2.12 VGA显示图片_明德扬科技

2.12 VGA显示图片

2021-08-22 人气：作者：admin

官网连载的内容将出版成图书，并将录制视频，免费公开学习，欢迎大家留意。本连载前面是基础部分，与一般教材无异，后面是项目实践，是本连载的特色。如果你有一定的基础（能看懂verilog代码即可），那么可跳过前面部分，直接学习后面的项目实践。项目实践将有16个，从基础的闪烁灯开始，到最后是信号处理的项目，如信号发生器、FIR滤波器、插值滤波器和AD采集等。

本连载学习效果：不仅看能懂代码，还能知道每一行代码怎么写，怎么设计。

第二阶段项目实践

第十二章 VGA显示图片

本文的文档编号：001700000023

本文档没有对应的视频教程

1、至简原理与应用配套的案例和PPT讲解
2本案例要实现的效果是通过VGA，以640*480的分辨率在显示器中心显示120*55的图片图片数据存在ROM IP核内。步骤性教学；

3、这是Altera和Xilinx入门学习案例文档

1 项目背景
1.1 FPGA存储器
目前大多数FPGA都有内嵌的块RAM(Block RAM)，可以将其灵活地配置成单端口RAM(DPRAM，Single Port RAM)、双端口RAM(DPRAM，Double Ports RAM)、伪双端口RAM(Pseudo DPRAM)、CAM(Content Addressable Memory)、FIFO等常用存储结构。FPGA中其实并没有专用的ROM硬件资源，实现ROM的思路是对RAM赋予初值，并保持该初值。
Altera的器件内部提供了各种存储器模块（RAM、ROM或双口RAM），可以在设计中使用MegaWizard Plug-In Manager，执行【Tools】|【MegaWizard Plug-In Manager】菜单命令来创建所需要的存储器模块。也可以使用Altera 提供的宏功能模块LPM_ROM来创建存储器模块。每个ROM模块有CLOCK（时钟）、address（地址）这两个输入信号和一个q（值）输出信号。 ROM在每个时钟上升沿取出由地址信号所指定的存储单元中的值并输出。ROM内的值通过加载MIF （Memory Initialization File，存储器初始化文件）文件来实现。
当在设计中使用了器件内部的存储器模块时，需要对存储器模块进行初始化。在Quartus Ⅱ中，可以使用两种格式的存储器初始化文件：Intel Hex格式（.hex）或Altera存储器初始化格式（.mif）的文件。 MIF文件是Altera存储器类器件初始化的专用文件格式，文件内容为地址与值的对应表，规定了存储器单元的初始值。
如果将要存储于ROM中的内容比较少或者很有规律，可以执行【File】|【New…】菜单命令，创建MIF文件并编辑其内容。如果已经有BMP格式的图片，则可以使用我们提供的BmpToMif这个软件，从现有的BMP格式图片生成MIF文件。其使用非常简单，注意要适当调整原图片的大小，这可以通过各种图形编辑软件修改，如Windows自带的画图程序、Photoshop等。BmpToMif软件的功能有：

① 将bmp图片转为mif文件：将黑白图片转换为单色mif文件；将彩色图片转换为三色mif文件。
② 将二进制文件转为mif文件，如将中英文点阵字库转换为mif文件。
ROM IP核的生成方法[此处应该加上ROM的介绍，以及MIF文件的介绍。]

1.2 图片变成MIF文件的方法
1.我们需要用到Img2Lcd软件，此软件可自行下载，无需安装即可使用。

图 430

2.打开软件后，点击右上角“打开”按钮，选择需要转化的图片，在右侧输出数据类型下选择“c语言数组”，扫描模式为“水平扫描”，输出灰度“256色”，最大宽度和高度应大于图片的大小，由于我们示例的图片为120*60，最大宽度和高度我们选择240*240。其他选项可以不用管。

图 431

3.之后点击“保存”，文件名为“1.c”，在点击下方保存。

图 432

4.用gvim打开生成的文件，箭头处为数据个数，由于图片是120*60的，输出灰度为256色，所以就有7200个数据。

图 433

5.第一行是不需要的，先删除掉，然后进入命令模式，输入“/，”，然后回车，就可以选中所有的逗号。

图 434

6.将光标置于第一个字符，在命令模式下一次输入“q、a”，调用gvim的录制功能，然后输入“n”跳转到第一个逗号，进入编辑模式，将光标置于第一个逗号的右侧，然后回车，接着摁4下退格键删除多余的空格，在进入命令模式，输入“q”结束录制。

