/**********************AD9248 ADC采集波形显示*************************

*********************************************************************/

`timescale 1ns / 1ns//仿真时间刻度/精度

module ad9248_top

(

input            I_sysclk_p,         //系统时钟输入   

output           O_ad9248_clka,      //A通道时钟输出   

input            I_ad9248_ora,      

input  [13:0]   I_ad9248_da,         //A通道数据输入

output           O_ad9248_clkb,      //B通道时钟输出  

input            I_ad9248_orb,

input  [13:0]   I_ad9248_db,         //B通道数据输入

output           O_card_power_en,    //子卡电源使能

output           O_HDMI_CLK_P,       //HDMI时钟输出 P端

output           O_HDMI_CLK_N,       //HDMI时钟输出 N端

output [2:0]    O_HDMI_TX_P,         //HDMI数据输出 P端

output [2:0]    O_HDMI_TX_N          //HDMI数据输出 N端

);

assign O_card_power_en = 1'b1; //子卡上电

wire pclkx1,pclkx5,adc_clk,locked; //MMCM/PLL时钟信号

assign O_ad9248_clka = adc_clk;

assign O_ad9248_clkb = adc_clk;

//例化MMCM/PLL IP

clk_wiz_1 clk_hdmi_pll_inst

(

.clk_in1(I_sysclk_p),

.reset(!rst_cnt[7]),

.locked(locked),

.clk_out1(pclkx1),//像素时钟

.clk_out2(pclkx5),//HDMI输出5倍像素时钟

.clk_out3(adc_clk)//给ADC采集用

);

wire  vtc_rstn,vtc_clk,vtc_vs,vtc_hs,vtc_de,vtc2_de;

wire [23:0] wave_rgb; //RGB颜色寄存器

assign vtc_clk  = pclkx1;//像素时钟

assign vtc_rstn = locked;//VTC复位信号

//上电延迟复位

reg [7:0]    rst_cnt=0; //复位计数器

wire  rstn = rst_cnt[7];//用高位复位

always @(posedge I_sysclk_p)begin

    if (rst_cnt[7])

        rst_cnt  <=  rst_cnt;

    else

        rst_cnt  <= rst_cnt+1'b1;

end

//例化HDMI 输出IP

uihdmitx #

(

.FAMILY("7FAMILY")  //选择芯片所支持的系列"7FAMILY" “UFAMILY”              

)

uihdmitx_inst

(

.I_rstn          (locked),//复位

.I_HS            (vtc_hs),//hs信号

.I_VS            (vtc_vs),//vs信号

.I_VDE           (vtc_de),//de信号

.I_RGB           (wave_rgb),//RGB数据

.I_PCLKX1       (pclkx1),//像素时钟

.I_PCLKX2_5     (1'b0),//2.5倍像素时钟，只有UFAMILY需要

.I_PCLKX5       (pclkx5),//5倍像素时钟

.O_TMDS_TX_CLK_P(O_HDMI_CLK_P),//HDMI时钟输出P端

.O_TMDS_TX_CLK_N(O_HDMI_CLK_N),//HDMI时钟输出N端

.O_TMDS_TX_P    (O_HDMI_TX_P),//HDMI输出数据P端

.O_TMDS_TX_N    (O_HDMI_TX_N)//HDMI输出数据N端

);

//此VTC IP 用于产生绘制波形的有效区域，波形绘制区域大小未1024*600

uivtc#

(

.H_ActiveSize(1280),          //视频时间参数,行视频信号，一行有效(需要显示的部分)像素所占的时钟数，一个时钟对应一个有效像素

.H_SyncStart(1280+88),        //视频时间参数,行同步开始，即多少时钟数后开始产生行同步信号

.H_SyncEnd(1280+88+44),       //视频时间参数,行同步结束，即多少时钟数后停止产生行同步信号，之后就是行有效数据部分

.H_FrameSize(1280+88+44+239), //视频时间参数,行视频信号，一行视频信号总计占用的时钟数

.V_ActiveSize(720),           //视频时间参数,场视频信号，一帧图像所占用的有效(需要显示的部分)行数量，通常说的视频分辨率即H_ActiveSize*V_ActiveSize

