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前置学习：基础设计四——FPGA学习笔记＜5＞
一.TFT_LCD 液晶屏驱动设计
<1>简介
液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态， 但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶。如果给液晶施加电场，会
改变它的分子排列，从而改变光线的传播方向，配合偏振光片，它就具有控制光线透过率
的作用，再配合彩色滤光片，改变加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光量的多少。
常见的 LCD 按物理结构分为四种：扭曲向列型（TN－Twisted NemaTIc）、超扭曲向列型（ STN － Super TN ） 、 双层超扭曲向列型 （ DSTN － Dual Scan Tortuosity Nomograph）、薄膜晶体管型（TFT－Thin Film Transistor）。
TN－LCD、STN－LCD 和 DSYN－LCD 的基本显示原理都相同，只是液 晶分子的扭曲角度不同而已。而 TFT－LCD 则采用与 TN 系列 LCD 截然不同的显示方式。 TFT-LCD 全称 Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display，译为薄膜晶体管液晶显示器。其中 TFT 就是 Thin Film Transistor 的简称，指的是薄膜晶体管（矩阵），可以“主动 的”对屏幕上的各个独立的像素进行控制，这也就是所谓的主动矩阵 TFT（active matrix TFT）的来历。图像产生的基本原理很简单：**显示屏由许多可以发出任意颜色的光线的像素组成** ，只要控制各个像素显示相应的颜色就能达到目的了。在 TFT LCD 中一般采用背光 技术，为了能精确地控制每一个像素的颜色和亮度就需要**在每一个像素之后安装一个类似百叶窗的半导体开关** ，以此做到完全的单独的控制一个像素点，液晶材料被夹在 TFT 玻璃层和颜色过滤层之间，通过改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩。
RGB 接口 TFT-LCD 时序 对于 RGB 接口 TFT-LCD 显示屏，它的图像显示的同步模式有两种，分别为 HV 同步模式、DE 同步模式。不同的同步模式对应不同的时序。
（1）HV 同步模式
HV 同步模式下，图像的显示只需要行同步信号(hsync)和场同步信号(vsync)来确定显示时序。此时，RGB 接口的 TFT-LCD 液晶显示屏的显示时序和 VGA 时序标准类似。
如图 30-3 所示，图中 RGB 代表图像信息，HSync 表示行同步信号，HSync 自上一个上升沿起到下一个上升沿止为一个完整周期，我们称之为**行扫描周期** ，一个完整的行扫描周期，包含 4 部分：**同步、后沿、有效图像、前沿** ，**基本单位为 pixel** ，即一个像素时钟周期。 在一个完整的行扫描周期中，RGB 图像信息在 HSync 行同步信号的同步下**完成一行图像的显示** ，RGB 图像信息在有效图像阶段，图像信息有效，其他阶段图像信息无效； HSync 行同步信号在同步阶段，维持高电平，其他阶段均保持低电平，在下一个行扫描周期的同步阶段，HSync 行扫描信号拉高，其他阶段拉低，周而复始。
如图 30-4 所示，图中 RGB 代表图像信息，VSync 表示场同步信号，VSync 自上一个上升沿起到下一个上升沿止为一个完整周期，我们称之为**场扫描周期** ，一个完整的行扫描周期，包含 4 部分：**同步、后沿、有效图像、前沿** ，基本单位为一个完整的**行扫描周期** 。 在一个完整的行扫描周期中，RGB 图像信息在 VSync 行同步信号的同步下**完成一帧图像的显示** ，RGB 图像信息在有效图像阶段，图像信息有效，其他阶段图像信息无效； VSync 行同步信号在同步阶段，维持高电平，其他阶段均保持低电平，在下一个行扫描周 期的同步阶段，VSync 行扫描信号拉高，其他阶段拉低，周而复始。
图中的红色区域表示在一个完整的行扫描周期中，RGB 图像信息只在此区域有效；黄 色区域表示在一个完整的场扫描周期中，RGB 图像信息只在此区域有效，两者相交的橙色区域，就是 RGB 接口 TFT-LCD 显示屏的图像显示区域。
（2）DE 同步模式
DE 同步模式下，图像的显示只需要数据使能信号确定显示时序，不需要行场同步信号。DE 同步模式下的 TFT 图像显示时序图如下。
由图可知，当数据使能信号为高电平时，表示 TFT 显示屏扫描到了有效显示区域，此时输入到 TFT 显示屏的图像信息能够显示出来；当数据使能信号为低电平时，表示 TFT 显 示屏未扫描到有效显示区域。
对于两种不同的同步模式， DE 同步模式一般使用在大尺寸屏幕，小尺寸屏幕多使用 HV 同步模式。HV 同步模式地出现早于 DE 同步模式，当今的大部分显示屏均支持 HV 和 DE 两种同步模式。
RGB 接口 TFT-LCD 分辨率 不同的分辨率的 TFT-LCD 显示屏在时序上是相似的，只是存在一些参数上的差异，**下面列举了部分分辨率的时序参数** ，刷新频率均为 60Hz
**
**
（3）整体设计
设计编写 RGB 接口 TFT-LCD 液晶显示屏驱动，在 4.3 寸(480*272) TFT-LCD 显示屏上 横向依次显示等宽多色彩条，显示颜色自左向右依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、 黑、白、灰，图像像素格式为 RGB565，帧率为 60Hz。
注：本章节后文中涉及到的相关参数均与 4.3 寸(480*272) TFT-LCD 显示屏的的相关参数相对应，事先告知，后续不再声明。
升腾 mini 开发板 TFT_LCD 接口部分原理图：
注：在本实验工程中，输出信号中包含 HV 同步模式下需要的行、场同步信号 (hsync、vsync)和 DE 同步模式下的 tft_de 信号
，各信号正确输出。读者若想要使用 HV 同 步模式进行图像显示，可在代码中注释掉 tft_de 信号；若想要使用 DE 同步模式进行图像