图 435

7.在命令模式下输入“7198@a”，表示重复之前的录制7198次，然后回车。

图 436

8.然后我们要删除多余的间隔，返回到第一个字符，在命令模式下输入“qa”进入录制，然后向下移动16格，刚好到没有数据的一行，输入“dd”进行删除，然后“q”退出录制。在命令模式下输入“954@a”，即可完成删除。

图 437

9.删除掉中间的OX

图 438

10.在命令模式下输入“：%s/0X/: /”回车将“0X”替换为冒号，输入“：%s/,/; /”回车将“，”替换为“；”。

图 439

图 440

11.打开一个空白gvim，输入1，进入命令模式选中，输入“yy7199p”将1复制7199份，将光标至于第一个1处，进入命令模式，输入“：let i=1|g/1/s//=i/|let i=i+1”让其递增。

图 441

图 442

12.选中1~7199，然后Ctrl+Q，进行列操作，然后Ctrl+c复制，然后回到1.c文件中，命令模式下，将光标置于第二行最前，然后Ctrl+v粘贴。

图 443

13.将第一个数据的地址标为0，然后在最上方和结尾添加如下图所示内容。

图 444

图 445

14.然后将“1.c”文件保存为“1.mif”格式的。

2 设计目标
通过VGA连接线，将显示器和教学板的VGA接口相连。连接示意图如下。

图 446

分辨率	行/列	同步脉冲	显示后沿	显示区域	显示前沿	帧长	单位
640*480 /60Hz	行	96	48	640	16	800	基准时钟
640*480 /60Hz	列	2	33	480	10	525	行
800*600 /72Hz	行	120	64	800	56	1040	基准时钟
800*600 /72Hz	列	6	23	600	37	666	行
800*600 /60Hz	行	128	88	800	40	1056	基准时钟
800*600 /60Hz	列	4	23	600	1	628	行
1024*768 /60Hz	行	136	160	1024	24	1344	基准时钟
1024*768 /60Hz	列	6	29	768	3	806	行

然后FPGA产生640*480分辨率（使用上表中的第一种分辨率），让显示器产生显示一幅图像。提示：显示器一般都会自适应功能，无须设置就能识别不同分辨率的图像。
图像的内容是：在屏幕的中央显示一个明德扬的LOGO。明德扬LOGO的大小是120*60像素。除了图片之外的显示区域，则显示白色。上板效果图如下图所示（显示器不同，显示效果也会有差别，请注意）。

图 447

本案例提供了ROM IP核文件：rom1.v。该文件的输入输出接口是：

rom1是一个宽度为16位，深度为8192的ROM，该ROM保存了明德扬的LOGO图片，其排列方式如下。

该ROM按从左往右，由上往下的顺序保存了LOGO图像每个像素的值。图中的(y,x)表示的是第y行第x列的像素值。例如，地址0保存的是第1行第1列的像素值，地址1保存的是第1行第2列的像素值，地址119保存的是第1行第120列的像素值。接下来，地址120保存的是第2行第1列的像素值，以此类推，地址6599保存的是第55行120列的像素值。而大于6599的地址，保存的值是0，没有意义的数字。
ROM的每一个像素，按RGB565的方式保存，也就是[15:11]表示红基色，[10:5]表示绿基色，[4:0]表示蓝基色。

3 设计实现
3.1 顶层接口
新建目录：D:mdy_bookpicture_new_borad。在该目录中，新建一个名为picture_new_borad.v的文件，并用GVIM打开，开始编写代码。
我们要实现的功能，概括起来就是FPGA产生VGA时序，即控制VGA_R4~R0、VGA_G5~G0、VGA_B4~B0、VGA_HSYNC和VGA_VSYNC，让显示器显示红色。其中，VGA_HSYNC和VGA_VSYNC，FPGA可根据时序产生高低电平。而颜色数据，由于是固定的红色，FPGA也能自己产生，不需要外部输入图像的数据。那么我们的FPGA工程，可以定义输出信号hys表示行同步，用输出信号vys表示场同步，定义一个16位的信号lcd_rgb，其中lcd_rgb[15:11]表示VGA_R4~0，、lcd_rgb[10:5]表示VGA_G5~0，、lcd_rgb[4:0]表示VGA_B4~0。
我们还需要时钟信号和复位信号来进行工程控制。
综上所述，我们这个工程需要五个信号，时钟clk，复位rst_n，场同步信号vys、行同步信号hys和RGB输出信号lcd_rgb。