.V_SyncStart(720+4),          //视频时间参数,场同步开始，即多少行数后开始产生场同步信号

.V_SyncEnd (720+4+5),         //视频时间参数,场同步结束，即多少场数后停止产生场同步信号，之后就是场有效数据部分

.V_FrameSize(720+4+5+28),     //视频时间参数,场视频信号，一帧视频信号总计占用的行数量

.H2_ActiveSize(1024),         //波形绘制区域行像素大小        

.V2_ActiveSize(256)           //波形绘制区域场像素大小

)

uivtc_inst

(

.I_vtc_clk   (vtc_clk),  //系统时钟

.I_vtc_rstn  (vtc_rstn), //系统复位

.I_vtc2_offset_x(128),   //X坐标相对屏幕的原始坐标的偏移

.I_vtc2_offset_y(200),   //Y坐标相对屏幕的原始坐标的偏移

.O_vtc_vs    (vtc_vs),   //场同步输出

.O_vtc_hs    (vtc_hs),   //行同步输出

.O_vtc_de    (vtc_de),   //视频数据有效

.O_vtc2_de   (vtc2_de)   //绘制波形显示区域的有效区域

);

ila_0 ila_dbg (

.clk(adc_clk), // input wire clk

.probe0({I_ad9248_db,I_ad9248_da}) // input wire [1:0] probe0

);

//测试数据产生，通过test_data产生测试数据，可以用于测试波形显示器的基本功能测试

//reg [7:0]test_data =0;

//always @(posedge vtc_clk)

//  if(vtc2_de)

//       test_data[7:0] =  test_data + 1'b1;

//例化波形显示器 IP，默认支持2个通道数据，可以扩展支持更多通道

uiwave uiwave_inst

(

//波形1

.I_wave1_clk(O_ad9248_clka),//系统时钟输入

.I_wave1_data(I_ad9248_da[13:6]),//ADC只显示高8bits 数据

.I_wave1_data_de(1'b1),//ADC数据有效信号

//波形2

.I_wave2_clk(O_ad9248_clkb),//系统时钟输入

.I_wave2_data(I_ad9248_db[13:6]),//ADC只显示高8bits 数据

.I_wave2_data_de(1'b1),//ADC数据有效信号

.I_vtc_rstn(vtc_rstn),//时序发生复位

.I_vtc_clk (vtc_clk), //像素时钟

.I_vtc_vs  (vtc_vs),  //场同步输出

.I_vtc_de  (vtc2_de),//同步，绘制波形显示区域的有效区域

.O_vtc_rgb (wave_rgb)//同步RGB数据 绘制数据输出   

);

endmodule

/*************uivtc(video timing  controller)视频时序控制器*************

--版本号1.1

--以下是米联客设计的uivtc(video timing controller)视频时序控制器

--1.代码简洁，占用极少逻辑资源，代码结构清晰，逻辑设计严谨

--2.使用方便，只需要输入6个参数既可以实现对不同视频分辨率时序的控制

--3.该视频时序控制，一个时钟对应一个像素

--4.通常我们说的像素，比如1080P代表了1920*1080是指视频的有效显示区域，实际的视频还包含不能显示的区域，比如行同步，场同步时间

--5.通常我们说的行视频信号，也称之为视频的水平像素信号；场视频信号，也称之为视频的垂直像素信号；

--6.针对波形绘制，增加画中画绘制区域功能

*********************************************************************/

`timescale 1ns / 1ns //仿真时间刻度/精度

module uivtc#

(

parameter H_ActiveSize   =   1980,                //视频时间参数,行视频信号，一行有效(需要显示的部分)像素所占的时钟数，一个时钟对应一个有效像素