显示，可带代码中注释掉行、场同步信号。
TFT 彩条显示工程的工作流程。
(1) 系统上电后，板卡传入系统时钟(sys_clk)和复位信号(sys_rst_n)到顶层模块；
(2) 系统时钟直接传入时钟生成模块(clk_gen)，分频产生 TFT 显示屏工作时钟 (clk_in)，作为图像数据生成模块(tft_pic)和 TFT
时序控制模块(tft_ctrl)的工作时 钟；
(3) 图像数据生成模块以 TFT
显示时序控制模块传入的像素点坐标(pix_x,pix_y)为约束条件，生成待显示彩条图像的色彩信息(pix_data) ；
(4) 图像数据生成模块生成的彩条图像色彩信息传入 TFT 时序控制模块，在模块内部使用使能信号滤除掉非图像显示有效区域的图像数据，产生 RGB 色彩信息
(rgb_tft)，在行、场同步信号(hsync、vsync)或数据使能信号(tft_de)的同步作用下，将 RGB 色彩信息扫描显示到 TFT
显示屏，显示出彩条图像。
（4）TFT_LCD 显示时序控制模块
data_in 为彩条图像 像素点色彩信息，由图像数据生成模块产生并传入，在 TFT_LCD 显示器有效图像显示区域赋值给信号 RGB 图像色彩信息(rgb_tft_16b)。
输出信号(pix_x,pix_y)为 TFT_LCD 有效显示区域像素点坐标，由 TFT_LCD 时序控制模块生并传入图像数据生成模块；hsync、vsync 为 TFT_LCD 行、场同步信号 ，通过 TFT_LCD 接口传输给 TFT_LCD 显示屏；rgb_tft_16b 为显示器要显示的图像色彩信息，传输给 TFT_LCD 显示器；tft_bl 为 TFT 显示屏背光信号；tft_clk 为 TFT 显示屏工作时钟； tft_de 为 TFT 显示使能信号。
**
第一部分**：行同步信号(hsync)、场同步信号(vsync)。由时序图可知，行同步信号为周期性信号，信号变化周期为完整的行扫描周期
，信号在同步阶段保持高电平，在其他阶段保持低电平，那么如何实现行同步信号的周期性变化呢？ 我们想到了前文学过的计数器，因为一个完整行扫描周期为 525
个像素时钟周期 (480*272@60，见前表格) ，我们可以利用计数器以像素时钟周期进行计数，每一个像素时钟周期自加 1，计数范围为
0-524，共计数 525 次，与完整行扫描周期数相吻合。只要在行同步阶段(计数范围 0-40)赋值 hsync
信号为高电平，其他阶段为低电平，就可以实现符合时序要求的行同步信号 hsync 。根据此设计思路，声明并绘制行扫描周期计数器 cnt_h、行同步信号
hsync 信号波形如下：
同理，参考行同步信号波形的绘制思路，我们可以进行场同步信号波形的绘制。不过要注意的是，**场扫描周期单位不是像素时钟周期，而是完整的行扫描周期** ，所以要**添加场扫描周期计数器对行扫描周期进行计数（再525分频）** ，声明并绘制场扫描周期计数器 cnt_v、场同步信号 vsync 信号波形如下：
** 第二部分**：图像显示有效信号(data_valid)波形绘制思路由上文可知，TFT 显示屏只有在有效的显示区域内送入图像数据，图像才会被正确显示。我们可以声明一个有效信号，在图像有效显示区域赋值高电平，在非图像有效显示区域赋值低电平，以此信号为约束条件，控制图像信号的正确输入，定义此信号为图像显示有效信号(rgb_valid)。 这里我们可以利用上一部分声明的 cnt_h、cnt_v 两个计数器，以其为约束条件，**当两个计数器计数到图像有效显示区域时，data_valid 赋值高电平** ，否则赋值低电平。绘制图像显示有效信号(data_valid)波形如下：
** 第三部分**：图像信息请求信号(data_req)、TFT 显示屏有效显示区域像素点坐标
(pix_x,pix_y)波形绘制思路为了提高模块复用性 ，我们将图像数据生成功能独立出来，设计为图像数据生成模块 tft_pic
，虽然模块复用性提高，但这样就产生一个问题，怎样保证 data_in 传输的图像数据与 TFT 显示屏时序相吻合呢？
结合之前学习的知识，我们知道只有在 TFT 显示屏有效显示区域，data_in 传输的图像数据才会传输给 TFT 显示屏，那么我们可以**只在 TFT 显示屏有效显示区域对 data_in 进行赋值** ，如何实现这一想法呢？
我们可以使用 cnt_h、cnt_v 信号来确定 TFT 显示屏有效显示区域，将有效显示区域使用坐标法表示，针对不同坐标点**对 data_in 进行赋值** ，所以我们声明 TFT 显示屏有效显示区域像素点坐标(pix_x,pix_y)。
上面两个问题解决了，新的问题又来了，TFT 显示屏有效显示区域为 480*272，如何 使像素点坐标(pix_x,pix_y)实现(0,0) – (480,272)的坐标计数？ 读者可能会想到使用已经声明的图像显示有效信号(data_valid)，但在此处不能使用该信号。
因为本次实验是 TFT 显示屏多色彩条的显示，**图像数据生成模块 tft_pic 需要以坐标 (pix_x,pix_y)为约束条件对 data_in 信号进行赋值，只能使用时序逻辑的赋值方式，那么 data_in 的赋值时刻会滞后条件满足时刻一个时钟周期，显示图像会出现问题** 。
为了解决这一问题，我们需要声明新的图像数据请求信号 **data_req** ，该信号要**超前图像显示有效信号(data_valid)一个时钟周期，以抵消 data_in 时序逻辑赋值带来的问题** 。 综上所述，我们需要声明图像信息请求信号 data_req、TFT 显示屏有效显示区域像素点坐标(pix_x,pix_y)这三路信号来解决之前提到的若干问题。对于 data_req 信号的电平控制可参考 data_valid 信号的控制方式，以 cnt_h、cnt_v 信号为约束条件；坐标(pix_x,pix_y)则 以新声明的 data_req 信号为约束条件控制生成，三路信号绘制波形图如下：