器件	电阻网络转换后信号线	信号线	FPGA管脚	FPGA工程信号
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

将module的名称定义为picture_new_borad。并且我们已经知道该模块有五个信号：clk、rst_n、lcd_hs、lcd_vs和lcd_rgb。为此，代码如下：

module picture_new_borad (

clk ,

rst_n ,

lcd_hs ,

lcd_vs ,

lcd_rgb

);

其中clk、rst_n是输入信号，lcd_hs、lcd_vs和lcd_rgb是输出信号，其中clk、rst_n、lcd_hs、lcd_vs的值是0或者1，一根线即可，lcd_rgb为16位位宽的，根据这些信息，我们补充输入输出端口定义。代码如下：

input clk ;

input rst_n ;

output lcd_hs ;

output lcd_vs ;

output [15:0] lcd_rgb ;

3.2 架构设计
需要注意的是，输入进来的时钟clk是50MHz，而从分辨率参数表可知道，行单位的基准时钟是25 MHz。为此我们需要根据50MHz来产生一个25 MHz的时钟，然后再用于产生VGA时序。
为了得到这个25M时钟，我们需要一个PLL。PLL可以认为是FPGA内的一个硬核，它的功能是根据输入的时钟，产生一个或多个倍频和分频后的输出时钟，同时可以调整这些输出时钟的相位、占空比等。
例如，输入进来是50M时钟，如果我需要一个100M时钟，那么从逻辑上、代码上是不可能产生的，我们就必须用到PLL来产生了。
整个工程的结构图如下。

图 448

PLL的生成方式过程，请看本案例的综合工程和上板一节的内容。

3.3 VGA驱动模块设计
3.3.1 接口信号
在目录：D:mdy_book picture_new_borad中，建立一个rectangle.v文件，并用GVIM打开，开始编写代码。
我们新建一个GVIM文件，并且将文件保存为vga_driver.v。
我们先分析功能。要控制显示器，让其产生红色，也就是让FPGA控制VGA_R0~4、VGA_G0~5、VGA_B0~4、VGA_VSYNC和VGA_HSYNC信号。那么VGA驱动模块，可以定义输出信号hys表示行同步，用输出信号vys表示场同步，定义一个16位的信号lcd_rgb，其中lcd_rgb[15:11]表示VGA_R4~0，、lcd_rgb[10:5]表示VGA_G5~0，、lcd_rgb[4:0]表示VGA_B4~0。
同时该模块的工作时钟为25M，同时需要一个复位信号。
综上所述，我们这个模块需要五个信号，25M时钟clk，复位rst_n，场同步信号vys、行同步信号hys和RGB输出信号lcd_rgb。
将module的名称定义为vga_driver。并且我们已经知道该模块有五个信号：clk、rst_n、hys、vys和lcd_rgb。为此，代码如下：

module vga_driver(

clk,

rst_n,

hys,

vys,

lcd_rgb

);

其中clk、rst_n是输入信号，hys、vys和lcd_rgb是输出信号，其中clk、rst_n、hys、vys的值是0或者1，一根线即可，lcd_rgb为16位位宽的，根据这些信息，我们补充输入输出端口定义。代码如下：

input clk ;

input rst_n ;

output hys ;

output vys ;

output [15:0] lcd_rgb ;

3.3.2 信号设计
我们先设计场同步信号hys，VGA时序中的场同步信号，其时序图如下：

图 449

hys就是一个周期性地高低变化的脉冲。我们使用的是下表中的第一种分辨率，也就是同步脉冲a的时间是96个时钟周期，而显示后沿b是48个时钟周期，显示时序c是640个时钟周期，显示前沿是16个时钟周期，一共是800个时钟周期。

分辨率	行/列	同步脉冲	显示后沿	显示区域	显示前沿	帧长	单位
640*480 /60Hz	行	96	48	640	16	800	基准时钟
640*480 /60Hz	列	2	33	480	10	525	行
800*600 /72Hz	行	120	64	800	56	1040	基准时钟
800*600 /72Hz	列	6	23	600	37	666	行
800*600 /60Hz	行	128	88	800	40	1056	基准时钟
800*600 /60Hz	列	4	23	600	1	628	行
1024*768 /60Hz	行	136	160	1024	24	1344	基准时钟
1024*768 /60Hz	列	6	29	768	3	806	行

