Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας- Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΥ430- Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

Σχετικά έγγραφα
Χ. Σωτηρίου. Σχήμα 1: Απλή Εικόνα Δοκιμής Ελεκτή/Οδηγού VGA

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας- Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΥ430- Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων

ΗΥ220: Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Κρήτης Χειµερινό Εξάµηνο

ΗΥ220: Εργαστήριο ψηφιακών κυκλωμάτων

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (E-CAD) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (E-CAD) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ Χ. Βέργος Καθηγητής

ΗΥ220: Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Κρήτης Χειµερινό Εξάµηνο

ΣΧΕΔΙΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ (E-CAD) ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ

ΑΣΚΗΣΗ 2 ΒΑΣΙΚΑ ΚΑΙ ΣΥΝΘΕΤΑ ΣΗΜΑΤΑ ΔΥΟ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ - ΕΙΚΟΝΑΣ

Χ. Σωτηρίου. Σχήμα 1: 2 16 LCD πίνακας της πλακέτας Spartan 3E

Α.Τ.Ε.Ι. Ηρακλείου Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας ιδάσκων: Βασίλειος Γαργανουράκης. Ανθρώπινη Όραση - Χρωµατικά Μοντέλα

2.0 ΒΑΣΙΚΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ-ΟΡΟΛΟΓΙΕΣ

ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ I. 7 η ΔΙΑΛΕΞΗ Γραφικά με Υπολογιστή

Εικόνα. Τεχνολογία Πολυμέσων και Πολυμεσικές Επικοινωνίες 05-1

1 ο Εργαστήριο Συντεταγμένες, Χρώματα, Σχήματα

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών Χειµερινό Εξάµηνο

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Βίντεο και κινούµενα σχέδια

Έγχρωµο και Ασπρόµαυρο Φως

Χ. Σωτηρίου. Μετά τον τελευταίο χαρακτήρα του μηνύματος, θα ακολουθεί ο πρώτος, έτσι το μήνυμα ουσιαστικά θα περιστρέφεται διαρκώς.

Σημειώσεις για την Άσκηση 2: Μετρήσεις σε RC Κυκλώματα

Εφαρμογές Πληροφορικής

Εφαρμογές Αναλογικών Ε/Ε PWM (pulse Width Modulation)

ΗΥ220: Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών Πανεπιστήµιο Κρήτης Χειµερινό Εξάµηνο

ΕΝΟΤΗΤΑ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΠΕΙΡΑΜΑ 4: ΕΞΟΙΚΕΙΩΣΗ ΜΕ ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟ ΚΑΙ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Β2.5 Οθόνες. Εικόνα 46 Μια οθόνη αποτελείται από εικονοστοιχεία, το καθένα από αυτά έχει τρείς φωτεινές πηγές, για κόκκινο, πράσινο και μπλε χρώμα

Άσκηση 1. Όργανα εργαστηρίου, πηγές συνεχούς τάσης και μετρήσεις

Πανεπιστήμιο Πατρών Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανικών Η/Υ κ Πληροφορικής Τομέας Υλικού κ Αρχιτεκτονικής. Εισαγωγή στον Tektronix TDS2002B

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2007

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜ. ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡ/ΚΗΣ & ΠΟΛΥΜΕΣΩΝ ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δρ. Γ. ΓΑΡΔΙΚΗΣ. Εισαγωγή

Πράξη ια «Ανάπτυξη και Εφαρμογή Προγραμμάτων Επίδειξης και Βράβευσης Εκπαιδευτικών Έργων ΤΕΕ & ΣΕΚ» ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΟΠΤΙΚΟΥ ΦΑΣΜΑΤΙΚΟΥ ΑΝΑΛΥΤΗ

Τεχνολογία Πολυμέσων. Ενότητα # 5: Εικόνα Διδάσκων: Γεώργιος Ξυλωμένος Τμήμα: Πληροφορικής