**第四部分** ：RGB 色彩信息(rgb_tft_16b)波形绘制思路这一部分就比较简单了，TFT 显示屏图像显示是在行、场同步信号的作用下，将图像色彩信息以扫描显示的方式显示出来，所以 RGB 色彩信息必不可少，只要在有效显示区域写入正确图像数据即可。信号 rgb_tft_16b 绘制波形如下：
**第五部分** ： TFT 显示数据使能信号(tft_de)波形绘制思路数据使能信号为 DE 同步模式下的图像显示同步信号，只在有效图像显示区域为高电平，其他时刻为低电平。tft_de 信号的波形变化和 data_valid 信号相同，所以 tft_de 信号可 由 data_valid 信号使用组合逻辑进行赋值。数据使能信号(tft_de)波形如下图。
**第六部分** ： TFT 显示屏工作时钟(tft_clk)、TFT 显示屏背光信号(tft_bl)波形绘制思路 TFT 显示屏与 VGA 显示器不同，TFT 显示屏的正常工作离不开时钟信号，而且输入 TFT 显示屏的时钟信号，要与行场信号或数据使能信号的同步时钟相同，否者会出现图像显示的错误。 TFT 显示屏的背光信号作用是控制显示屏背光，为高电平时打开显示器背光，低电平时关闭背光，在本实验工程使用复位信号 sys_rst_n 信号为背光信号赋值。 上述两信号波形图如下。
本设计思路只做参考，并非唯一方法，读者可利用所学知识，按照自己思路进行设计。
<2>程序设计
（1）tft_ctrl 时序控制模块
module tft_ctrl
(
input wire clk_in , //输入时钟
input wire sys_rst_n , //系统复位,低电平有效
input wire [15:0] data_in , //待显示数据
output wire data_req , //数据请求信号
output wire [10:0] pix_x , //输出TFT有效显示区域像素点X轴坐标
output wire [10:0] pix_y , //输出TFT有效显示区域像素点Y轴坐标
output wire [15:0] rgb_tft_16b , //TFT显示数据
output wire [23:0] rgb_tft_24b , //TFT显示数据
output wire hsync , //TFT行同步信号
output wire vsync , //TFT场同步信号
output wire tft_clk , //TFT像素时钟
output wire tft_de , //TFT数据使能
output wire tft_bl //TFT背光信号
);
//********************************************************************//
//****************** Parameter and Internal Signal *******************//
//********************************************************************//
//parameter define 5寸、七寸屏
// parameter H_SYNC = 11'd34 , //行同步
// H_BACK = 11'd46 , //行时序后沿
// H_LEFT = 11'd0 , //行时序左边框
// H_VALID = 11'd800 , //行有效数据
// H_RIGHT = 11'd0 , //行时序右边框
// H_FRONT = 11'd210 , //行时序前沿
// H_TOTAL = 11'd1090; //行扫描周期
// parameter V_SYNC = 11'd10 , //场同步
// V_BACK = 11'd23 , //场时序后沿
// V_TOP = 11'd0 , //场时序左边框
// V_VALID = 11'd480 , //场有效数据
// V_BOTTOM = 11'd0 , //场时序右边框
// V_FRONT = 11'd22 , //场时序前沿
// V_TOTAL = 11'd535 ; //场扫描周期
//parameter define 4.3寸屏
parameter H_SYNC = 10'd41 , //行同步
H_BACK = 10'd2 , //行时序后沿
H_LEFT = 11'd0 , //行时序左边框
H_VALID = 10'd480 , //行有效数据
H_FRONT = 10'd2 , //行时序前沿
H_RIGHT = 11'd0 , //行时序右边框
H_TOTAL = 10'd525 ; //行扫描周期
parameter V_SYNC = 10'd10 , //场同步
V_BACK = 10'd2 , //场时序后沿
V_TOP = 11'd0 , //场时序左边框
V_VALID = 10'd272 , //场有效数据
V_FRONT = 10'd2 , //场时序前沿
V_BOTTOM = 11'd0 , //场时序右边框
V_TOTAL = 10'd286 ; //场扫描周期
parameter H_PIXEL = 11'd480 , //水平方向有效图像像素个数
V_PIXEL = 11'd272 ; //垂直方向有效图像像素个数
parameter H_BLACK = ((H_VALID - H_PIXEL) / 2), //水平方向黑色边框宽度
V_BLACK = ((V_VALID - V_PIXEL) / 2); //垂直方向黑色边框宽度
//wire define
wire data_valid ; //有效显示区域标志
wire [15:0] data_out ; //输出有效图像数据
wire [7:0] rgb_r;
wire [7:0] rgb_g;
wire [7:0] rgb_b;
//reg define
reg [10:0] cnt_h ; //行扫描计数器
reg [10:0] cnt_v ; //场扫描计数器
//********************************************************************//
//***************************** Main Code ****************************//
//********************************************************************//