将时间信号填入图中，更新后的时序图如下：

图 450

很显然，我们需要1个计数器来产生这个时序，我们将该计数器命名为h_cnt。由于hys是不停地产生的，那么h_cnt就是不停地计数，每个时钟都要计数器，所以认为该计数器的加1条件为“1”，可写成：assign add_h_cnt = 1。从上图可知，该计数器的周期是800。综上所述，该计数器的代码如下：

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

assign add_h_cnt = 1;

assign end_h_cnt = add_h_cnt && h_cnt== 800 - 1;

有了计数器h_cnt，那么hys信号就有了对齐的对象。从时序图可以发现， hys有两个变化点，一个是h_cnt数到96个时，由0变1；另一个是当h_cnt数到800个时，由1变0。所以，场同步信号的代码如下：

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

接下来设计vys信号。该信号的时序图如下所示。

图 451

vys就是一个周期性地高低变化的脉冲。我们使用的是表中的第一种分辨率，查询表可知，同步脉冲a的时间是2行的时间，而显示后沿b是33行，显示时序c是480行，显示前沿是10行，一共是525行。其中，一“行”结束，也就是h_cnt数完了。
将时间信号填入图中，更新后的时序图如下：

图 452

很显然，我们还需要1个计数器来产生这个时序，我们将该计数器命名为v_cnt。该计数器是用来数有多少行的，所以加1条件就是一行结束，即end_h_cnt，可写成：assign add_v_cnt = end_h_cnt。从上图可知，该计数器的周期是525。综上所述，该计数器的代码如下：

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

assign add_v_cnt = end_h_cnt;

assign end_v_cnt = add_v_cnt && v_cnt== 525 - 1;

有了计数器v_cnt，那么vys信号就有了对齐的对象。从时序图可以发现， vys有两个变化点，一个是v_cnt数到2个时，由0变1；另一个是当h_cnt数到525个时，由1变0。所以，场同步信号的代码如下：

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

最后我们还有一个信号需要设计，那就是lcd_rgb信号。

图 453

我们在显示器中一共要分成两种方式显示。如上图中，以屏幕中点为中心，左右60列、上27个行、下28行显示的是图像数据；而在其他区域直接显示白色，也就是lcd_rgb等于16’b11111_111111_11111。还要注意的是，在非显示区域，lcd_rgb的值要为0，才能正确显示。我们现在要仔细区分，在什么时候分别输出上面的值。
显示区域：(h_cnt >=（96+48）&& h_cnt <（96+48+640）)，并且(v_cnt>=(2+33) && v_cnt<（2+33+480）)
图片区域：(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）)
白色区域：在显示区域中，非图片区域的，就是白色区域。
非显示区域：显示区域之外的，就是非显示区域。
我们可以设计几个信号来表示这些区域。显示区域用valid_area=1表示，图片区域用rom_area=1表示。可得到代码如下：

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

有了green_area和valid_area后，设计lcd_rgb就好办了。
非显示区域（valid_area=0），lcd_rgb输出“16’b0”；
显示区域（valid_area）中的图片区域（rom_area=1），lcd_rgb输出为图片的像素值。但问题来了，图片的像素值哪里来？来自于ROM，我们怎么使用ROM？将这个ROM例化，下面是例化的代码。
代码中，address、clock和q是rom1内部的信号，而rom_addr、clk和rom_data是VGA驱动模块的信号。上面的例化意思是，将rom1的信号address连到VGA驱动模块的rom_addr信号上；将rom1的信号clock连到VGA驱动模块的clk信号上；将rom1的信号q连到VGA驱动模块的rom_data信号上。想象一下，现在要在一台电视机内部要安装一个电路板。这个电路板的自己命名的接口有address、clock和q。这台电视机里面有三种线，分别是rom_addr，clk和rom_data。我们把rom_addr插到电路板address接口上，把clk插到电路板的clock接口上，把rom_data插到电路板的q接口上，这样就完成了安装。
我们知道，通过控制ROM的地址，就能让ROM输出对应地址的数据。ROM输出的信号是rom_data。所以，显示区域（valid_area）中的图片区域（rom_area=1），lcd_rgb输出为图片的像素值，也就是rom_data的值，即lcd_rgb=rom_data。至于如何控制地址rom_addr，先不考虑，继续完成lcd_rgb信号设计。
显示区域（valid_area）中的非图片区域（rom_area=0），lcd_rgb输出白色16’h11111_111111_11111。
则可以写出代码如下：

