FPGA通信之VGA与HDMI

为了做图像处理， 现在我们开始研究VGA与HDMI

VGA

基本概念：

水平扫描：

• 有效数据段：显示图像的部分。
• 右边界区域（Right Border）：扫描完有效数据后的空白区域。
• 水平前沿（Front Porch）：扫描完有效数据但未收到同步信号前的空白时间段
• 行同步信号脉冲（Sync Pulse）：通知电子枪回到左侧。
• 水平后沿（Back Porch）：电子枪回到左侧的时间段。
• 左边界区域（LEFT Border）：显示图像前的空白区域。

垂直扫描：

• 有效行段：显示图像的行。
• 下边界区域（Bottom Border）：扫描完所有行后的空白区域。
• 垂直前沿（Front Porch）：扫描完所有行但未收到同步信号前的空白时间段
• 场同步信号脉冲（Sync Pulse）：通知电子枪回到顶部。
• 垂直后沿（Back Porch）：电子枪回到顶部的时间段。
• 上边界区域（Top Border）：显示图像前的空白区域。

时序如下：

基于上述对VGA时序的详细分析，设计一个VGA控制器主要也就包括行计数器、场计数器，以及行、场同步信号在合适的时刻产生低电平脉冲，以及在显示有效区域将图像数据输出

• 时间节点分析:
  行同步有效: 96个clk --> 0,1,2----95 —>95的下一个时钟加入下一步
  回扫时间: 40个clk --> 96, 97—135 -->135的下一个时钟加入下一步
  左缓冲边界: 8个clk --> 136,137—143 -->143的下一个时钟加入下一步
  数据段: 640个clk–> 144, 145–783 -->783的下一个时钟加入下一步
  右缓冲边界: 8个clk --> 784, 785–791 -->791的下一个时钟加入下一步
  等待回扫: 8个clk --> 792, 793–799 -->799的下一个时钟加入下一步

• 现在对时钟的感知有以下进步:
  1. 三个点确定两个线段, 也就是两个时间段
  2. 但是现在应该有一个模型在脑子里, 也就是每一个时间点 右方 都有一个自己的时间段
  3. 假如从某个时间节点x开始要维持y个时间单元
  4. 根据第二点结论, 除原点x外我们需要y-1个时间点, 那么我们可以计算出最后一个时间节点的值为x+y-1, 例如从零时刻开始维持8个时钟周期, 那么最后一个时刻对应的节点为7

端口设计

or

疑问

为什么需要输出那么多端口

因为这个模块不是顶层模块, 所以需要增加很多输出, 作为内部变量方便顶层访问, 比如输出的计数器, 顶层模块访问后可以知道当前显示屏光标的位置,就可以在特定区域实现特定控制
如下为常用的顶层
module VGA (
input i_clk,
input i_arstn,
input [23:0] i_data,
output o_h_sync,
output o_v_sync,
output [23:0] o_data
// 可选隐藏：o_VGA_clk, o_VGA_BLK, o_VGA_ho_cnt, o_VGA_ve_cnt
);
而且, FPGA在连接显示屏前还需要一个DAC芯片(数字转模拟)

如图:顶层模块只需要三个干净的输出,野火电子教程

1. 系统上电后，板卡传入系统时钟(sys_clk)和复位信号(sys_rst_n)到顶层模块；
2. 系统时钟由顶层模块传入时钟生成模块(clk_gen)，分频产生VGA工作时钟(vga_clk)，作为图像数据生成模块(vga_pic)和VGA时序控制模块(vga_ctrl)的工作时钟；
3. 图像数据生成模块以VGA时序控制模块传入的像素点坐标(pix_x,pix_y)为约束条件，生成待显示彩条图像的色彩信息(pix_data)；
4. 图像数据生成模块生成的彩条图像色彩信息传入VGA时序控制模块，在模块内部使用使能信号滤除掉非图像显示有效区域的图像数据，产生RGB色彩信息(rgb)，在行、场同步信号(hsync、vsync)的同步作用下，将RGB色彩信息扫描显示到VGA显示器，显示出彩条图像