//tft_clk,tft_de,tft_bl:TFT像素时钟、数据使能、背光信号
assign tft_clk = clk_in ;
assign tft_de = data_valid;
assign tft_bl = sys_rst_n ;
//cnt_h:行扫描计数器
always@(posedge clk_in or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
cnt_h <= 11'd0;
else if(cnt_h == H_TOTAL - 1'b1)
cnt_h <= 11'd0;
else
cnt_h <= cnt_h + 10'd1;
//cnt_v:场扫描计数器
always@(posedge clk_in or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
cnt_v <= 11'd0;
else if(cnt_h == H_TOTAL - 1'b1)
begin
if(cnt_v == V_TOTAL - 1'b1)
cnt_v <= 11'd0;
else
cnt_v <= cnt_v + 10'd1;
end
else
cnt_v <= cnt_v;
//data_valid:有效显示区域标志
assign data_valid = ((cnt_h >= (H_SYNC + H_BACK + H_LEFT))
&& (cnt_h < (H_SYNC + H_BACK + H_LEFT + H_VALID )))
&&((cnt_v >= (V_SYNC + V_BACK + V_TOP))
&& (cnt_v < (V_SYNC + V_BACK + V_TOP + V_VALID)));
//data_req:图像数据请求
assign data_req = ((cnt_h >= (H_SYNC + H_BACK + H_LEFT + H_BLACK - 1'b1))
&& (cnt_h < ((H_SYNC + H_BACK + H_LEFT + H_BLACK + H_PIXEL - 1'b1))))
&&((cnt_v >= ((V_SYNC + V_BACK + V_TOP + V_BLACK)))
&& (cnt_v < ((V_SYNC + V_BACK + V_TOP + V_BLACK + V_PIXEL))));
assign pix_x = (data_req == 1'b1)
? (cnt_h - (H_SYNC + H_BACK + H_LEFT - 1'b1)) : 11'h3ff;
assign pix_y = (data_req == 1'b1)
? (cnt_v - (V_SYNC + V_BACK + V_TOP)) : 11'h3ff;
//data_out:输出有效图像数据
assign data_out = (data_req == 1'b1) ? data_in : 16'h0000;
//hsync,vsync,rgb_tft_16b:行、场同步信号、图像数据
assign rgb_tft_16b = (data_valid == 1'b0) ? 16'hFFFF : data_out;
assign hsync = (cnt_h <= H_SYNC - 1'd1) ? 1'b1 : 1'b0 ;
assign vsync = (cnt_v <= V_SYNC - 1'd1) ? 1'b1 : 1'b0 ;
//rgb16 565转rgb24 888
assign rgb_r={rgb_tft_16b[15:11],3'd0};
assign rgb_g={rgb_tft_16b[10:5],2'd0};
assign rgb_b={rgb_tft_16b[4:0],3'd0};
assign rgb_tft_24b={rgb_r,rgb_g,rgb_b};
endmodule
可以看出 **data_req 信号超前 data_valid 信号一个时钟周期** （这里H_BLACK=V_BLACK=0且 **data_req 多减了一个 1 **）；data_req 考虑了黑边框，**因为分辨率 480*272 对应行列有效周期 480 和 272 ，故黑边多少像素减去多少周期即可** ；另外 pix_x 和 pix_y 都已在此赋值。
（2）tft_pic 图像数据生成模块
以 TFT 显示时序控制模块传入的图像有效显示区域像素点坐标(pix_x,pix_y)为约束条件，产生 TFT 彩条图像像素点色彩信息并回传给 TFT 显示时序控制模块。
module tft_pic
(
input wire tft_clk_9m , //输入工作时钟,频率9MHz
input wire sys_rst_n , //输入复位信号,低电平有效
input wire [9:0] pix_x , //输入TFT有效显示区域像素点X轴坐标
input wire [9:0] pix_y , //输入TFT有效显示区域像素点Y轴坐标
output reg [15:0] pix_data //输出像素点色彩信息
);
//********************************************************************//
//****************** Parameter and Internal Signal *******************//
//********************************************************************//
parameter H_VALID = 10'd480 , //行有效数据
V_VALID = 10'd272 ; //场有效数据
parameter RED = 16'hF800, //红色
ORANGE = 16'hFC00, //橙色
YELLOW = 16'hFFE0, //黄色
GREEN = 16'h07E0, //绿色
CYAN = 16'h07FF, //青色
BLUE = 16'h001F, //蓝色
PURPPLE = 16'hF81F, //紫色
BLACK = 16'h0000, //黑色