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

else begin

lcd_rgb <= 0;

end

最后我们再来设计rom_addr的信号。下面是

由上面的表可以得到rom_addr与h_cnt和v_cnt的关系：rom_addr = (h_cnt-96-48-320+60) + 120*(v_cnt-2-33-240+27)。
但我们要注意到ROM的时序，rom_data会比rom_addr滞后一个时钟的。这会导致什么问题呢？

图 454

当h_cnt=404并且v_cnt=248时，此时是图片的第一个像素点。由于rom_addr是由组合逻辑产生的，所以在第6个时钟时rom_addr=0，而地址0所对应的像素值，要在第7个时钟才会在rom_data输出。lcd_rgb是时序产生的，它在第7个时钟上升沿，采样rom_data的值并输出，很显示，此时lcd_rgb并不是输出地址0所对应的像素值。
遇到此种问题时，我们就需要调整时序。其中一种方法是是调整rom_addr，让它提前一个时钟产生，而其他信号都保持不变。更新后的波形如下图。

图 455

原来是在h_cnt=404时rom_addr的值为0，提前一个时钟后，当h_cnt=403时，rom_addr就为0，从而让rom_data也提前了一个时钟，正好解决此问题。
所以rom_addr所对应的代码如下：

always@(*)begin

rom_addr = (h_cnt-96-48-320+60-1) + 120*(v_cnt-2-33-240+27)。

end

此次，主体程序已经完成。接下来是将module补充完整。

3.3.3 信号定义
接下来定义信号类型。
h_cnt是用always产生的信号，因此类型为reg。h_cnt计数的最大值为800，需要用10根线表示，即位宽是10位。因此代码如下：

1	reg [9:0] h_cnt ;

add_h_cnt和end_h_cnt都是用assign方式设计的，因此类型为wire。并且其值是0或者1，1个线表示即可。因此代码如下：

1 2	wire add_h_cnt; wire end_h_cnt;

v_cnt是用always产生的信号，因此类型为reg。v_cnt计数的最大值为525，需要用10根线表示，即位宽是10位。因此代码如下：

1	reg [9:0] v_cnt ;

add_v_cnt和end_v_cnt都是用assign方式设计的，因此类型为wire。并且其值是0或者1，1根线表示即可。因此代码如下：

1 2	wire add_v_cnt; wire end_v_cnt;

lcd_rgb是用always方式设计的，因此类型为reg。并且它的位宽是16位，16根线表示即可。因此代码如下：

1	reg [15:0] lcd_rgb;

hys和vys是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是0或1，需要1根线表示即可。因此代码如下：

1 2	reg hys ; reg vys ;

distance是用always方式设计的，因此类型为reg。其位宽为20位，需要20根线表示。因此代码如下：

valid_area和rom_area是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是0或1，用一根线表示即可。因此代码如下：

1 2	reg valid_area ; reg rom_area;

rom_addr是用always方式设计的，因此类型为reg。其表示范围是0~6599，需要位宽为13位，需要13根线表示。因此代码如下：

1	reg [12:0] distance ;

rom_data是例化模块的输出，不是用always方式设计的，因此类型为wire。其位宽为16位，需要16根线表示。因此代码如下：

1	reg [15:0] rom_data ;

所以整个模块的代码如下

3.4 顶层模块设计
3.4.1 例化子模块
例化PLL IP核的代码

vga_pll module_1(

.inclk0 (clk ),

.c0 (clk_0 )

);

例化驱动模块的代码

color module_6(

.clk (clk_0 ),

.rst_n (rst_n ),

.hys (lcd_hs ),

.vys (lcd_vs ),

.lcd_rgb (lcd_rgb)

);

3.4.2 信号定义

clk_0是在例化文件中，因此类型为wire。并且其值是0或1，用一根线表示即可。因此代码如下：

1	wire clk_0 ;

lcd_sh和lcd_vs是在例化文件中，因此类型为wire。并且其值是0或1，用一根线表示即可。因此代码如下：

1 2	wire lcd_hs ; wire lcd_vs ;

lcd_rgb是在例化文件中，因此类型为wire。它的位宽是16位的，用16根线表示即可。因此代码如下：

1	wire [15:0] lcd_rgb ;

至此，整个代码的设计工作已经完成。下一步是新建工程和上板查看现象。

4 综合工程和上板
4.1 新建工程
1.首先在d盘中创建名为“picture_new_borad”的工程文件夹，将写的代码命名为“vga_drive.v”,顶层模块名为“vga_drive”,例化文件命名为“vga_exec7.v”。图片生成的数据文件名为“1.mif”，“vga_pll.v”为时钟分频ip核，由我们提供。