parameter H_FrameSize    =   1920+88+44+148,     //视频时间参数,行视频信号，一行视频信号总计占用的时钟数

parameter H_SyncStart    =   1920+88,             //视频时间参数,行同步开始，即多少时钟数后开始产生行同步信号

parameter H_SyncEnd      =   1920+88+44,         //视频时间参数,行同步结束，即多少时钟数后停止产生行同步信号，之后就是行有效数据部分

parameter V_ActiveSize   =   1080,                //视频时间参数,场视频信号，一帧图像所占用的有效(需要显示的部分)行数量，通常说的视频分辨率即H_ActiveSize*V_ActiveSize

parameter V_FrameSize    =   1080+4+5+36,        //视频时间参数,场视频信号，一帧视频信号总计占用的行数量

parameter V_SyncStart    =   1080+4,              //视频时间参数,场同步开始，即多少行数后开始产生场同步信号

parameter V_SyncEnd      =   1080+4+5,           //视频时间参数,场同步结束，即多少场数后停止产生场同步信号，之后就是场有效数据部分

parameter H2_ActiveSize  =   640,

parameter V2_ActiveSize  =   480

)

(

input            I_vtc_rstn,//系统复位

input            I_vtc_clk, //系统时钟

output  reg     O_vtc_vs,  //场同步输出

output  reg     O_vtc_hs,  //行同步输出

output  reg     O_vtc_de,  //视频数据有效  

input  [11:0]   I_vtc2_offset_x,//相对屏幕原点(左上角)X方向偏移

input  [11:0]   I_vtc2_offset_y,//相对屏幕原点(左上角)Y方向偏移

output  reg     O_vtc2_de        //绘制有效的显示区域

);

reg [11:0] hcnt = 12'd0;    //行像素计数器，寄存器

reg [11:0] vcnt = 12'd0;    //场像素计数器，寄存器   

reg [2 :0] rst_cnt = 3'd0;  //复位计数器，寄存器

wire rst_sync = rst_cnt[2]; //同步复位

always @(posedge I_vtc_clk or negedge I_vtc_rstn)begin //通过计数器产生同步复位

    if(I_vtc_rstn == 1'b0)

        rst_cnt  <= 3'd0;

    else if(rst_cnt[2] == 1'b0)

        rst_cnt  <= rst_cnt + 1'b1;

end   

//行像素计数器

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if(rst_sync == 1'b0) //复位

        hcnt <= 12'd0;

    else if(hcnt != (H_FrameSize - 1'b1))//计数范围从0 ~ H_FrameSize-1

        hcnt <=  hcnt + 1'b1;

    else

        hcnt <= 12'd0;

end         

//场计数器，用于计数已经完成的行视频信号

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if(rst_sync == 1'b0)

        vcnt <= 12'd0;

    else if(hcnt == (H_ActiveSize  - 1'b1)) begin//是否一行像素结束

            vcnt <= (vcnt == (V_FrameSize - 1'b1)) ? 12'd0 : vcnt + 1'b1;//每一行计数，场计数器加1，计数范围0~V_FrameSize - 1

    end

end

wire hs_valid  =  hcnt <  H_ActiveSize; //行信号有效像素部分

wire vs_valid  =  vcnt <  V_ActiveSize; //场信号有效像素部分

wire vtc_hs   =  (hcnt >=  H_SyncStart && hcnt < H_SyncEnd);//产生hs，行同步信号

wire vtc_vs    = (vcnt >  V_SyncStart && vcnt <= V_SyncEnd);//产生vs，场同步信号      

wire vtc_de   =  hs_valid  && vs_valid;//只有当行像素有效和场像素同时有效，视频数据部分才是有效

//画中画，波形绘制区域

wire hs2_valid  =   (hcnt>=I_vtc2_offset_x)&&  (hcnt<(I_vtc2_offset_x+H2_ActiveSize)); //画中画，波形绘制区域HS有效信号