WHITE = 16'hFFFF, //白色
GRAY = 16'hD69A; //灰色
//********************************************************************//
//***************************** Main Code ****************************//
//********************************************************************//
//pix_data:输出像素点色彩信息,根据当前像素点坐标指定当前像素点颜色数据
always@(posedge tft_clk_9m or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
pix_data <= 16'd0;
else if((pix_x >= 0) && (pix_x < (H_VALID/10)*1))
pix_data <= RED;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*1) && (pix_x < (H_VALID/10)*2))
pix_data <= ORANGE;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*2) && (pix_x < (H_VALID/10)*3))
pix_data <= YELLOW;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*3) && (pix_x < (H_VALID/10)*4))
pix_data <= GREEN;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*4) && (pix_x < (H_VALID/10)*5))
pix_data <= CYAN;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*5) && (pix_x < (H_VALID/10)*6))
pix_data <= BLUE;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*6) && (pix_x < (H_VALID/10)*7))
pix_data <= PURPPLE;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*7) && (pix_x < (H_VALID/10)*8))
pix_data <= BLACK;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*8) && (pix_x < (H_VALID/10)*9))
pix_data <= WHITE;
else if((pix_x >= (H_VALID/10)*9) && (pix_x < H_VALID))
pix_data <= GRAY;
else
pix_data <= BLACK;
endmodule
每个时钟周期 tft_clk_9m 对 pix_data 赋值即可；由于 pix_data 由 pix_x、pix_y 的值确定，易知 **pix_data 滞后 pix_x、pix_y 信号一个时钟周期** 。
（3）顶层模块
module tft_colorbar
(
input wire sys_clk , //输入工作时钟,频率50MHz
input wire sys_rst_n , //输入复位信号,低电平有效
output wire [15:0] rgb_tft , //输出像素信息
output wire hsync , //输出行同步信号
output wire vsync , //输出场同步信号
output wire tft_clk , //输出TFT时钟信号
output wire tft_de , //输出TFT使能信号
output wire tft_bl //输出背光信号
);
//********************************************************************//
//****************** Parameter and Internal Signal *******************//
//********************************************************************//
//wire define
wire tft_clk_9m ; //TFT工作时钟,频率9MHz
wire locked ; //PLL locked信号
wire rst_n ; //TFT模块复位信号
wire [9:0] pix_x ; //TFT有效显示区域X轴坐标
wire [9:0] pix_y ; //TFT有效显示区域Y轴坐标
wire [15:0] pix_data ; //TFT像素点色彩信息
//rst_n:TFT模块复位信号
assign rst_n = (sys_rst_n & locked);
//********************************************************************//
//*************************** Instantiation **************************//
//********************************************************************//
clk_wiz_0 clk_gen_inst
(
.reset (~sys_rst_n ), //输入复位信号,高电平有效,1bit
.clk_in1 ( sys_clk ), //输入50MHz晶振时钟,1bit
.clk_out1 (tft_clk_9m ), //输出TFT工作时钟,频率9Mhz,1bit
.locked (locked ) //输出pll locked信号,1bit