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ,

Φύλλο εργασίας 4 - Δημιουργώ τα δικά μου χρώματα με το RGB LED

Εικόνες και γραφικά. Τεχνολογία Πολυµέσων 05-1

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 4 ΠΑΛΜΟΚΩΔΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ - PCM (ΜΕΡΟΣ Α)

ΠΑΛΜΟΓΡΑΦΟΣ ΤΡΟΦΟ ΟΤΙΚΟ ΓΕΝΝΗΤΡΙΑ

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

ΑΣΚΗΣΗ-3: ΣΧΗΜΑΤΑ LISSAJOUS

Σημειώσεις Σχετικά με τη λειτουργία του Παλμογράφου

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΚΑΤΑΧΩΡΗΤΕΣ ΟΛΙΣΘΗΤΕΣ

Άσκηση 12 Ο ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΣ ΕΝΙΣΧΥΤΗΣ ua741 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Πτυχιακή Εργασία Σχεδίαση κυκλωμάτων επικοινωνίας με απλές οθόνες, με τη γλώσσα VHDL και υλοποίηση στις αναπτυξιακές πλακέτες LP-2900 και DE2.

Εισαγωγή στις Τηλεπικοινωνίες / Εργαστήριο

Ιατρική Πληροφορική. Δρ. Π. ΑΣΒΕΣΤΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Τ.Ε.

Πανεπιστήμιο Πατρών. Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

Παλμογράφος Βασικές Μετρήσεις

Τελεστικοί Ενισχυτές

Αντοχή (ruggedness) στο θόρυβο μετάδοσης Αποτελεσματική αναγέννηση (regeneration) Δυνατότητα ομοιόμορφου σχήματος (uniform format) μετάδοσης Όμως:

Εργαστηριακή ενότητα 3

TFT TV. Τι είναι οι TFT και πως λειτουργούν;

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

Ακολουθιακό κύκλωμα Η έξοδος του κυκλώματος εξαρτάται από τις τιμές εισόδου ΚΑΙ από την προηγούμενη κατάσταση του κυκλώματος

Ενσωματωμένα Συστήματα

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟΥ

2. Ο νόμος του Ohm. Σύμφωνα με το νόμο του Ohm, η τάση V στα άκρα ενός αγωγού με αντίσταση R που τον διαρρέει ρεύμα I δίνεται από τη σχέση: I R R I

ΤΙΤΛΟΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΜΕΤΡΗΤΕΣ

Τεχνολογικό Eκπαιδευτικό Ίδρυμα Kρήτης TMHMA MHXANOΛOΓIAΣ. Δρ. Φασουλάς Γιάννης

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Α ΤΑΞΗ

Συστήματα Πολυμέσων. Ενότητα 14: Εισαγωγικά Θέματα Βίντεο. Θρασύβουλος Γ. Τσιάτσος Τμήμα Πληροφορικής ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Φύλλο εργασίας 7 - Δημιουργώ τα δικά μου χρώματα με το RGB LED

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

> μεγαλύτερο <= μικρότερο ή ίσο < μικρότερο == ισότητα >= μεγαλύτερο ή ίσο!= διαφορετικό

Ενότητα 3. Εισαγωγή στην Πληροφορική. Οθόνες. Οθόνες και Συστήµατα ήχου. Κατηγορίες οθονών. Κατηγορίες οθονών. Χειµερινό Εξάµηνο

Οδηγίες εγκατάστασης και χρήσης του Quartus

Ενςωματωμένα Συςτήματα Υλοποίηςη του SDES ςε Hardware

Μετρήσεις με Παλμογράφο

. Βάθος χρώματος: Πραγματικό χρώμα. . Βάθος χρώματος: Αποχρώσεις του γκρίζου 8bit. . Βάθος χρώματος: Αποχρώσεις του γκρίζου 1bit.

