Thiết kế hệ thống xử lý ảnh video trên FPGA (CycloneII), chương 11

Monitor VGA chuẩn là một khung gồm nhiều pixel, có thể được chia thành nhiều hàng và cột. Một monitor VGA chứa ít nhất 480 hàng, mỗi hàng có 640 pixel, mỗi pixel có thể hiển thị màu khác nhau, tuỳ thuộc vào các trạng thái của các tín hiệu màu đỏ, xanh lá cây và xanh dương. Mỗi monitor VGA có 1 xung nội để xác định mỗi khi pixel được cập nhật. Xung này hoạt động ở tần số 25.175 MHz của VGA chuẩn. Monitor làm tươi màn hình bằng cách điều khiển cục bộ tín hiệu đồng bộ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống xử lý ảnh video trên FPGA (CycloneII), chương 11 Chương 11: Hoaït ñoäng Driver VGA Monitor VGA chuaån laø moät khung goàm nhieàu pixel, coù theå ñöôïc chia thaønh nhieàu haøng vaø coät. Moät monitor VGA chöùa ít nhaát 480 haøng, moãi haøng coù 640 pixel, moãi pixel coù theå hieån thò maøu khaùc nhau, tuyø thuoäc vaøo caùc traïng thaùi cuûa caùc tín hieäu maøu ñoû, xanh laù caây vaø xanh döông. Moãi monitor VGA coù 1 xung noäi ñeå xaùc ñònh moãi khi pixel ñöôïc caäp nhaät. Xung naøy hoaït ñoäng ôû taàn soá 25.175 MHz cuûa VGA chuaån. Monitor laøm töôi maøn hình baèng caùch ñieàu khieån cuïc boä tín hieäu ñoàng boä doïc vaø ñoàng boä ngang. Moãi chu kyø laøm töôi cuûa monitor ñöôïc baét ñaàu baèng caùch caäp nhaät caùc pixel ôû goùc traùi phía treân cuûa maøn hình, noù ñöôïc xem nhö ñieåm goác cuûa truïc toïa ñoä X – Y. Sau khi laøm töôi pixel ñaàu tieân, monitor seõ laøm töôi nhöõng pixel keá tieáp treân moät haøng. Khi monitor nhaän ñöôïc xung ñoàng boä ngang, noù seõ laøm töôi caùc pixel cuûa doøng keá tieáp. Quaù trình naøy ñöôïc laëp laïi cho ñeán khi monitor chaïm giôùi haïn döôùi cuûa maøn hình. Khi monitor chaïm giôùi haïn döôùi cuûa maøn hình, xung ñoàng boä ñoïc seõ ñöôïc phaùt. Vì vaäy monitor seõ baét ñaàu laøm töôi laïi caùc pixel ôû phía treân maøn hình. *Ñònh thôøi cho VGA Ñeå monitor VGA hoaït ñoäng ñuùng, noù phaûi nhaän döõ lieäu ôû thôøi gian ñaëc bieät vôùi xung ñaëc bieät. Xung ñoàng boä ngang vaø ñoàng boä doïc phaûi xuaát hieän ôû thôøi gian ñaëc bieät ñeå ñoàng boä vôùi monitor trong khi noù nhaän döõ lieäu maøu. Hình döôùi theå hieän soùng thôøi gian cho thoâng tin maøu töông öùng tín hieäu ñoàng boä ngang vaø ñoàng boä doïc. Taàn soá hoaït ñoäng vaø soá pixel maø monitor phaûi caäp nhaät ñeå xaùc ñònh thôøi gian ñöôïc yeâu caàu caäp nhaät moãi pixel vaø caäp nhaät cho toaøn boä maøn hình. Caùc haøm beân döôùi tính toaùn thôøi gian ñöôïc yeâu caàu cho monitor thöïc hieän taát caû caùc leänh cuûa noù. Monitor ghi vaøo maøn hình baèng caùch göûi caùc tín hieäu maøu ñoû, xanh laù caây, xanh döông, tín hieäu ñoàng boä ngang vaø ñoàng boä doïc khi maøn hình ôû nhöõng vò trí yeâu caàu. Moãi laàn thôøi gian cuûa tín hieäu ñoàng boä ngang vaø ñoàng boä doïc chính xaùc thì monitor chæ caàn ñònh vò nôi ñeå göûi döõ lieäu. Vì vaäy noù coù theå göûi ñuùng döõ lieäu maøu cho pixel. V. Hoaït ñoäng giao dieän chuoät (Mouse) Chuoät ñöôïc noái töø maïch UP qua 6 chaân mini_DIN. Döõ lieäu ñöôïc göûi baèng caùch söû duïng giao thöùc ñoàng boä noái tieáp vaø vieäc truyeàn ñöôïc ñieàu khieån bôûi tín hieäu CLK vaø DATA. Trong suoát quaù trình khoâng truyeàn, CLK ôû möùc 1 