wire vs2_valid  =  (vcnt>=I_vtc2_offset_y)&&  (vcnt<(I_vtc2_offset_y+V2_ActiveSize)); //画中画，波形绘制区域VS有效信号

wire vtc2_de    =  hs2_valid  && vs2_valid; //画中画，数据有效绘制信号

//完一次寄存打拍输出，有利于改善时序，尤其对于高分辨率，高速的信号，打拍可以改善内部时序，以运行于更高速度

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if(rst_sync == 1'b0)begin

        O_vtc_vs  <= 1'b0;

        O_vtc_hs  <= 1'b0;

        O_vtc_de  <= 1'b0;

        O_vtc2_de  <= 1'b0;

    end

    else begin

        O_vtc_vs  <= vtc_vs; //场同步信号打拍输出

        O_vtc_hs  <= vtc_hs; //行同步信号打拍输出

        O_vtc_de  <= vtc_de; //视频有效信号打拍输出

        O_vtc2_de  <= vtc2_de; //画中画，数据有效绘制信号

    end

end

endmodule

`timescale 1ns / 1ns

module uiwave

(

//波形1

input          I_wave1_clk,      //波形1时钟

input  [7 :0] I_wave1_data,     //波形1数据

input          I_wave1_data_de,  //波形1数据有效

//波形2

input          I_wave2_clk,      //波形2时钟

input  [7 :0] I_wave2_data,     //波形2数据

input          I_wave2_data_de,  //波形2数据有效

//VTC时序输入

input         I_vtc_rstn,        //时序复位输入

input         I_vtc_clk,         //时序时钟输入

input         I_vtc_vs,          //VS-帧同步，信号同步输入

input         I_vtc_de,          //de有效区域，信号同步输入

//同步时序输出，以及像素输出

output        O_vtc_vs,          //帧同步输出

output        O_vtc_de,          //de信号同步后输出

output reg [23:0] O_vtc_rgb     //同步输出显示颜色

);

reg  [1  :0] vtc_vs_r; //vs寄存器

reg  [1  :0] vtc_de_r; //de寄存器

reg  [11 :0] vcnt,hcnt;//vcnt计数有多少行，hcnt计数有多少列

reg    grid_de; //栅格绘制使能

assign O_vtc_vs = vtc_vs_r[0]; //同步后输出O_vtc_vs

assign O_vtc_de = vtc_de_r[0]; //同步后输出O_vtc_de

//寄存,同步

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    vtc_vs_r <= {vtc_vs_r[0],I_vtc_vs};

    vtc_de_r <= {vtc_de_r[0],I_vtc_de};

end

//以下hcnt用于计数列，vcnt用于计数行数

//hcnt像素计数器

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if(hcnt == 1023)

        hcnt <= 12'd0;

    else if(vtc_de_r[0] && (hcnt != 1023)) //hcnt计数列，共计1024个像素

        hcnt <=  hcnt + 1'b1;

end

//vcnt计数有多少行

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if(vtc_vs_r == 2'b01)

        vcnt <= 8'd0;

    else if((vtc_de_r == 2'b10) && (vcnt != 255)) //以de信号用于计数行，共计256行

        vcnt <=  vcnt + 1'b1;

end

//栅格绘制

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    if((hcnt[2:0]==7&&(vcnt[5:0]==63||vcnt == 0))||((hcnt[5:0]==63||hcnt==0)&&vcnt[2:0]==7)||(vcnt == 0 && hcnt==0))

        grid_de  <= O_vtc_de;

    else

        grid_de  <= 1'b0;

end

//1--绘制波形曲线1，绿色点

//2--绘制波形曲线2，黄色点

//3--绘制栅格虚线，白色点

//4--绘制背景色，黑色

always @(posedge I_vtc_clk)begin

    casex({grid_de,wave2_pixel_en,wave1_pixel_en})