ΑΣΚΗΣΗ 9η-10η ΑΡΙΘΜΗΤΙΚΗ-ΛΟΓΙΚΗ ΜΟΝΑΔΑ ΕΝΟΣ ΨΗΦΙΟΥ (1-BIT ALU)

3 ο Εργαστήριο Μεταβλητές, Τελεστές

ΜΕΡΟΣ Α: Απαραίτητε γνώσει

[2] Υπολογιστικά συστήματα: Στρώματα. Τύποι δεδομένων. Μπιτ. επικοινωνία εφαρμογές λειτουργικό σύστημα προγράμματα υλικό

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

Τελευταία(μεταβολή:(Αύγουστος(2013( 11

Χρήση του Παλμογράφου

Συλλογή & Επεξεργασία Δεδομένων Εργαστήριο 5. Ρυθμίζοντας τη Φορά Περιστροφής. Σύστημα Συλλογής & Επεξεργασίας Μετρήσεων

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου-Εργαστήριο

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2016

Τμήμα Λογιστικής. Εισαγωγή στους Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές. Μαθήματα 6 και 7 Αναπαράσταση της Πληροφορίας στον Υπολογιστή. 1 Στέργιος Παλαμάς

ΦΩΤΟΡΕΑΛΙΣΜΟΣ & ΚΙΝΗΣΗ (ΘΕΩΡΙΑ)

ΕΠΛ 003: ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ. Αναπαράσταση δεδομένων

Οδηγός ποιότητας χρωμάτων

Υπάρχουν δύο τύποι μνήμης, η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (Random Access Memory RAM) και η μνήμη ανάγνωσης-μόνο (Read-Only Memory ROM).

Πανεπιστήμιο Κύπρου Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων

Εργαστήριο Προγραμματισμού και τεχνολογίας Ευφυών συστημάτων (intelligence)

1. Ηλεκτρικοί κινητήρες- σερβοκινητήρας 2. Ελεγκτές. ΜΠΔ, 9 Ο Εξάμηνο Σάββας Πιπερίδης

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ

Επεξεργασία Χαρτογραφικής Εικόνας

Συστήµατα και Αλγόριθµοι Πολυµέσων

o o o o o o o o o o o o o o o o o o o

Η οµή του Ηλεκτρονικού Υπολογιστή

Εισαγωγή Ασπρόμαυρο Halftoning γάμμα Φως/Χρώμα Χρωματικά Μοντέλα Άλλα. 6ο Μάθημα Χρώμα. Γραφικα. Ευάγγελος Σπύρου

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1

ΗΥ220 Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωµάτων Τµήµα Επιστήµης Υπολογιστών Χειµερινό Εξάµηνο

Σχεδίαση με Ηλεκτρονικούς Υπολογιστές

(Universal Asynchronous Receiver Transmitter

Transcript:

Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας- Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΗΥ430- Εργαστήριο Ψηφιακών Κυκλωμάτων Χειμερινό Εξάμηνο- Ακαδημαϊκό Ετος 2018-2019 Εργαστηριακή Εργασία 3η- Υλοποίηση Ελεγκτή VGA 11/11/2018 εως 5/12/2018 Χ. Σωτηρίου 1 Στόχος της 3ης Εργασίας Ο στόχος της τρίτης εργαστηριακής εργασίας είναι η υλοποίηση ενός Ελεγκτή/Οδηγού θύρας οθόνης VGA (Video Graphics Array), για να επιτευχθεί η οδήγηση μιας συμβατικής οθόνης και η εμφάνιση εικόνας σε αυτήν. Μέρος της εσωτερικής μνήμης RAM της FPGA,θα πρέπει να οριστεί σανμνήμηεικόνας/ Ορασης-Video RAM (VRAM)τουοδηγού,έτσιώστεοοδηγόςνατην απεικονίζει, οδηγόντας την VGA, μονίμως στην οθόνη. Η προτεινόμενη, και απλή, εικόνα προς εμφάνιση, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για επαλήθευση της ορθής λειτουργίας του Ελεγκτή φαίνεται στο παρακάτω Σχήμα. 640x480 @ 60Hz Σχήμα 1: Απλή Εικόνα Δοκιμής Ελεκτή/Οδηγού VGA Η εικόνα ελέγχου του Σχήματος 1, αποτελείται απο επαναλαμβανόμενα πρότυπα οριζόντιων και κάθετων γραμμών των τριών βασικών χρωμάτων απεικόνισης, δηλ. Κόκκινο, Πράσινο και Μπλέ. Στο πρώτο μέρος περιλαμβάνει εναλλάξ οριζόντιες γραμμές με κενά, ενώ στο δεύτερο κάθετες γραμμές των τριών χρωμάτων σε φόντο οριζόντιων μαύρων. Η εικόνα ελέγχου θα πρέπει να βρίσκεται αποθηκευμένη στην VRAM για να απεικονιστεί. Η απεικόνιση της εικόνας ελέγχου στην οθόνη θα πρέπει να είναι σταθερή και ευδιάκριτη. Οι προδιαγραφές οδήγησης της οθόνης είναι: Ανάλυση 640 480 pixel (picture element - στοιχείων οθόνης- κουκίδων) και Ρυθμός Ανανέωσης(refresh rate) 60MHz. Λόγω των περιορισμών των συσκευών FPGA σε προσπελάσιμη μνήμη BRAM, το μέγεθος της VRAM, που θα υλοποιηθεί με 1

