接3.9VGA顯示矩陣--明德?lián)P科教（1）（mdy-edu.com）

第4節(jié)?綜合與上板4.1?新建工程

打開軟件Quartus Ⅱ，點(diǎn)擊“File”下拉列表中的New Project Wzard...新建工程選項(xiàng)，如下圖所示。

圖3.9-11Quartus新建工程

隨后會出現(xiàn)Quartus新建工程介紹，如下圖所示，直接點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-12Quartus新建工程介紹

此時會出現(xiàn)工程文件夾、工程名、頂層模塊名設(shè)置界面，如圖3.9- 13所示。設(shè)置目錄為：D:/mdy_book/rec_exec1，工程名和頂層名為rec_exec1。再次強(qiáng)調(diào)，為了避免初學(xué)者在后續(xù)操作中發(fā)生程序跳出未知錯誤的問題，強(qiáng)烈建議設(shè)置的文件目錄和工程名稱與本書保持一致。設(shè)置完成后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-13QUARTUS新建工程設(shè)置名稱

新建工程類型設(shè)置如下圖所示，選擇“Empty project”，然后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-14QUARTUS新建工程類型

接下來進(jìn)行文件添加，其界面如下圖所示。點(diǎn)擊右側(cè)的“Add”按鈕，選擇之前寫好的“rec_exec1.v”文件，可以看到界面下方會顯示出文件，之后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-15QUARTUS添加文件

圖3.9-16為芯片選擇頁面，選擇“Cyclone ⅣE”，在芯片型號選擇處選擇“EP4CE15F23C8”，之后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-16QUARTUS選擇芯片型號

圖3.9- 17為QUARTUS設(shè)置工具界面，不必做任何修改，直接點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-17QUARTUS設(shè)置工具界面

下圖為QUARTUS新建工程匯總界面，可以看到新建工程的匯總情況，點(diǎn)擊“Finish”完成新建工程。

圖3.9-18QUARTUS新建工程匯總界面

4.2?綜合

新建工程步驟完成后，就會出現(xiàn)如下圖所示的?QUARTUS新建工程后界面。

圖3.9-19QUARTUS新建工程后界面

點(diǎn)擊編譯按鈕，可以對整個工程進(jìn)行編譯。編譯成功的界面如下圖所示。

圖3.9-20QUARTUS編譯后界面

4.3?配置管腳

下面需要對相應(yīng)管腳進(jìn)行配置。如下圖所示，在菜單欄中選中“Assignments”，然后選擇“Pin Planner”，隨后就會彈出配置管腳的窗口。

圖3.9-21QUARTUS配置管腳選項(xiàng)

在配置窗口最下方中的“l(fā)ocation”一列，參考信號和管腳關(guān)系，按照表3.9- 2中最右兩列配置好FPGA管腳，配置管理來源參見管腳配置環(huán)節(jié)，最終配置的結(jié)果如圖3.9-22。配置完成后，關(guān)閉Pin Planner，軟件自動會保存管腳配置信息。

表3.9 - 2信號和管腳關(guān)系

圖3.9-22 QUARTUS配置管腳

4.4?再次綜合

再次打開“QUARTUS”軟件，在菜單欄中選中“Processing”，然后選擇“Start Compilation”，再次對整個工程進(jìn)行編譯和綜合，如圖3.9-?23所示。

圖3.9-23QUARTUS編譯選項(xiàng)

當(dāng)出現(xiàn)如下圖所示的QUARTUS編譯成功標(biāo)志則說明編譯綜合成功。

圖3.9-24QUARTUS編譯成功標(biāo)志

4.5?連接開發(fā)板

完成編譯后開始進(jìn)行上板調(diào)試操作，按照下圖的方式將下載器接入電腦USB接口，接上開發(fā)板電源，將開發(fā)板的VGA口連接到一臺顯示器上，然后按下下方藍(lán)色開關(guān)，硬件連接完畢。

圖3.9-25開發(fā)板連接圖

4.6?上板

打開QUARTUS界面，單擊界面中的“file:///C:UsersxkdnAppDataLocalTempksohtml9492wps69.jpg”，則會彈出配置界面。在界面中點(diǎn)擊“add file”添加“.sof”文件后點(diǎn)擊“Start”，會在“Progress”出現(xiàn)顯示進(jìn)度。

圖3.9-26QUARTUS界面

QUARTUS下載程序界面如下圖所示，當(dāng)進(jìn)度條到100%提示成功后，即可在顯示器上觀察到相應(yīng)的現(xiàn)象。

圖3.9-27QUARTUS下載程序界面

進(jìn)度條提示成功后，如果操作無誤此時可以在顯示器上看到紅色區(qū)域外框與綠色區(qū)域結(jié)合的矩陣顯示。如果沒有顯示成功，就需要返回檢查一下連接是否到位，代碼是否編寫正確。如果無法自己完成錯誤排查的話，可以重新按照步驟操作一遍，相信一定會達(dá)到想要的效果。

第5節(jié)?簡化版步驟分享

這里依舊會分享簡化版的步驟，方便掌握基礎(chǔ)原理后進(jìn)行反復(fù)操作復(fù)習(xí)。

5.1?設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)5.1.1?頂層接口

新建目錄：D:mdy_book ec_exec1。在該目錄中，新建一個名為rec_exec1.v的文件，并用GVIM打開，開始編寫代碼。

確定頂層信號，信號和管腳的對應(yīng)關(guān)系見表3.9- 2。

表3.9 –2?信號和管腳關(guān)系

寫出頂層信號代碼：

聲明輸入輸出屬性：

5.1.2?信號設(shè)計(jì)

