在本篇文章中,将实现在Xilinx ZYNQ上实现用PL部分驱动VGA显示12bit的彩色图像,涉及到VGA的驱动原理,vivado上的PLL IP和ROM IP的使用以及彩色图像coe文件的生成。最后将提供整个项目代码。
本文所使用的开发板是Miz702(兼容zedboard),软件开发环境:vivado 2015.2
VGA的协议比较简洁,主要是有五个信号线组成,行同步信号 HSYNC,场同步信号VSYNC和3条色彩电压传输信号(R、G、B分别对应)。色彩信
号的电压为 0~0.7V。本次要实现的分辨率是640*480,帧率是60Hz,所需要的时钟是25Mhz.话不多说,直接上图:
VGA 时序图
需要注意的是,VGA的时序图和参数表可以看出,每帧需要525个vsync脉冲,在每个vsync的周期中,即Tvsync,又包含着800个hsync脉冲,而图像RGB的有效时间在hsync的640个显示脉冲之中。
//vga_sync.v VGA同步控制逻辑
module vga_sync(
input wire clk,
input wire rst_n,
output wire video_en, //数据有效
output reg hsync, //场同步信号
output reg vsync, //行同步信号
output wire [9:0] pixel_x, //待显示待像素的x坐标
output wire [9:0] pixel_y //待显示待像素的y坐标
);
reg [9:0] pixel_cnt;
reg [9:0] line_cnt;
reg v_video_en;
reg h_video_en;
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
begin
pixel_cnt <= 10'b0;
end
else
begin
pixel_cnt <= pixel_cnt + 1'b1;
if(pixel_cnt == 10'd799)
begin
pixel_cnt <= 10'b0;
end
end
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
begin
h_video_en <= 1'b1;
hsync <= 1'b1;
end
else
begin
case (pixel_cnt)
10'd0:
begin
h_video_en <= 1'b1;
end
10'd639:
begin
h_video_en <= 1'b0;
end
10'd655:
begin
hsync <= 1'b0;
end
10'd751:
begin
hsync <= 1'b1;
end
endcase
end
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
begin
line_cnt <= 10'b0;
end
else
begin
if(pixel_cnt == 10'd799)
begin
line_cnt <= line_cnt + 1'b1;
end
if(line_cnt == 10'd524)
begin
line_cnt <= 10'b0;
end
end
always @(posedge clk or negedge rst_n)
if(!rst_n)
begin
v_video_en <= 1'b1;
vsync <= 1'b1;
end
else
begin
case(line_cnt)
10'd0:
begin
v_video_en <= 1'b1;
end
10'd479:
begin
v_video_en <= 1'b0;
end
10'd489:
begin
vsync <= 1'b0;
end
10'd491:
begin
vsync <= 1'b1;
end
endcase
end
assign pixel_x = pixel_cnt;
assign pixel_y = line_cnt;
assign video_en = ((h_video_en == 1'b1) && (v_video_en == 1'b1));
endmodule
//由于开发板上的PL部分时钟是100Mh的,所以需要用PLL把VGA的基准时钟时钟分频到25Mhz
//test_vga.v文件 利用上面的代码显示彩色图像
module vga_test(
input wire sys_clk,
input wire sys_rst_n,
output wire hsync,
output wire vsync,
output wire [11:0] rgb,
output reg led
);
//红_绿_蓝
parameter BLACK = 12'b0000_0000_0000;
parameter BLUE = 12'b0000_0000_1111;
parameter GREEN = 12'b0000_1111_0000;
parameter DIAN = 12'b0000_1111_1111;
parameter RED = 12'b1111_0000_0000;
parameter PURPLE = 12'b1111_0000_1111;
parameter YELLOW = 12'b1111_1111_0000;
parameter WHITE = 12'b1111_1111_1111;
wire [9:0] pixel_x;
wire [9:0] pixel_y;
wire clk_25mhz;
reg [11:0] rgb_reg;
//显示静态图像640*480
reg [23:0] cnt;
always @(posedge clk_25mhz or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
begin
cnt <= 0;
led <= 0;
end
else
begin
cnt <= cnt + 1'b1;
if(cnt == 24'd12500000)
begin
cnt <= 24'b0;
led <= ~led;
end
end
always @ (posedge clk_25mhz or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
begin
rgb_reg <= 12'b0;
end
else
begin //显示图像
//rgb_reg <= q_sig;
rgb_reg[3:0] <= q_sig[7:4];
rgb_reg[7:4] <= q_sig[3:0];
rgb_reg[11:8] <= q_sig[11:8];
end
always @ (posedge clk_25mhz or negedge sys_rst_n)
if(!sys_rst_n)
begin
address_sig <= 19'b0;
end
else
begin
if(pixel_x>=0 && pixel_x<= 639 && pixel_y>=0 && pixel_y<=479)
address_sig = (pixel_x + 640*pixel_y);
end
//
assign rgb = (video_en == 1'b1) ? rgb_reg:12'b0;
vga_sync vga_syn_inst(
.clk (clk_25mhz),
.rst_n (sys_rst_n),
.video_en (video_en),
.hsync (hsync),
.vsync (vsync),
.pixel_x (pixel_x),
.pixel_y (pixel_y)
);
reg [18:0] address_sig;
wire [11:0] q_sig;
rom_pic rom_pic_inst (
.clka(clk_25mhz), // input wire clka
.addra(address_sig), // input wire [18 : 0] addra
.douta(q_sig) // output wire [11 : 0] douta
);
clk_wiz_0 clk_wiz_0_inst
(
// Clock in ports
.clk_in1(sys_clk),
// Clock out ports
.clk_out1(clk_25mhz)
);
endmodule
2.准备好640*480的彩色图片
3.打开Image2Lcd ,并且打开待显示的图片,并且按照下图配置参数:
4.配置完毕后,点击保存
5.打开BmpToMif,选择数据文件,打开刚才生成的bin文件,字长改为12,点击生成Mif文件(弹出的窗口可以选择否)。
6.用excel 打开生成的mif文件,选中这一列
7.然后在菜单栏中选择 数据->分列
8.选择分隔符号,下一步
9.选择其他,输入冒号(注意是英文的冒号),下一步
10.然后,按Ctrl+H,把分号换成逗号,(最后一组数据是分号)。
11.到此为止,图片的数据就准备好了,下面把数据添加到vivado,的coe文件里面。打开vivado,点击 IP Catalog ,搜索rom,双击 Block memory Cenerator
12.Memor type 选择Signal Poart ROM,Port A Opation按照如图所示配置
13.然后选择 Other Options(也可以先做好coe文件在此选择)
点击Edit,选择YES,输入文件名
14.radix 必须是2,vector可以先随便输,save,close
15.打开刚才新建的coe文件,按照如图所示的格式把生成的图像数据复制进来,注意最后一行数据以分号结束
16.至此,coe文件已经生成好了,ROM初始化的时候,会加载,供我们读取,显示在VGA上。
测试效果如图所示:
项目工程源码下载
oschina:点击打开链接
百度网盘链接:链接:http://pan.baidu.com/s/1mgER0VY 密码:mvkw
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