【ZYNQ-7000开发之一】PL部分驱动VGA显示静态彩色图像

本帖最后由 RZJM 于 2015-12-16 20:39 编辑

在本篇文章中，将在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

一、VGA的原理

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。

二、逻辑实现

//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
复制代码

三、生成coe文件1.准备软件BmpToMif和Image2Lcd 下载

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。

四、下面写好代码，生成bit文件后，就可以把代码烧到ZYNQ测试了

测试效果如图所示：

项目工程源码下载

GIT.OSCHINA

百度网盘链接：链接：http://pan.baidu.com/s/1mgER0VY 密码：mvkw

uisrc · 发表于 2015-11-20 10:47:48

版主强大！版主牛人！

开开心心做设计 · 发表于 2016-5-30 09:31:29

那个生成cor的软件在哪能下载呢？

RZJM · 发表于 2016-6-1 22:44:47

开开心心做设计发表于 2016-5-30 09:31
那个生成cor的软件在哪能下载呢？

vivado自己带的

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