             3'bxx1:

                O_vtc_rgb <= {8'h00,8'hff,8'h00};   //wave1信号显示像素颜色

             3'bx10:

                O_vtc_rgb <= {8'hff,8'hff,8'h00};   //wave2信号显示像素颜色

             3'b100:

                O_vtc_rgb <= {8'h96,8'h96,8'h96};   //网格显示像素为白色点

        default:

                O_vtc_rgb <= {8'h00,8'h00,8'h00};   //黑色背景

    endcase

end

//波形缓存1，以及波形绘制像素点输出使能

uiwave_buf uiwave1_buf_inst

(

.I_wave_clk    (I_wave1_clk),      //写数据输入时钟，和ADC采集时钟同步

.I_wave_data   (I_wave1_data),     //写数据

.I_wave_data_de(I_wave1_data_de), //写数据有效

.I_vtc_clk       (I_vtc_clk),      //VTC时序发生器时钟输入

.I_vtc_rstn     (I_vtc_rstn),      //VTC时序发生器复位

.I_vtc_de_r     (vtc_de_r[0]),    //VTC时序发生器的de有效区域输入

.I_vtc_vs        (I_vtc_vs),      //VTC时序发生器的VS同步信号输入

.I_vtc_vcnt     (vcnt),            //vtc的数据偏移，主要对有符号数据进行调整

.O_pixel_en      (wave1_pixel_en)  //输出输出使能

);

//波形缓存2，以及波形绘制像素点输出使能

uiwave_buf uiwave2_buf_inst

(

.I_wave_clk       (I_wave2_clk),     //写数据输入时钟，和ADC采集时钟同步

.I_wave_data      (I_wave2_data),    //写数据

.I_wave_data_de  (I_wave2_data_de),  //写数据有效

.I_vtc_clk        (I_vtc_clk),       //VTC时序发生器时钟输入

.I_vtc_rstn       (I_vtc_rstn),      //VTC时序发生器复位

.I_vtc_de_r       (vtc_de_r[0]),      //VTC时序发生器的de有效区域输入

.I_vtc_vs         (I_vtc_vs),       //VTC时序发生器的VS同步信号输入

.I_vtc_vcnt      (vcnt),             //vtc的数据偏移，主要对有符号数据进行调整

.O_pixel_en      (wave2_pixel_en)    //输出输出使能

);

endmodule

/*************uiwave_buf简易波形绘制驱动******************************

--版本号1.0

--1.代码简洁，占用极少逻辑资源，代码结构清晰，逻辑设计严谨

--2.使用方便，只需要输入ADC的值，就能完成波形绘制

--3.占用资源少，波形输入8bits ADC值，存储到BLOCK RAM 只需要1048*8bit 大小的BRAM，即可完成1通道的波形存储

--4.乒乓绘制，当绘制一个波形的时候，另外个波形存储到另外一段地址空间

--5.绘制过程中，每一行数据都读出和Y坐标匹配，如果匹配成功，使能O_pixel_en绘制这个数据点

*********************************************************************/

`timescale 1ns / 1ns //仿真时间刻度/精度

module uiwave_buf

(

input     I_wave_clk,     //写数据输入时钟，和ADC采集时钟同步

input  [7 :0] I_wave_data,   //写数据

input          I_wave_data_de,//写数据有效

input          I_vtc_clk,     //VTC时序发生器时钟输入

input          I_vtc_rstn,    //VTC时序发生器复位

input          I_vtc_vs,      //VTC时序发生器的VS同步信号输入

input          I_vtc_de_r,    //VTC时序发生器的de有效区域输入

input  [7 :0] I_vtc_vcnt,    //vtc的数据偏移，主要对有符号数据进行调整

output         O_pixel_en     //输出输出使能

);