);
//------------- tft_ctrl_inst -------------
tft_ctrl tft_ctrl_inst
(
.clk_in (tft_clk_9m ) , //输入时钟
.sys_rst_n (rst_n ) , //系统复位,低电平有效
.data_in (pix_data ) , //待显示数据
.data_req ( ) , //数据请求信号
.pix_x (pix_x ) , //输出TFT有效显示区域像素点X轴坐标
.pix_y (pix_y ) , //输出TFT有效显示区域像素点Y轴坐标
.rgb_tft_16b(rgb_tft ) , //TFT显示数据16bit
.rgb_tft_24b( ) , //TFT显示数据24bit
.hsync (hsync ) , //TFT行同步信号
.vsync (vsync ) , //TFT场同步信号
.tft_clk (tft_clk ) , //TFT像素时钟
.tft_de (tft_de ) , //TFT数据使能
.tft_bl (tft_bl ) //TFT背光信号
);
//------------- tft_pic_inst -------------
tft_pic tft_pic_inst
(
.tft_clk_9m (tft_clk_9m), //输入工作时钟,频率9MHz
.sys_rst_n (rst_n ), //输入复位信号,低电平有效
.pix_x (pix_x ), //输入TFT有效显示区域像素点X轴坐标
.pix_y (pix_y ), //输入TFT有效显示区域像素点Y轴坐标
.pix_data (pix_data ) //输出像素点色彩信息
);
endmodule
二.TFT_LCD 液晶屏字符显示
在 TFT 显示屏中心位置显示金色“野火科技”四个汉字，字符外的背景颜色为黑色。**每个汉字大小为 56*56，字模点阵为 64*64** ，TFT 显示屏显示模式为 480*270@60。
** 第一部分**：字符点阵显示区域坐标信号的设计与实现在上面小节中，我们利用取模软件 生成了要显示字符的字模，字模点阵的大小为
25664（644*64） ，那么如何利用字模点阵进行字符显示呢？ 首先确定字符有效显示区域
，区域大小与字符点阵大小相同，显示区域的像素点与字模点阵中数据项一一对应，当字模点阵中的数据项数值为“1”时，赋值字符颜色给对应像素点；当字模点阵中的数据项数值为“0”时，赋值点阵背景颜色给对应像素点
。 所以为了确定字符点阵显示区域，我们声明两个变量 char_x、char_y，两变量组成字 符点阵显示区域坐标，在字符点阵有效显示区域内，char_x
信号 0-255 循环计数，char_y 信号 0-63 循环计数
，根据坐标(char_x,char_y)寻找字符点阵对应的数据项，根据数据项的数值，赋予对应坐标像素点颜色信息。char_x、char_y
信号波形具体见图。
module tft_pic
(
input wire tft_clk_9m , //输入工作时钟,频率9MHz
input wire sys_rst_n , //输入复位信号,低电平有效
input wire [9:0] pix_x , //输入TFT有效显示区域像素点X轴坐标
input wire [9:0] pix_y , //输入TFT有效显示区域像素点Y轴坐标
output reg [15:0] pix_data //输出像素点色彩信息
);
//********************************************************************//
//****************** Parameter and Internal Signal *******************//
//********************************************************************//
parameter H_VALID = 10'd480 , //行有效数据
V_VALID = 10'd272 ; //场有效数据
parameter CHAR_B_H= 10'd112 , //字符开始X轴坐标
CHAR_B_V= 10'd104 ; //字符开始Y轴坐标
parameter CHAR_W = 10'd256 , //字符宽度
CHAR_H = 10'd64 ; //字符高度
parameter BLACK = 16'h0000, //黑色
GOLDEN = 16'hFEC0; //金色
//wire define
wire [9:0] char_x ; //字符显示X轴坐标
wire [9:0] char_y ; //字符显示Y轴坐标
//reg define
reg [255:0] char [63:0] ; //字符数据
//********************************************************************//
//***************************** Main Code ****************************//
//********************************************************************//
//字符显示坐标
assign char_x = (((pix_x >= CHAR_B_H) && (pix_x < (CHAR_B_H + CHAR_W)))
&& ((pix_y >= CHAR_B_V) && (pix_y < (CHAR_B_V + CHAR_H))))
? (pix_x - CHAR_B_H) : 10'h3FF;
assign char_y = (((pix_x >= CHAR_B_H) && (pix_x < (CHAR_B_H + CHAR_W)))
&& ((pix_y >= CHAR_B_V) && (pix_y < (CHAR_B_V + CHAR_H))))
? (pix_y - CHAR_B_V) : 10'h3FF;
//char:字符数据
always@(posedge tft_clk_9m)
