FPGA Cyclone IV - Conector VGA

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En este blog te enseñamos cómo utilizar el conector VGA en tu tarjeta de desarrollo FPGA Cyclone IV.


Indice 

Introducción 
Crear un nuevo proyecto - Paso 1 
Nuevo archivo - Paso 2 
Asignación de pines - Paso 3 
Programar - Paso 4 


 Introducción

 Ya sabemos como programar nuestra FPGA, ahora es momento de continuar jugando con los periféricos de nuestra tarjeta de desarrollo.
 Aquí te enseñamos cómo usar el conector VGA de tu FPGA en Windows, fácil y en menos de 15 minutos.

 Prerrequisitos

 [+] Intel Quartus Prime Lite Edition.
 [+] FPGA Cyclone IV.
 [+] USB-Blaster.
 [+] Monitor con puerto VGA.


 Paso 1: Crear un nuevo proyecto

 Lo primero será abrir Quartus

software quartus

 En la parte superior izquierda vamos a dar clic en File > New Project Wizard.

new project wizard

 En el asistente para creación de proyectos vamos a indicar el directorio donde deseamos guardar nuestro proyecto, seleccionar en Project Type proyecto vacío Empty project. A continuación clic en Next.

 Recuerda en la pestaña Family, Device & Board Settings seleccionar la referencia de nuestra FPGA EP4CE6E22C8

wizard family device

 En la siguiente ventana vamos a desactivar el simulador, clic en Next y en la última pestaña Summary clic en Finish y listo, se creará nuestro proyecto.

VGA Summary

 * Si te aparece una ventana de advertencia como la siguiente, marca el check en Don't show this message again y clic en Yes.

quartus advertise


 Paso 2: Nuevo archivo

 Ahora vamos a crear el archivo donde podemos comenzar a escribir el código para nuestro hardware, sea Verilog o VHDL.
 Lo primero será ir a File > New.

quartus new file

 En la ventana que nos aparece vamos a seleccionar el tipo de archivo que queremos crear, en nuestro caso usaremos Verilog HDL.

Quartus Verilog HDL

 El archivo se creará y podemos comenzar a escribir nuestro código Verilog.

