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HDMI色块移动——FPGA学习笔记13

article 2024/9/19 8:25:17

一、方块移动原理

二、实验任务

使用FPGA开发板上的HDMI接口在显示器上显示一个不停移动的方块，要求方块移动到边界处时能够改变移动方向。显示分辨率为800*480，刷新速率为90hz。（480p分辨率为800*480，像素时钟频率Vga_clk = 800x480x90 = 33264000 ≈33.3Mhz（误差忽略不计））

三、程序设计

1、video_display框图:

`timescale 1ns / 1ps

module video_display(
    input               pixel_clk   ,//驱动时钟
    input               sys_rst_n   ,//复位信号   

    input       [10:0]  pixel_xpos  ,//像素点横坐标
    input       [10:0]  pixel_ypos  ,//像素点纵坐标
    output  reg [23:0]  pixel_data   //像素点数据

);

parameter   H_DISP  = 11'd800       ;           //分辨率   行
parameter   V_DISP  = 11'd480       ;           //分辨率   列
parameter   DIV_CNT = 22'd750000    ;           //分辨率计数器

localparam  SIDE_W  = 11'd40        ;           //屏幕边框宽度
localparam  BLOCK_W = 11'd20        ;           //方块宽度
localparam  BLUE    = 24'h0000ff    ;           //屏幕边框颜色          蓝色
localparam  WHITE   = 24'hffffff    ;           //背景颜色              白色
localparam  BLACK   = 24'h000000    ;           //方块颜色              黑色

reg     [10:0]  block_x = SIDE_W    ;           //方块左上角横坐标
reg     [10:0]  block_y = SIDE_W    ;           //方块左上角纵坐标
reg     [21:0]  div_cnt             ;           //时钟分频计数器
reg             h_direct            ;           //方块水平位移方向   1：右移    0：左移
reg             v_direct            ;           //方块竖直位移方向   1：向下    0：向上  

wire            move_en             ;           //方块移动使能信号  频率100hz

assign  move_en = (div_cnt == DIV_CNT - 1'd1) ? 1'd1 : 1'd0;

//时钟计数器,实现时钟分频
always @(posedge pixel_clk or negedge sys_rst_n ) begin
    if (!sys_rst_n) begin
        div_cnt <= 22'd0;    
    end 
    else begin
        if (div_cnt < DIV_CNT - 1'd1) begin            
            div_cnt <= div_cnt + 1'd1;
        end 
        else begin
            div_cnt <= 22'd0;    //技术到10ms清零
        end
    end
end

//当方块移动到边界时，改变移动方向
 always @(posedge pixel_clk or negedge sys_rst_n) begin
    if (!sys_rst_n) begin
        h_direct <= 1'b1;                       //方块初始水平向右移动
        v_direct <= 1'b1;                       //方块初始竖直向下移动
    end 
    else begin
        if (block_x == SIDE_W + 1'b1) begin     //到达左边界，水平向右
            h_direct <= 1'b1;
        end 
        else begin                              //到达有边界，水平向左  
            if(block_x == H_DISP - SIDE_W - BLOCK_W + 1'd1)begin
                h_direct <= 1'b0; 
            end
            else begin
                h_direct <= h_direct;
            end
        end

        if (block_y == SIDE_W + 1'b1) begin     //到达上边界，竖直向下
            v_direct <= 1'b1;
        end 
        else begin                              //到达下边界，竖直向上
            if(block_y == V_DISP - SIDE_W - BLOCK_W + 1'b1)begin                          
                v_direct <= 1'b0;                           
            end
            else begin
                v_direct <= v_direct;
            end
        end 
    end
 end

//根据方块移动方向，改变横纵坐标
always @(posedge pixel_clk or negedge sys_rst_n ) begin
    if (!sys_rst_n) begin 
        block_x <= SIDE_W + 1'b1;               //方块初始位置横坐标
        block_y <= SIDE_W + 1'b1;               //方块初始位置纵坐标
    end 
    else if(move_en == 1'b1)begin
        if (h_direct == 1'b1) begin
            block_x <= block_x + 1'b1;          //方块向右移动
        end 
        else begin
            block_x <= block_x -1'b1;           //方块向左移动
        end

        if (v_direct == 1'b1) begin
            block_y <= block_y + 1'b1;          //方块向下移动    
        end 
        else begin
            block_y <= block_y -1'b1;           //方块向上移动
        end
    end
    else begin
        block_x <= block_x;
        block_y <= block_y;
    end
end

//对区域给出颜色数据
always @(posedge pixel_clk or negedge sys_rst_n ) begin
    if (!sys_rst_n) begin
        pixel_data <= BLACK;
    end 
    else begin
        if ((pixel_xpos < SIDE_W) || (pixel_xpos >= H_DISP - SIDE_W) || 
            (pixel_ypos <= SIDE_W) || (pixel_ypos > V_DISP - SIDE_W)) begin
            pixel_data <= BLUE;
        end 
        else begin
            if ((pixel_xpos >= block_x -1'b1) && (pixel_xpos < block_x + BLOCK_W - 1'b1) && 
                (pixel_ypos >= block_y) && (pixel_ypos < block_y + BLOCK_W - 1'b1)) begin
                pixel_data <= BLACK;
            end 
            else begin
                pixel_data <= WHITE;
            end
        end    
    end
end

endmodule

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