BRAMθαπρέπειναείναιτο 1 5 σεκάθεδιάσταση,δηλ.128 96,καιναυποστηρίζειοκτώχρώματα. Η VRAM θα πρέπει να μεγενθύνεται απο τον Ελεγκτή, και να γεμίζει οθόνη ανάλυσης 640 480. 2 Η VGA Ηθύρα VGAαποτελείταισυνολικάαπο15ακίδες,όπουοι6αποαυτές,τρείςγιατααντίστοιχα(1, 2, 3), και άλλες τρεις για τις σχετικές γειώσεις(6, 7, 8), αντιστοιχούν στα τρια βασικά χρώματα, Κόκκινο(Red), Πράσινο(Green) και Μπλέ(Blue). Τα σήματα χρώματος κανονικά ορίζονται ως αναλογικά, με 0.7V ύψος(peak-to-peak). Στην FPGA όμως, για λόγους απλότητας, οδηγούνται συνήθως ψηφιακά, και έτσι μπορούν να απεικονίσουν μέχρι οκτώ χρώματα. 2.1 Ψηφιακή Αντιστοίχιση Χρωμάτων Ο Πίνακας 1 παρουσιάζει την ψηφιακή χρωματική αντιστοίχηση, ως προς τις τιμές των σημάτων Red, Green, Blue. Κόκκινο(R) Πράσινο(G) Μπλέ(B) Συνισταμένη Χρώματος 0 0 0 Μαύρο 0 0 1 Μπλέ 0 1 0 Πράσινο 0 1 1 Κυανό 1 0 0 Κόκκινο 1 0 1 Μώβ 1 1 0 Κίτρινο 1 1 1 Άσπρο 2.2 Χρονισμός της VGA Πίνακας 1: Χρωματικοί Κώδικες 3-bit Εκτός των χρωμάτων, η θύρα VGA περιλαμβάνει δυο σήματα χρονισμού, HSYNC και VSYNC, τα ο- ποία χρονίζουν την οριζόντια και κάθετη συντεταγμένη της οθόνης αντίστοιχα. Στις οθόνες τύπου Καθοδικού Σωλήνα(CRT), αυτά ελέγχουν την δέσμη, ενώ σε τύπου Υγρών Κρυστάλλων(LCD), ελέγχουν την εγγραφή νέων pixel. Το Σχήμα 2 επιδεικνύει τις κυμματομορφές των σημάτων χρονισμού, HSYNC και VSYNC, οι οποίες είναι πανομοιότυπες ανεξαρτήτως ανάλυσης, και την οριζόντια και κάθετη διαδικασία αναστροφής. Το σήμα HSYNC ελέγχει τον οριζόντιο χρονισμό, ενώ το VSYNC τον κάθετο. Η εικόνα είναι ενεργή στα διαστήματα D οριζοντίως, και R καθέτως. Οσο η εικόνα είναι ενεργή, οι τιμές των σημάτων Red, Green, Blue καθορίζουν το χρώμα του υπο εμφάνιση pixel στην σχετική θέση της οθόνης. Ετσι, αυτές θα πρέπει να αλλάζουν κατάλληλως. Η οριζόντια και η κάθετη σάρωση, όπως φαίνεται απο τις κυμματομορφές τους, είναι και μεταξύ τους πανομοιότυπες. Εστιάζουμε εδώ στην οριζόντια σάρωση, και ομοίως λειτουργεί ο χρονισμός της κάθετης. Για χρόνο E μετά το πέρας της ενεργής εικόνας, την λεγόμενη μπροστινή όψη(πρίν τον παλμό), η εμφάνιση της εικόνας απενεργοποιείται. Ακολουθεί ο παλμός B, το πλάτος και η συχνότητα του οποίου καταδεικνύουν στηνοθόνητηνοριζόντιαανάλυση.κατόπιν,καιγιαχρόνο C,τηνπίσωόψη(μετάτονπαλμό),η εικόνα μένει απενεργοποιημένη. Μετά το C, εμφανίζεται η επόμενη γραμμή για χρόνο D. Ομοίως λειτουργεί και η κάθετη σάρωση. Τιμές Διαστημάτων των Κυμματομορφών Οπως ειπώθηκε νωρίτερα, οι κυμματομορφές των HSYNC και VSYNC είναι πανομοιότυπες ανεξαρτήτως ανάλυσης. Ετσι,οχρονισμόςτωνδιαστημάτων A, B, C, D, E, O, P, Q, Rκαι Sεξαρτάταιαπο την ανάλυση και τον Ρυθμό Ανανέωσης. Ο Πίνακας 2 παρουσιάζει τις κατάλληλες τιμές των διαστημάτων για ανάλυση 640 480 και Ρυθμό Ανανέωσης 60Hz. 2