/*
Learn the principle of VGA display, display color bar signal.
Connect the VGA port of the development board and the computer monitor.
DIP switch 1, 2 at the same time not on the dial, then display 8-color square (checkerboard grid)
If dip switch 1 is up and 2 is not up, the 8-color checkerboard will be displayed in different directions.
If dip switch 1 and 2 are turned ON at the same time, an 8-color horizontal bar is displayed.
If DIP switch 1 is not toggled and 2 is toggled ON, 8-color vertical bars are displayed.
*/
module VGA( clock, switch, disp_RGB, hsync, vsync );
input clock; // System Input Clock 50MHz input [1:0]switch; output [2:0]disp_RGB; // VGA data output output hsync; //VGA line synchronization signal output vsync; //VGA Field Synchronization Signal
reg [9:0] hcount; // VGA Line Scan Counter reg [9:0] vcount; // VGA Field Scan Counter reg [2:0] data; reg [2:0] h_dat; reg [2:0] v_dat;
// reg [9:0] timer;
reg flag; wire hcount_ov; wire vcount_ov; wire dat_act; wire hsync; wire vsync; reg vga_clk;
// VGA Line and Field Scan Timing Parameter Table parameter hsync_end = 10'd95, hdat_begin = 10'd143, hdat_end = 10'd783, hpixel_end = 10'd799, vsync_end = 10'd1, vdat_begin = 10'd34, vdat_end = 10'd514, vline_end = 10'd524;
always @(posedge clock) begin vga_clk = ~vga_clk; end
//************************VGA driver section******************************* //line scan always @(posedge vga_clk) begin if (hcount_ov) hcount <= 10'd0; else hcount <= hcount + 10'd1; end assign hcount_ov = (hcount == hpixel_end); // field scan always @(posedge vga_clk) begin if (hcount_ov) begin if (vcount_ov) vcount <= 10'd0; else vcount <= vcount + 10'd1; end end
assign vcount_ov = (vcount == vline_end);
assign dat_act = ((hcount >= hdat_begin) && (hcount < hdat_end)) && ((vcount >= vdat_begin) && (vcount < vdat_end)); assign hsync = (hcount > hsync_end); assign vsync = (vcount > vsync_end); assign disp_RGB = (dat_act) ? data : 3'h00;
//************************Display data processing section******************************* //Picture display delay counter /*always @(posedge vga_clk) begin flag <= vcount_ov; if(vcount_ov && ~flag) timer <= timer + 1'b1; end */
always @(posedge vga_clk) begin case(switch[1:0]) 2'd0: data <= h_dat; // Selection of horizontal color strips 2'd1: data <= v_dat; // Select Vertical Colored Stripes 2'd2: data <= (v_dat ^ h_dat); // Generate a checkerboard grid 2'd3: data <= (v_dat ~^ h_dat); // Generate a checkerboard grid endcase end
always @(posedge vga_clk) // vertical bar begin if(hcount < 223) v_dat <= 3'h7; // white else if(hcount < 303) v_dat <= 3'h6; // cian else if(hcount < 383) v_dat <= 3'h5; // magenta else if(hcount < 463) v_dat <= 3'h4; // blue else if(hcount < 543) v_dat <= 3'h3; // yellow else if(hcount < 623) v_dat <= 3'h2; // green else if(hcount < 703) v_dat <= 3'h1; // red else v_dat <= 3'h0; // black end
always @(posedge vga_clk) // multicolored stripes begin if(vcount < 94) h_dat <= 3'h7; // white else if(vcount < 154) h_dat <= 3'h6; // cian else if(vcount < 214) h_dat <= 3'h5; // magenta else if(vcount < 274) h_dat <= 3'h4; // blue else if(vcount < 334) h_dat <= 3'h3; // yellow else if(vcount < 394) h_dat <= 3'h2; // green else if(vcount < 454) h_dat <= 3'h1; // red else h_dat <= 3'h0; // black end
endmodule

 Cuando ya tengamos escrito nuestro código debemos compilarlo, para esto debemos hacer clic en la flecha azul del panel superior.

Quartus start compilation

 Esperamos a que termine el proceso de compilación y que el Flow Status diga Successful. Si el proceso no es exitoso recuerda revisar la pestaña Messages allí encontrarás información útil para solucionar el error.

Quartus end compilation


 Paso 3: Asignación de pines

 Vamos a la barra de menús para abrir la ventana de asignación de pines Assignments > Pin planner .

Quartus Pin planner barr

 De acuerdo con nuestro código tenemos una señal y un bus de entrada, dos señales y un bus de salida; la señal de reloj, las señales de dip switch, la salida RGB, las señales de sincronización horizontal y vertical.

Node Name Direction Location
clk Input PIN_23
disp_RGB[2] Output PIN_104
disp_RGB[1] Output PIN_105
disp_RGB[0] Output PIN_106
hsync Output PIN_101
switch[1] Input PIN_89
switch[0] Input PIN_88
vsync Output PIN_103
VGA pin planner


 Paso 4: Programar

 El último paso será enviar nuestro diseño al FPGA. Vamos a ir a la barra de menús Tools > Programmer.

dis4dig quartus tools programmer

 * En este punto asegúrate de tener todo conectado, la alimentación de la FPGA y el USB-Blaster a tu computador y FPGA.

 Antes de hacer clic en Start asegúrate de que el Hardware setup detecte correctamente el USB-Blaster.

Quartus programmer windows

 Se inicia el proceso de programación de nuestra FPGA y estará listo cuando la barra de progreso llegue al 100%.

Quartus programmer windows 100

Y listo, ¡Felicitaciones!
Ya sabes cómo usar el conector VGA en tu FPGA Cyclone IV.


Autor:
M. Sneider M. Cortes
Última actualización: 22/07/2024