begin
char[0] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[1] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[2] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[3] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[4] <= 256'h00000000003C0000000000000000000000000000000070000000000000000000;
char[5] <= 256'h0000000E003E00000000000000000000000000000000F0000000000000000000;
char[6] <= 256'h000000FF001F00000000000000000000000000000001F0000000000000400000;
char[7] <= 256'h000007FF000F00000000000000000000000010000001F8000000000000E00000;
char[8] <= 256'h00007FFE000F000000000000000000000003FE000001F8000000000000F00000;
char[9] <= 256'h0000FE7E003F00000000000000000000000FFF800001F80000003E0000F00000;
char[10] <= 256'h0000E07C01F8000000000000000000000007FF81F801FC0000003F0000F00000;
char[11] <= 256'h0000E0F80380000000000000000000000003FF80FE00780000003F0001E00000;
char[12] <= 256'h0000E0F80380000000000000000000000001FF80FF00780000003F0001E00000;
char[13] <= 256'h0780E1F003FC000000000000000000000000FF80FF80780000003E0001E00000;
char[14] <= 256'h07C0FFF003FE0000000000020000000000003F007F80780000003E0001E00000;
char[15] <= 256'h07E0FFE001FE0000000000070000000000000E007F00780000003C0001FF0000;
char[16] <= 256'h07F3FFE0000E00000000000700000000000000007E00F80000003C0001FF0000;
char[17] <= 256'h07F9FFC0000E00000000000F0000000000003E00CC01F80000007C0003FE0000;
char[18] <= 256'h03F9FFC0001C03E00000000F8000000000003F010001F80000007E0003F80000;
char[19] <= 256'h03F9FF8000781FF80000001F8000000000007F038001F8000000FF0007F00000;
char[20] <= 256'h03F9FF8001F07FF80000001F878000000000FE078001F8000000FF000FE00000;
char[21] <= 256'h03FDFF0007C3FFF00000003FFFC000000001FC07C001F8000001FF003FE00000;
char[22] <= 256'h03FDFF000F9F8FF00001C03FFFC000000007F807F001F8000007FE003FC00000;
char[23] <= 256'h03FFFE001FFF8FE00001E07FFFC00000001FF807FC01F800000FFC0003C00000;
char[24] <= 256'h01FFF0007FFF8FC00003E07FFC000000067FF007FE01FC00001FF80003800000;
char[25] <= 256'h01FFC000FFEF9F800003E0FE000000000FFFF003FC01FE00007FF00007800000;
char[26] <= 256'h01FF8001FF8F9F000007E0FE000000000FFFF041F803FC0000FFE00007800000;
char[27] <= 256'h01FF8007FC1F9E00001FE0FE000000000FFFF180F00FFC000001E00007000000;
char[28] <= 256'h00FF8007F01F3C00003FE1FC00000000007FF601E01FF8000001E000071C0000;
char[29] <= 256'h00FF8007C01FFC00003FE1FC00000000001FFC03C0FFF8000001E0000F3E0000;
char[30] <= 256'h00030002001FF800003FC3FC00000000003FF807C3FFF8000001E7800FFE0000;
char[31] <= 256'h00070000001FF000007FC3F800000000003FF80F9FFFF0000001FF000FFE0000;
char[32] <= 256'h0007F000001FE000007F83F800000000007FF01FFFC3F0000001FE000FFE0000;
char[33] <= 256'h001FF000001FC000003F83F00000000000FFF01FFE03F0000001FC001FFE0000;