pixel (0,0) pixel (639,0) line n line n+1 pixel (479,0) pixel (479,639) RGB HORIZONTAL TIMING C D E next line HSYNC B A B RGB VERTICAL TIMING Q R S next frame VSYNC P O P Σχήμα 2: Κυμματομορφές Σημάτων Οριζόντιου και Κάθετου Συγχρονισμού Διάστημα Περιγραφή Τιμή A Χρόνος Σάρωσης Γραμμής- Scanline Time 32 μsec B Πλάτος Παλμού HSYNC - HSYNC Pulse Width 3.84 μsec C Πίσω Οψη- Back Porch 1.92 μsec D Χρόνος Απεικόνισης- Display Time 25.6 μsec E Μπροστινή Οψη- Front Porch 0.640 μsec O Συνολικός Χρόνος Εικόνας- Total Frame Time 16.67msec P Πλάτος Παλμού VSYNC - VSYNC Pulse Width 64 μsec Q Πίσω Οψη- Back Porch 928 μsec R Χρόνος Ενεργής Απεικόνισης- Active Video Time 15.36 msec S Μπροστινή Οψη- Front Porch 320 μsec Πίνακας 2: Τιμές Παραμέτρων Κυμματομορφών για Ανάλυση 640 480 στα 60MHz 2.3 Ενεργοποίηση της Οθόνης Οι σύγχρονες οθόνες VGA υποστηρίζουν αυτόματη διακοπή εμφάνισης της εικόνας για εξοικονόμηση ενέργειας. Η αυτόματη αυτή διακοπή εξαρτάται απο τα σήματα χρονισμού HSYNC και VSYNC. Ετσι, αν αυτά δεν οδηγούνται, η οθόνη απενεργοποιείται. Επιπλέον, και ανάλογα με τον κατασκευαστή, αν οδηγείται μόνο το ένα απο τα δύο, η οθόνη επίσης απενεργοποιείται. 2.4 Video RAM (VRAM) Η VRAM αποτελεί βασικό εσωτερικό τμήμα ενός Ελεγκτή/Οδηγού VGA, μια είναι η μνήμη που μονίμως απεικονίζεται την οθόνη. Το μέγεθος της VRAM είναι συνάρτηση της ανάλυσης, μια και αυτή ορίζει τον αριθμό των εμφανιζόμενων pixels, και του αριθμού των χρωμάτων ανα pixel. Ετσι, η ανάλυση 640 480, απαιτεί 640 480 = 307200 bits μνήμης, για κάθε μονόχρωμο pixel. Για τα τριαχρώματαπουεπιτρέπειηfpgaανα pixel,απαιτούνται3bits,άραησυνολικήμνήμηπου χρειάζεται για έγχρωμα pixel είναι 307200 3 = 115.2 KBytes μνήμης. Οι περισσότερες FPGA περιλαμβάνουν εσωτερική RAM (BRAM), η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί είτε σαν μνήμη 1-bit, είτε σαν μνήμη περισσοτέρων απο 1-bit, και μπορεί να αντιστοιχηθεί, στην υλοποίηση του Ελεγκτή VGA σε VRAM. Παρόλο που οι FPGA έχουν διαθέσιμη μνήμη BRAM, λ.χ. η SPARTAN3 (XC3S200) έχει 216 KBytes, ενώ η SPARTAN3E (XC3S500E) έχει 3

