所示，其中VGA_HS为图 18 4所示时序，而VGA_R为红色信号线，而VGA_VS为场同步信号线。
+{{ :图18-7.jpg |图18-7 运行结果}}
+<WRAP centeralign>
+**图18-7 运行结果**
+</WRAP>
+\\
+\\
+### 5. 演示程序文件说明
+|文件名|功能|
+|TE3_Default.v|顶层模块。|
+|Reset_Delay.v|延时模块。|
+|VGA_Controller.v|VGA控制逻辑模块|
+|VGA_OSD_RAM.v|存储显示数据模块。|
+|VGA_PLL.v|产生频率为25.2MHz的VGA时序所需的主时钟。|
 \\
 \\
 ### 6. 演示程序使用
+演示设备：核心板、扩展板、带VGA接口的显示器。
+演示方法：将显示器连接到开发板上面的VGA接口上，然后把程序下载到开发板上既可以看到显示器上显示的图像。