char[34] <= 256'h007FE000001F8000003F07F00000000000FFE03FF003F0000003F8001F3E0000;
char[35] <= 256'h007FC000001F8000001807F00000000001FFE03F8003F0000003F0001F3C0000;
char[36] <= 256'h00078600001F000000000FF80000000003FFC07E0003F0000003F0001E3C0000;
char[37] <= 256'h000F1E00001F000000000FFC0000000007FFC0180003F0000007E003843C0000;
char[38] <= 256'h003FFC00001F800000001FDE0000000007FFC0000003F000000FF001E03C0000;
char[39] <= 256'h007FF800001F800000003FDF8000000007C7C0000003F00000FFF000F83C0000;
char[40] <= 256'h00FFF000001F800000007F9FF00000000787C0000003F00007FFF0007F3C0000;
char[41] <= 256'h01FFE000001F80000000FF0FFE0000000707C0000003F0001FF1F8003FFC0000;
char[42] <= 256'h03FF8000001F80000001FE0FFFE000000003C0000003F0003F81F8001FFC0000;
char[43] <= 256'h07FF0000003F80000003FC07FFFE0000000300000003F0003E01FC000FFE0000;
char[44] <= 256'h07FC0000003F80000007F803FFFFE000000000000003F0001F83FC0007FFF000;
char[45] <= 256'h07F80000003F8000000FF001FFFFFF80000000000003F0000FFFFC0003FFFF80;
char[46] <= 256'h03E00000007F8000001FC0007FFFFFC0000000000003F00003FFFE0007FFFFF0;
char[47] <= 256'h0000000000FF8000007F80001FFFFFE0000000000003F000007FFE003FBFFFF8;
char[48] <= 256'h0000000001FF800000FE000007FFFFE0000000000003E000000FFC03FE0FFFF8;
char[49] <= 256'h0000000007FF800001F8000001FFFFF0000000000003E0000000F8FFC003FFF8;
char[50] <= 256'h000000007FFF000003E00000001FFFC0000000000003C0000000000000007FF8;
char[51] <= 256'h00000007FFFE0000070000000001FFC0000000000003C0000000000000000FF0;
char[52] <= 256'h0000000200F800000000000000000F8000000000000300000000000000000060;
char[53] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[54] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[55] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[56] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[57] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[58] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[59] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[60] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[61] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[62] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
char[63] <= 256'h0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000;
end
//pix_data:输出像素点色彩信息,根据当前像素点坐标指定当前像素点颜色数据
always@(posedge tft_clk_9m or negedge sys_rst_n)
if(sys_rst_n == 1'b0)
pix_data <= BLACK;
else if(((pix_x >= CHAR_B_H) && (pix_x < (CHAR_B_H + CHAR_W)))
&& ((pix_y >= CHAR_B_V) && (pix_y < (CHAR_B_V + CHAR_H))))
begin
if(char[char_y][10'd255 - char_x] == 1'b1)
pix_data <= GOLDEN;
else
pix_data <= BLACK;
end
else
pix_data <= BLACK;
endmodule
可知根据对应坐标的char二维数组值判定颜色。
本文转自 https://blog.csdn.net/qq_32971095/article/details/133174030，如有侵权，请联系删除。