OpenRisc27wishbone接口的vga ipcore的分析与仿真

引言

图形，总是给人直观的感觉。想让ORPSoC能有image/video的输出，是一件很有意义的事情，而VGA就是其中一个不错的选择。

本小节就分析一下一个wishbone接口的vga模块。

1，模块准备

下载：

http://opencores.org/project,vga_lcd

2，模块的architecture

3，模块的使用

这一步需要一点与LCD/vedio相关的知识。我曾经写过一个LCDC的linux driver，并且有数字电视的开发经验，所以理解起来就容易了很多。

这里只把最重要的timing拿来。更过详细信息，请参考内附的spec.

下面这个图要仔细看，真正理解了才行。理解之后，后面的很多事情就好说了。

建议：想象一下，电视的刷新过程。

这个模块是比较简单的，没有复杂的图像处理功能，但是这里还是必须把下面几个概念搞明白：

1>行同步（水平同步），行宽,前肩，后肩。

2>列同步(垂直同步)，场宽

3>回扫

4>像素

5>rgb

6>灰阶

7>wishbone的burst访问

8>双buffer工作机制

9>alpha blanking

10>fifo的underrun和overrun

11>调色板的本质作用

4，仿真的整体结构

要想对vga_eng_top这个模块进行仿真，需要建立必要的仿真模型，并将它们连接起来。

5，仿真过程概述

1>复位

2>测试寄存器的读写是否有问题（reg_test）

3>初始化mem。

4>测试vga所有模式下的输出时序是否正确（tim_test），共6个模式。

5>测试DVI pixel数据的正确性：dvi_pd_test

6>测试VGA pixel的数据的正确性：pd1_test

7>测试FIFO的underrun：ur_test

6，各个模式下参数的设置：

for(mode=0;mode<6;mode=mode+1)
   begin
	
	// reset core
	scen = 0;
	m0.wb_wr1( `CTRL,  4'hf, 32'h0000_0000);
	repeat(10)	@(posedge clk);

	$display("Mode: %0d", mode);

	case(mode)
		0:
		begin
			thsync = 0;
			thgdel = 0;
			thgate = 319; // gate = 320
			thlen = 345;

			tvsync = 0;
			tvgdel = 0;
			tvgate = 239; // vgate = 240
			tvlen = 245;

			hpol = 0;
			vpol = 0;
			cpol = 0;
			bpol = 0;
		end

		1:
		begin
			thsync = 18;
			thgdel = 18;
			thgate = 319; // gate = 320
			thlen = 390;

			tvsync = 18;
			tvgdel = 18;
			tvgate = 239; // vgate = 240
			tvlen = 290;

			hpol = 1;
			vpol = 0;
			cpol = 0;
			bpol = 0;
		end

		2:
		begin
			thsync = 1;
			thgdel = 1;
			thgate = 639; // hgate = 640
			thlen = 644;

			tvsync = 1;
			tvgdel = 1;
			tvgate = 479; // vgate = 480
			tvlen = 484;

			hpol = 0;
			vpol = 1;
			cpol = 0;
			bpol = 0;
		end

		3:
		begin
			thsync = 0;
			thgdel = 2;
			thgate = 799; // hgate = 800
			thlen = 804;

			tvsync = 0;
			tvgdel = 2;
			tvgate = 599; // vgate = 600
			tvlen = 604;

			hpol = 0;
			vpol = 0;
			cpol = 1;
			bpol = 0;
		end

		4:
		begin
			thsync = 3;
			thgdel = 2;
			thgate = 799; // hgate = 800
			thlen = 807;

			tvsync = 2;
			tvgdel = 2;
			tvgate = 599; // vgate = 600
			tvlen = 606;

			hpol = 0;
			vpol = 0;
			cpol = 0;
			bpol = 1;
		end

		5:
		begin
			thsync = 6;
			thgdel = 2;
			thgate = 799; // hgate = 800
			thlen = 810;

			tvsync = 4;
			tvgdel = 2;
			tvgate = 599; // vgate = 600
			tvlen = 608;

			hpol = 1;
			vpol = 1;
			cpol = 1;
			bpol = 1;
		end
	endcase

/*
	thsync = 0;
	thgdel = 0;
	thgate = 64;
	thlen = 70;

	tvsync = 0;
	tvgdel = 0;
	tvgate = 64;
	tvlen = 70;

	hpol = 0;
	vpol = 0;
	cpol = 0;
	bpol = 0;
*/


	m0.wb_wr1( `HTIM,  4'hf, {thsync, thgdel, thgate} );
	m0.wb_wr1( `VTIM,  4'hf, {tvsync, tvgdel, tvgate} );
	m0.wb_wr1( `HVLEN, 4'hf, {thlen, tvlen} );
	m0.wb_wr1( `CTRL,  4'hf, {
				16'h0,
				bpol, cpol,
				vpol, hpol,
				1'b0,	// PC
				2'h0,	// CD
				2'h0,	// VBL
				2'h0,	// Reserved
				5'h01	// Bank Switch, INT, VideoEn
				});

	repeat(2) @(posedge vsync);
	scen = 1;
	repeat(4) @(posedge vsync);
   end

7，仿真结果

说明：仿真过程需要很长时间（我的电脑超过30mins），所以只选取了一行数据的输出波形，如下;

可以看到行同步型号，混合同步信号，blank信号，rgb信号等重要的几个信号的时序关系。

8,小结

剩下的工作就是FPGA验证了，参考之前的blog内容，将其挂在arbiter_dbus上面。

与之前那个FFT模块的接口一样，也是一个slave接口，和一个master接口。

http://blog.csdn.net/rill_zhen/article/details/8849149

附：

本实验的所有源码和文档我已上传：

http://download.csdn.net/detail/rill_zhen/5353755

good luck!