不输出时钟怎么保证电子枪移动速度符合时序

电子枪移动速度的同步原理
(1) 模拟信号的“自时钟”特性
CRT显示器内部的行扫描电路本质上是一个模拟振荡器，其振荡频率由以下因素锁定：
HSYNC信号的频率：显示器会强制将自身的行扫描频率与输入的HSYNC信号同步（类似锁相环PLL的原理）。
例如：在640x480@60Hz模式下，HSYNC频率为31.47kHz，显示器会自动调整电子枪的水平扫描速度以匹配这一频率。
(2) 电子枪的物理运动控制
行扫描电路：CRT内部的行偏转线圈（由锯齿波电流驱动）控制电子枪的水平移动速度。
锯齿波的斜率（即电子枪移动速度）由显示器电路根据HSYNC频率自动调整。
FPGA的RGB数据速率必须与电子枪的物理扫描速度匹配，但这通过以下方式保证：
FPGA以固定的像素时钟（如25.175MHz）生成RGB数据。
由于HSYNC频率是像素时钟的衍生信号*（如每800个像素时钟触发一次HSYNC），因此电子枪的移动速度自然与FPGA数据同步。

VGA转HDMI

https://blog.csdn.net/gslscyx/article/details/137930810

仿真电路图

调用锁相环IP生成25Mhz信号

代码

`timescale 1ns / 1ps
//****************************************VSCODE PLUG-IN**********************************// 
//---------------------------------------------------------------------------------------- 
// IDE :                   VSCODE      
// VSCODE plug-in version: Verilog-Hdl-Format-2.4.20240526
// VSCODE plug-in author : Jiang Percy 
//---------------------------------------------------------------------------------------- 
//****************************************Copyright (c)***********************************// 
// Copyright(C)            COMPANY_NAME
// All rights reserved      
// File name:               
// Last modified Date:     2025/05/17 22:22:41 
// Last Version:           V1.0 
// Descriptions:            
//---------------------------------------------------------------------------------------- 
// Created by:             USER_NAME
// Created date:           2025/05/17 22:22:41 
// Version:                V1.0 
// TEXT NAME:              VGA_top.v 
// PATH:                   D:\vivado\VGA\VGA_top.v 
// Descriptions:            
//                          
//---------------------------------------------------------------------------------------- 
//****************************************************************************************// module VGA_top(input                               sys_clk                    ,input                               sys_rst_n                  ,output                              o_horizon_syn              ,output                              o_vertical_syn             ,output             [  23: 0]        o_VGA_data                  
);//---------------------------------------------------------------------------------------// PLL锁相环IP调用， 将时钟频率定义为25MHZ                                                                                    //---------------------------------------------------------------------------------------wire                                PPL_clk                     ;//锁相环wire                                locked                      ;clk_wiz_0 instance_name(// Clock out ports.clk_out1                           (                          ),// output clk_out1.clk_out2                           (                          ),// output clk_out2.clk_out3                           (                          ),// output clk_out3.clk_out4                           (PPL_clk                   ),// output clk_out4// Status and control signals.reset                              (~sys_rst_n                     ),// input reset.locked                             (locked                    ),// output locked// Clock in ports.clk_in1                            (sys_clk)                  );//---------------------------------------------------------------------------------------//                                                                                     //---------------------------------------------------------------------------------------wire               [  23: 0]        w_VGA_data                  ;wire                                w_VGA_clk                   ;wire                                w_VGA_BLK                   ;wire               [   9: 0]        w_cnt_horizon               ;wire               [   9: 0]        w_cnt_vertical              ;
VGA_crl u_VGA(.i_clk                              (PPL_clk                   ),.i_arstn                            (sys_rst_n   && locked     ),.i_data                             (w_VGA_data                ),.o_h_sync                           (o_horizon_syn             ),.o_v_sync                           (o_vertical_syn            ),.o_data                             (o_VGA_data                ),.o_VGA_clk                          (w_VGA_clk                 ),// 输出一个同步时钟, 基于工程实践, 设置为输入时钟的反时钟更佳.o_VGA_BLK                          (w_VGA_BLK                 ),// 设置一个消隐信号, 似乎用不到.o_VGA_ho_cnt                       (w_cnt_horizon             ),// 方便顶层读取当前扫描位置.o_VGA_ve_cnt                       (w_cnt_vertical            ) // 方便顶层读取现在扫描位置
);VGA_pic u_VGA_pic(.clk                                (PPL_clk                   ),.rst_n                              (sys_rst_n    && locked    ),.i_cnt_horizon                      (w_cnt_horizon             ),// 从visible像素开始计算.i_cnt_vertical                     (w_cnt_vertical            ),// 从visible像素开始计算.o_data                             (w_VGA_data                ) 
);endmodule