首先進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)目標(biāo)中確定顯示器中需要顯示640*480分辨率的圖像，因此使用下表中的第一種分辨率。

表3.9–1 VGA常用分辨率

分析設(shè)計(jì)目標(biāo)可得VGA行同步信號，其時序圖如下所示。

圖3.9-3VGA行同步信號時序

設(shè)計(jì)計(jì)數(shù)器架構(gòu)，表示計(jì)數(shù)基準(zhǔn)時間的計(jì)數(shù)器cnt0代碼如下：

表示計(jì)數(shù)hys長度的計(jì)數(shù)器cnt1代碼如下：

設(shè)計(jì)行同步信號的代碼如下：

設(shè)計(jì)VGA場同步時序計(jì)數(shù)器cnt2代碼如下：

設(shè)計(jì)場同步信號的代碼如下：

設(shè)計(jì)lcd_rgb信號代碼如下：

至此，主體程序已經(jīng)完成，接下來將module補(bǔ)充完整。

5.1.3?信號定義

首先定義信號類型，cnt0、add_cnt0?和?end_cnt0的信號定義如下：

cnt1的信號定義如下：

add_cnt1和end_cnt1的信號定義如下：

cnt2的信號定義如下：

add_cnt2和end_cnt2的信號定義如下：

lcd_rgb的信號定義如下：

hys和vys代碼如下：

至此，整個代碼的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)完成。最終得到完整的設(shè)計(jì)代碼如下：

下一步是新建工程和上板查看現(xiàn)象。

5.2?綜合與上板5.2.1?新建工程

打開軟件Quartus Ⅱ，點(diǎn)擊“File”下拉列表中的New Project Wzard...新建工程選項(xiàng)。

圖3.9-11Quartus新建工程

直接點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-12Quartus新建工程介紹

此時出現(xiàn)的是工程文件夾、工程名、頂層模塊名設(shè)置界面（目錄為：D:/mdy_book/rec_exec1，工程名和頂層名為rec_exec1），完成設(shè)置后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-13 QUARTUS新建工程設(shè)置名稱

選擇“Empty project”后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-14 QUARTUS新建工程類型

點(diǎn)擊右側(cè)的“Add”按鈕，選擇“color_exec1.v”文件后點(diǎn)擊“Next”，完成文件添加。

圖3.9-15 QUARTUS添加文件

對芯片型號進(jìn)行選擇，在“Device family”選項(xiàng)中選擇“Cyclone ⅣE”，“Available devices”選項(xiàng)中選擇“EP4CE15F23C8”，隨后點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-16 QUARTUS選擇芯片型號

直接點(diǎn)擊“Next”。

圖3.9-17 QUARTUS設(shè)置工具界面

點(diǎn)擊“Finish”，完成新建工程。

圖3.9-18 QUARTUS新建工程匯總界面

5.2.2?綜合

新建工程后界面如下圖所示，點(diǎn)擊“編譯”。

圖3.9-19 QUARTUS新建工程后界面

編譯成功如下圖所示。

圖3.9-20 QUARTUS編譯后界面

5.2.3?配置管腳

進(jìn)行管腳配置，在菜單欄中點(diǎn)擊“Assignments”后點(diǎn)擊“Pin Planner”，此時會彈出配置管腳的窗口。

圖3.9-21 QUARTUS配置管腳選項(xiàng)

在配置窗口“l(fā)ocation”根據(jù)信號和管腳關(guān)系配置管腳，配置完成關(guān)閉“Pin Planner”即可自動保存配置信息。

圖3.9-22 QUARTUS配置管腳

5.2.4?再次綜合

再次打開“QUARTUS”軟件，在菜單欄中選擇“Processing”，隨后點(diǎn)擊“Start Compilation”再次進(jìn)行綜合。

圖3.9-23 QUARTUS編譯選項(xiàng)

出現(xiàn)?QUARTUS?編譯成功標(biāo)志時表示此次編譯成功。

圖3.9-24 QUARTUS編譯成功標(biāo)志

5.2.5?連接開發(fā)板

下載器接入電腦?USB?接口，將開發(fā)板接上電源，開發(fā)板的VGA口連接到一臺顯示器上后按下藍(lán)色開關(guān)。

圖3.9-25開發(fā)板連接圖

5.2.6?上板

打開?QUARTUS?界面后單擊“?

?”圖標(biāo)：

圖3.9-26 QUARTUS界面

點(diǎn)擊“add file”，添加.sof文件，完成添加后點(diǎn)擊“Start”，在“Progress”中會顯示進(jìn)度，當(dāng)進(jìn)度條顯示“100%”為成功，可觀察顯示器現(xiàn)象。如果此時開發(fā)板連接的顯示器顯示出了設(shè)計(jì)目標(biāo)中需要的畫面則代表設(shè)計(jì)成功。

圖3.9-27 QUARTUS下載程序界面

第6節(jié)?擴(kuò)展練習(xí)

至此，VGA顯示矩陣設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，相信同學(xué)們已經(jīng)可以完全掌握這一設(shè)計(jì)。那么在掌握這項(xiàng)工程后可以多做一些思考，嘗試在工程原理不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)調(diào)整，試著改變圖像顯示區(qū)域或者改變顯示顏色等參數(shù)，挑戰(zhàn)一下獨(dú)立完成多個設(shè)計(jì)。也歡迎有更多思路和想法的同學(xué)前往至簡設(shè)計(jì)法論壇上進(jìn)行交流討論。