【正点原子FPGA连载】 第二十二章 HDMI方块移动实验 -摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V2.0

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第二十二章 HDMI方块移动实验

在HDMI彩条显示实验中，我们成功地在显示器上显示出了静态的彩条图案。本章我们通过在屏幕上显示一个移动的小方块，来给大家演示如何使用HDMI接口显示动态图案。 本章包括以下几个部分： 22.1 HDMI简介 22.2 实验任务 22.3 硬件设计 22.4 程序设计 22.5 下载验证   22.1 HDMI简介 我们在“HDMI彩条显示实验”中对HDMI视频传输标准作了详细的介绍，包括HDMI接口定义、行场同步时序、以及显示分辨率等。如果大家对这部分内容不是很熟悉的话，请参考“HDMI彩条显示实验”中的HDMI简介部分。 22.2 实验任务 本章的实验任务是使用领航者开发板上的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1280720，刷新速率为60hz。 22.3 硬件设计 HDMI接口部分的硬件设计原理及本实验中各端口信号的管脚分配与“HDMI彩条显示实验”完全相同，请参考“HDMI彩条显示实验”中的硬件设计部分。 22.4 程序设计 图 7.5.13.1是根据本章实验任务画出的系统框图。其中，时钟生成IP核（clk_wiz_0）生成1280720分辨率所需的像素时钟74.25MHz、以及TMDS编码驱动IP核所需的像素时钟的5倍频率即74.25 * 5 = 371.25MHz。RGB驱动模块（rgb_driver）负责产生RGB时序，并输出来自RGB显示模块（rgb_display）的RGB数据。RGB数据被送入TMDS编码驱动IP核（rgb2dvi_0）并最后输出到HDMI接口。

图 7.5.13.1 HDMI方块移动实验系统框图 在“HDMI彩条显示实验”中，我们利用RGB驱动模块输出的像素点的横坐标，在RGB显示模块中完成了彩条图案的绘制。而在本次实验中，为了完成方块的显示，需要同时使用像素点的横坐标和纵坐标来绘制方块所在的矩形区域，另外还需要知道矩形区域左上角的顶点坐标。由于RGB显示的图像在行场同步信号的同步下不停的刷新，因此只要连续改变方块左上角顶点的坐标，并在新的坐标点处重新绘制方块，即可实现方块移动的效果。 各模块端口及信号连接如图 7.5.13.2所示：

图 7.5.13.2 顶层模块原理图 图 7.5.13.2中的顶层模块（hdmi_block_move_top）、时钟分频IP核（clk_wiz_0）、TMDS编码驱动IP核（rgb2dvi_0）以及RGB驱动模块（rgb_display）均与“HDMI彩条显示实验”完全相同，只对RGB显示模块（RGB_display）作了修改。因此，这里我们重点讲解RGB显示模块，其他部分大家可以参考“HDMI彩条显示实验”。 RGB显示模块的代码如下：

1    module  rgb_display(
2        input               pixel_clk,              //像素时钟
3        input               sys_rst_n,              //复位信号
4        
5        input       [10:0] pixel_xpos,              //像素点横坐标
6        input       [10:0] pixel_ypos,              //像素点纵坐标
7        output  reg [23:0] pixel_data               //像素点数据
8        );    
9    
10   //parameter define
11   parameter  H_DISP  = 11'd1280;                 //分辨率--行
12   parameter  V_DISP  = 11'd720;                  //分辨率--列
13   
14   localparam SIDE_W  = 11'd40;                   //屏幕边框宽度
15   localparam BLOCK_W = 11'd40;                   //方块宽度
16   localparam BLUE    = 24'b00000000_00000000_11111111;  //屏幕边框颜色 蓝色
17   localparam WHITE   = 24'b11111111_11111111_11111111;  //背景颜色 白色
18   localparam BLACK   = 24'b00000000_00000000_00000000;  //方块颜色 黑色
19   
20   //reg define
21   reg [10:0] block_x = SIDE_W ;                  //方块左上角横坐标
22   reg [10:0] block_y = SIDE_W ;                  //方块左上角纵坐标
23   reg [21:0] div_cnt;                            //时钟分频计数器
24   reg        h_direct;                           //方块水平移动方向，1：右移，0：左移
25   reg        v_direct;                           //方块竖直移动方向，1：向下，0：向上
26   
27   //wire define
28   wire move_en;                                  //方块移动使能信号，频率为100hz
29   
30   //*****************************************************
31   //**                    main code
32   //*****************************************************
33   assign move_en = (div_cnt == 22'd742500) ? 1'b1 : 1'b0;
34   
35   //通过对像素时钟计数，实现时钟分频
36   always @(posedge pixel_clk ) begin
37       if (!sys_rst_n)
38           div_cnt