//BRAM 简单双口BRAM

reg  [9 :0] addra = 0;  //BRAM 通道A地址     

//reg         ena    = 0;  //BRAM 通道A使能

reg         wea    = 0;  //BRAM 通道A写使能

reg  [9 :0] addrb = 0;  //BRAM 通道B地址

reg         enb    = 0;  //BRAM 通道B读使能

reg  [0 :0] WR_S,RD_S;  //写状态机，读状态机

reg         buf_flag;//buf_flag用于乒乓地址缓存切换

reg         addr0_en;//用于设置写第一个数据相对地址0

wire [7 :0] wave_data;//写波形数据到BRAM

reg  [3 :0] async_vtc_vs =0; //同步信号

always @(posedge I_wave_clk)begin //对异步I_vtc_vs采样

    async_vtc_vs <=  {async_vtc_vs[2:0],I_vtc_vs};

end

//绘制波形数据点使能，绘制原理:

//当匹配到存储的ADC数据和正在扫描的Y坐标值一致就输出，每个X坐标方向绘制1个波形点

assign   O_pixel_en  =  I_vtc_de_r&(I_vtc_vcnt[7:0] == wave_data[7:0]);

//写BRAM 状态机

always @(posedge I_wave_clk or negedge I_vtc_rstn)begin

    if(I_vtc_rstn == 1'b0)begin //复位重置所有寄存器

       addra       <= 10'd0;

       addr0_en    <= 1'b1;

       wea       <= 1'b0;

       buf_flag    <= 1'b0;

       WR_S      <= 1'd0;

    end

    else begin

        case(WR_S) //写状态机

        0:begin

        if(I_wave_data_de)begin //有效波形数据点

                if(addra == 1023)begin //1024个数据写完

                  wea      <= 1'b0; //停止写

                  addra    <= 0;    //相对地址设置0

                  addr0_en <= 1'b1;

                  WR_S     <= 1'd1;//进入状态机1

                end

                else begin //写入1024个数据

                  wea      <= 1'b1; //写使能

                  addr0_en <= 1'b0;

                  addra    <= (addr0_en == 1'b0) ? (addra + 1'b1) : 0;//相对地址递增

                end

             end

             else begin

               wea <= 1'b0;

             end

        end

        1:begin //等待VTC时序同步

             if(async_vtc_vs[3:2] == 2'b10)begin//当数据同步后，准备下一次写

                WR_S     <= 1'd0; //回到状态0

                buf_flag <= ~buf_flag;//乒乓地址切换

             end

        end

        default:WR_S   <= 2'd0;

        endcase

     end

end

//读BRAM 状态机

always @(posedge I_vtc_clk or negedge I_vtc_rstn)begin

    if(I_vtc_rstn == 1'b0)begin//复位重置所有寄存器

       addrb    <= 10'd0;

       RD_S     <= 1'd0;

    end

    else begin

        case(RD_S)

        0:begin

          if(I_vtc_de_r)begin //I_vtc_de_r代表了有效绘制区域

                if(addrb == 1023)begin //1024个数据读完

                  addrb <= 0;    //相对地址设置0

                  RD_S  <= 1'd1; //进入状态1

                end

                else //没一样都会扫描所有的ADC数据

                  addrb   <= addrb + 1'b1;//相对地址递增

             end

        end

    1:begin

          if(I_vtc_de_r == 0) //等待de变为0

                 RD_S <= 0; //回到状态0重新扫描

        end

        default:RD_S   <= 1'd0;

        endcase

     end

end   

wave_ram buf_inst(

.dina(I_wave_data), //写入波形数据

.addra({buf_flag,addra}), //写地址，其中addra是相对地址，buf_flag是地址高位，用于读写的乒乓切换

.wea(wea), //写使能

.clka(I_wave_clk),//写时钟

.doutb(wave_data), //读出的波形数据

.addrb({~buf_flag,addrb}), //写地址，其中addrb是相对地址，buf_flag是地址高位，用于读写的乒乓切换

.clkb(I_vtc_clk)//读时钟

);

endmodule