vaø DATA coù theå ôû möùc 0 hay 1. Moãi laàn truyeàn chöùa 1 start bit, 8 bit döõ lieäu, odd parity vaø 1 stop bit. Döõ lieäu truyeàn baét ñaàu töø bit thaáp (LSB), (trình töï truyeàn laø start bit, DATA0 ñeán DATA7, odd parity vaø 1 stop bit). Start bit laø bit 0 vaø stop bit laø bit 1. Moãi chu kyø xung laø töø 30us ñeán 50us, döõ lieäu truyeàn töø caïnh döôùi cuûa xung laø töø 5us ñeán 25us. Chuoät hoaït ñoäng treân heä toaï ñoä Cartesian (di chuyeån veà beân phaûi laø döông, di chuyeån veà beân traùi laø aâm, di chuyeån leân treân laø döông, di chuyeån xuoáng döôùi laø aâm). Söï di chuyeån bieân ñoä laø haøm toác ñoä cuûa chuoät. Chuoät di chuyeån caøng nhanh bieân ñoä caøng lôùn. PHAÀN MEÀM HOÃ TRÔÏ THIEÁT KEÁ A. Phaàn meàm MAX + PLUS II Max + Plus II laø phaàn meàm ña chöùc naêng thöïc hieän thieát keá toång hôïp cho moät soá loaïi CPLDs vaø FPGAs cuûa haõng Altera. Noù hoã trôï bieân dòch, moâ phoûng, phaân tích ñònh thôøi vaø toång hôïp maïch cho moät soá thieát bò laäp trình nhö EPM7128C84, EPF10K20C240-4. I. Khaùi quaùt veà phaàn meàm MAX+PLUS®II Phaàn meàm phaùt trieån Max+Plus®II (Multiple Array Matrix Programmable Logic User System II) laø moät phaàn meàm thieát keá chuyeân duïng ñöôïc caùc nhaø thieát keá treân toaøn theá giôùi söû duïng. Max + Plus II cung caáp moät moâi tröôøng thieát keá hoaøn haûo ñeå taïo thaønh nhöõng thieát keá caàn thieát. Khoâng quan troïng duøng maùy tính caù nhaân hay workstation, phaàn meàm Max+Plus®II ñeàu deã söû duïng, toác ñoä xöû lyù nhanh vaø deã laäp trình cho caùc thieát bò. Max+Plus®II laø phaàn meàm ñöôïc tích hôïp ñaày ñuû, moät goùi kieán truùc ñoäc laäp cho nhöõng thieát keá logic vôùi nhöõng linh kieän coù khaû naêng laäp trình ñöôïc cuûa haõng ALTERA, bao goàm nhöõng linh kieän nhö: Classic, MAX 3000, MAX ®5000, MAX 7000, MAX 9000, FLEX ®6000, FLEX 8000 vaø FLEX 10K. MAX+PLUS®II cuõng cho pheùp chuùng ta laäp trình cho nhöõng thieát bò khaùc nhö: FLASHlogic vaø APEX. MAX+PLUS®II cung caáp nhieàu phöông phaùp thieát keá phong phuù. Coù 3 phöông phaùp thieát keá daønh cho nhöõng thieát keá phaân caáp ( hierarchical designs), soaïn thaûo floorplan (floorplan editing), toång hôïp logic (logic synthesis), phaân chia thieát keá, toái öu caùc haøm thôøi gian, duøng nhöõng thieát keá ñoäc laäp cho nhöõng thieát keá phöùc taïp hôn, töï ñoäng phaân tích thôøi gian, phaân tích loãi, töï ñoäng chæ ra nhöõng caâu leänh bò loãi trong thieát keá vaø höôùng daãn caùch söõa loãi, naïp chöông trình cho linh kieän vaø kieåm tra. MAX+PLUS®II cuõng bieân dòch caùc file input ñöôïc ñònh daïng chuaån cho döõ lieäu thieát keá nhö file daïng EDIF netlist coù ñuoâi daïng *.edf (Electronic Design Interchange Format), file daïng VHDL netlist coù ñuoâi daïng *.vhd, file daïng Verilog HDL netlist coù ñuoâi daïng *.v vaø nhöõng file ORCARD Schematic coù ñuoâi daïng *.sch ñöôïc taïo ra trong chöông trình ORCARD. Chuùng ta coøn coù theå tích hôïp nhöõng file thieát keá coù saün ñöôïc taïo ra bôûi nhöõng chöông trình phaàn meàm nhö Altera’s A +PLUS, SAM + PLUSvaø MAX + PLUS (DOS) vaø nhöõng thieát keá MAX+PLUS®II. Beân caïnh ñoù, MAX+PLUS®II cho UNIX workstations cho pheùp chaïy chöông trình Synopsys Design Compile vaø PFGA Compil ...