360KBytes, δεν είναι όλη αυτή η μνήμη προσπελάσιμη ως ενα μονολιθικό τμήμα. Οι διαθέσιμες αντιστοιχήσεις και για τις δυο συσκευές είναι 16Κ 1(16 KBytes του 1-bit), 8Κ 2, 4Κ 4, 2Κ 8, 1Κ 16, κτλ. Ετσι, λόγω έλλειψης εύκολα προσπελάσιμης μνήμης BRAMστην συσκευή, και για λόγους απλότητας της υλοποίησης, σας προτείνεται να χρησιμοποιήσετε μια τρις BRAM, μια για κάθε χρώμα, και μεγέθους 16Κ 1, για να υλοποιήσετε την απαιτούμενη VRAM 128 96. 3 Μορφή Ελεγκτή/Οδηγού VGA Η προτεινόμενη μορφή του Ελεγκτή VGA φαίνεται παρακάτω: module vgacontroller(resetbutton, clk, VGA_RED, VGA_GREEN, VGA_BLUE, VGA_HSYNC, VGA_VSYNC; input resetbutton, clk;... endmodule Figure 3: Μια Μορφή Υλοποίησης του Ελεγκτή VGA Ολα τα σήματα του Ελεγκτή VGA θα πρέπει, μέσω περιορισμών αρχείου UCF, να αντιστοιχηθούν στα κατάλληλα σήματα της πλακέτας. Η κατάλληλη αντιστοίχηση βρίσκεται στα αντίστοιχα τεχνικά δελτία της κάθε πλακέτας. 4 ΜέροςΑ-Υλοποίηση VRAM Η VRAM αποτελεί κεντρικό τμήμα του Ελεκτή VGA. Χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα πρότυπα BRAM υλοποιήστε την απαιτούμενη VRAM του ελεγκτή. Τα πρότυπα μπορείτε να τα βρείτε, είτε στο σχετικό Τεχνικό Δελτίο, είτε μέσω του ISE, στο μενού Edit Language Templates. Οπως ειπώθηκε νωρίτερα, η VRAM θα πρέπει να χωράει εικόνα μεγέθους 128 96 pixel και οκτώ χρωμάτων. Ηείσοδοςτης VRAMθαείναιηδιεύθυνσηενος pixel,ενώηέξοδοςτηςθαπαράγει τις τιμές των χρωμάτων του συγκεκριμένου pixel. Η αρχικοποίηση των BRAM μπορεί να γίνει με πολλούς τρόπους, λ.χ. μέσω παραμέτρων.init_xx. Ετσι, μπορείτε να περιγράψετε, μέσω των παραμέτρων αυτών, την οθόνη ελέγχου για την δοκιμή της ορθής υλοποίησης του Ελεγκτή. Για την δοκιμή της VRAM,γράψτε ενα απλό πλαίσιο δοκιμής που να διαβάζει pixel απο διαφορετικές διευθύνσεις, και με διαφορετικά χρώματα. Η δοκιμή του Μέρους Α αρκεί να γίνει σε επίπεδο συμπεριφοράς. Οταν το κύκλωμα λειτουργεί όπως πρέπει, επιδείξτε τον κώδικα Verilog που γράψατε για το κύκλωμα και το πλαίσιο δοκιμής, και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης σε επιτηρητή του εργαστηρίου. 5 ΜέροςΒ-Υλοποίηση HSYNCκαιΟριζόντιουΜετρητή Pixel Υλοποιήστε το σήμα HSYNC, με τον κατάλληλο χρονισμό, για ανάλυση 640 480 και Ρυθμό Ανανέωσης 60Hz. Σας προτείνεται, σε συγχρονισμό με το HSYNC, να δημιουργήσετε εναν οριζόντιο μετρητή pixels, HPIXEL, ο οποίος θα επιδεικνύει το εκάστοτε ενεργό pixel της VRAM. Ετσι, η διεύθυνση pixel της VGA, θα μπορεί να προκύπτει με την συνέννωση των κάθετων και οριζόντιων μετρητών, δηλ. vga_addr = {VPIXEL, HPIXEL}, όπου η διεύθυνση θα πρέπει να αποτελείται απο τον κατάλληλο αριθμό bits. 4