图 456

图 457

图 458

2.然后打开Quartus Ⅱ，点击File下拉列表中的New Project Wzard...新建工程选项。

图 459

3.在出现的界面中直接点击最下方的“Next”。

图 460

4.之后出现的是工程文件夹、工程名、顶层模块名设置界面。按照之前的命名进行填写，第一栏选择工程文件夹“picture_new_borad”，第二栏选择工程文件“vga_exec7.v”，最后一栏选择顶层模块名“vga_exec7”,然后点击”Next”。

图 461

5.之后是文件添加界面。点击红色箭头处，在上方一栏中添加之前写的”vga_driver.v、vga_pll.v和vga_exec1.v”文件，点击右侧的“Add”按钮，之后文件还会出现在大方框中，选中它们，之后点击“Next”。

图 462

6.器件型号选择界面。在“Device family”处选择Cyclone ⅣE，在“Available devices”处选择EP4CE15F23C8，然后点击“Next”。

图 463

7.EDA工具界面。该页面用默认的就行，直接点击最下方“Next”。

图 464

8.之后出现的界面是我们前面的设置的总结，确认没有错误后点击“Finish”。

图 465

4.2 生成PLL IP核

新建工程后，就要生成PLL IP核。本节的PLL生成过程，与案例“VGA显示颜色”第四点综合工程和上板中的PLL内容一致，注意其中的地址有不同。

4.3 生成ROM IP核
1.在界面右侧IP Catalog处搜索ROM。

图 466

2.双击rom:1-port保存文件名，之后点击ok。

图 467

3.在之后的界面中选择数据位宽为16位，存储深度为8192words，点击Next。

图 468

4.在‘q’output port处取消对号选中，点击Next。

图 469

5.然后选择文件，点击Browse，然后在出现的Select File中最下方的文件类型选择.mif格式，然后选中我们之前写的1.mif，点击Open。

图 470

6.之后的界面中直接点击Next。

图 471

7.取消rom1_bb.v处的箭头勾选，点击Finish。

图 472

8.然后直接点击Yes

图 473

4.4 综合
1.在“Project Navigator”下选中要编译的文件，点击上方工具栏中“Start Compilation”编译按钮（蓝色三角形）。

图 474

2.编译成功后会出现以下界面。

图 475

4.5 配置管脚

图 476

在菜单栏中，选中Assignments，然后选择Pin Planner，就会弹出配置管脚的窗口。

图 477

在配置窗口最下方中的location一列，参考下表中最右两列配置好FPGA管脚。

器件	信号线	信号线	FPGA管脚	内部信号
U6,U7	SEG_E	SEG0	Y6	seg_ment[2]
	SEG_DP	SEG1	W6	未用到
	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		SYS_CLK	G1	clk
K1		SYS_RST	AB12	rst_n

注意注意：与其他案例不同的是，VGA案例中所有管脚的电平必须选用为LVCMOS3.3，而不能是default。如下图所示

配置完成后，关闭Pin Planner，软件自动会保存管脚配置信息。

4.6 再次综合

图 478

在菜单栏中，选中Processing，然后选择Start Compilation，再次对整个工程进行编译和综合。

图 479

出现上面的界面，就说明编译综合成功。

4.7 连接开发板
图中，下载器接入电脑USB接口，电源接入电源，vga线连接显示器，然后摁下电源开关，看到开发板灯亮。

图 480

4.8 上板
1.双击Tasks一栏中”Program Device”。

图 481

2.会出现如下界面，点击add file添加.sof文件，在右侧点击“Start”，会在上方的“Progress”处显示进度。

图 482

3.进度条中提示成功后，即可在显示器上观察到相应的现象。

技术交流QQ群：97925396

更多FPGA技术资讯：微信公众号 fpga资讯

返回目录 >> 明德扬FPGA实验手册

上一篇：2.11 VGA显示圆

下一篇：1位闪烁灯设计

深圳明德扬科技教育有限公司是一家专用集成电路（ASIC）编程领域的高科技IT企业。公司以现场可编程门阵列（FPGA）为核心，主要致力于FPGA人才的培训、教育、深造，FPGA理论研究、应用技术创新、项目开发，并涵盖计算机软硬件技术开发、系统集成、网络技术开发、信息技术咨询、环境工程、管理工程与电子工程的技术开发等范围。

扫描关注公众号

先添加QQ：

联系电话：18022857217