【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第十五章 HDMI字符显示实验

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适用于板卡型号：

AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

实验Vivado工程为“hdmi_char”。

在HDMI输出实验中讲解了HDMI显示原理和显示方式，本实验介绍如何使用FPGA实现字符显示，经过这个实验更加深刻的了解HDMI的显示方式。

1. 实验原理

实验经过字符转换工具将字符转换为16进制coe文件存放到单端口的ROM IP 核中，再从ROM 中把转换后的数据读取出来显示到HDMI上。

2.程序设计

字符显示例程是在HDMI显示的基础上增长了一个osd_display的模块，“osd_display”模块是用来读取存储在Rom ip核里转换后的字符信息，并在指定区域显示。程序框图以下图所示：

2.1 在“timing_gen_xy”模块是根据HDMI时序标准定义了“x_cnt”和“y_cnt”两个计数器并由这两个计数器产生了HDMI显示的“x”坐标和“y”坐标。程序中用“vs_edge”和“de_falling”分别表示场同步开始信号和数据有效结束信号。其原理以下图所示：

信号名称	方向	说明
rst_n	in	异步复位输入,低复位
clk	in	外部时钟输入
i_hs	in	行同步信号
i_vs	in	场同步信号
i_de	in	数据有效信号
i_data	in	color_bar数据
o_hs	out	输出行同步信号
o_vs	out	输出场同步信号
o_de	out	输出数据有效信号
o_data	out	输出数据
x	out	生成X坐标
y	out	生成Y坐标

timing_gen_xy模块端口

2.2 下面介绍如何存储文字信息的ROMIP，首先须要生成可以被XILINX FPGA识别的.coe文件。

首先在工程文件夹下找到“FPGA字模提取”工具。

双击.exe文件打开工具

在提取工具的“字符输入”框中输入须要显示的字符，字体和字符高度能够自定义选择。设置完成后点击“转换”按钮，在界面左下角能够看到转换后的字符点阵大小，点阵的宽和高在程序中是须要用到

点阵的宽和高这里位144x32,须要跟osd_display程序中定义的一致：

点击“保存”按钮，将文件保存到本例程源文件目录下，须要注意的是在保存类型下应该选择Xilinx（*.coe）,点击“保存”按钮。

找到生成的.coe文件打开后能够看到以下：

调用单端口Rom IP核的过程在前面ROM的使用中已经介绍过，设置为Single Port ROM

在PortA Options栏中设置以下：

按以下图添加osd.coe文件（找到前面生成的coe文件），完成后点击“OK”按钮：

2.3 osd_display模块包含timing_gen_xy 模块和osd_rom模块。osd_rom里存储的字符数据，若是数据为1，OSD的区域显示ROM中的前景红色（显示ALINX芯驿），若是数据是0，OSD的区域显示数据为背景色（彩条）。

设置区域有效信号，也就是字符显示在此区域中，起始坐标设置成（9，9），区域大小能够根据字符生成工具设置的区域设置。

在ROM的读地址部分可能不少人不理解，为何是[15:3]，也就是八个时钟周期才读出一个数据，这是由于字符的一个点只表示1bit，而ROM的存储数据宽度是8位，所以须要八个周期取出一个数据，并比较每一个bit位的值，将字符一个点转换成图像上的一个像素。

信号名称	方向	说明
rst_n	in	异步复位输入,低复位
pclk	in	外部时钟输入
i_hs	in	行同步信号
i_vs	in	场同步信号
i_de	in	数据有效信号
i_data	in	color_bar数据
o_hs	out	输出行同步信号
o_vs	out	输出场同步信号
o_de	out	输出数据有效信号
o_data	out	输出数据

osd_display模块端口

3.实验现象

链接好开发板和显示器，链接方式参考《HDMI输出实验》教程，须要注意，开发板的各个链接器不要带电热插拔，下载好实验程序，能够看到显示器显示以彩条为背景的字符。开发板做为HDMI输出设备，只能经过HDMI显示设备来显示，不要试图经过笔记本电脑的HDMI接口来显示，由于笔记本也是输出设备。

默认字符显示的位置在坐标为（9，9），另外用户能够修改下面的pos_y和pos_x的判断条件将字符显示在显示屏的任意位置：