Οταν το κύκλωμα λειτουργεί όπως πρέπει, επιδείξτε τον κώδικα Verilog που γράψατε για το κύκλωμα και το πλαίσιο δοκιμής, και τα αποτελέσματα της προσομοίωσης σε επιτηρητή του εργαστηρίου. 6 ΜέροςΓ-Υλοποίηση VSYNCκαιΚάθετουΜετρητή Pixel- Ολοκλήρωση του Ελεγκτή/Οδηγού VGA Υλοποιήστε αναλόγως το σήμα VSYNC και τον σχετικό μετρητή VPIXEL, ολοκληρώνοντας την υ- λοποίηση του Οδηγου/Ελεγκτή VGA. Η κάθετη σάρωση θα πρέπει να συγχρονίζεται κατάλληλως με την οριζόντια, όπως περιγράφηκε νωρίτερα. Ελέγξτε, μέσω προσομείωσης, ότι οι κυμματομορφές VSYNC και HSYNC έχουν τον σωστό χρονισμό για την απαιτούμενη ανάλυση, και επίσης ότι τα σήματα των χρωμάτων, VGA_RED, VGA_GREEN, VGA_BLUE, έχουν τον σωστό σχετικό χρονισμό με τα VSYNC, HSYNC, και ότι είναι απενεργοποιημένα στο 0, εκτός των διαστημάτων D και R. Οταν το κύκλωμα λειτουργεί όπως πρέπει, επιδείξτε τον κώδικα Verilog που γράψατε, τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, και το κύκλωμα εν λειτουργία σε επιτηρητή του εργαστηρίου. 7 Προθεσμία Παράδοσης, Υποβολή της Εργασίας και Αναφορά Η προθεσμία παράδοσης της 3ης εργασίας είναι η 5/12/2018. Μέχρι την προθεσμία της εργασίας θα πρέπει: να έχετε επιδείξει όλα τα επιμέρους μέρη της εργασίας στους επιτηρητές, να έχετε υποβάλλετε τον κώδικα σας, να έχετε υποβάλλει μια εργαστηριακή αναφορά, βάση των σημειώσεων απο το βιβλίο του εργαστηρίου. 8 Ερωτήσεις και Απορίες Για οποιεσδήποτε ερωτήσεις και απορίες εκμεταλλευτείτε τον χρόνο και τον χώρο του εργαστηρίου και ρωτήστε τους επιτηρητές. 5