// verilog 不支持链式条件， 必须分开
`timescale 1ns / 1ps
module VGA_pic(input                               clk                        ,input                               rst_n                      ,input              [   9: 0]        i_cnt_horizon              ,//从visible像素开始计算input              [   9: 0]        i_cnt_vertical             ,//从visible像素开始计算output             [  23: 0]        o_data                      
);//---------------------------------------------------------------------------------------// 时序参数定义:parameter                           VGA_HS_end                 = 10'd96,//水平同步器维持时间VGA_H_bach_Porch=10'd40,VGA_left_border=10'd8,VGA_H_DATA_time=10'd640,VGA_right_border=10'd8,VGA_H_front_Porch=10'd8;parameter                           period_horizon             = VGA_HS_end+VGA_H_bach_Porch+VGA_left_border+VGA_H_DATA_time+VGA_right_border+VGA_H_front_Porch;parameter                           VGA_h_visible_start        = VGA_HS_end+VGA_H_bach_Porch+VGA_left_border-1;parameter                           VGA_h_visible_end          = VGA_h_visible_start+VGA_H_DATA_time;parameter                           VGA_VS_end                 = 10'd2 ,//垂直同步器维持时间VGA_V_bach_Porch=10'd25,VGA_top_border=10'd8,VGA_V_DATA_time=10'd480,VGA_bottom_border=10'd8,VGA_V_front_Porch=10'd2;parameter                           period_vertical            = VGA_VS_end+VGA_V_bach_Porch+VGA_top_border +VGA_V_DATA_time+VGA_bottom_border+VGA_V_front_Porch;parameter                           VGA_v_visible_start        = VGA_VS_end+VGA_V_bach_Porch+VGA_top_border-1;parameter                           VGA_v_visible_end          = VGA_v_visible_start+VGA_V_DATA_time;//---------------------------------------------------------------------------------------//---------------------------------------------------------------------------------------//定义颜色编码localparamBLACK = 24'h000000,                                         //黑色BLUE = 24'h0000FF,                                          //蓝色RED = 24'hFF0000,                                           //红色PURPPLE =24'hFF00FF,                                        //紫色GREEN = 24'h00FF00,                                         //绿色CYAN = 24'h00FFFF,                                          //青色YELLOW = 24'hFFFF00,                                        //黄色WHITE = 24'hFFFFFF;                                         //白色//定义每个像素块的默认显示颜色值localparamR0_C0 = BLACK,                                              //第0行0列像素块R0_C1 = BLUE,                                               //第0行1列像素块R1_C0 = RED,                                                //第1行0列像素块R1_C1 = PURPPLE,                                            //第1行1列像素块R2_C0 = GREEN,                                              //第2行0列像素块R2_C1 = CYAN,                                               //第2行1列像素块R3_C0 = YELLOW,                                             //第3行0列像素块R3_C1 = WHITE;                                              //第3行1列像素块                                                                                    //---------------------------------------------------------------------------------------//---------------------------------------------------------------------------------------// 列检测wire                                C0_act                      ;assign                              C0_act                      = (0 <= i_cnt_horizon && i_cnt_horizon<320);wire                                C1_act                      ;assign                              C1_act                      = (320 <= i_cnt_horizon && i_cnt_horizon<640);// 行检测wire                                R1_act,R2_act,R3_act,R0_act  ;assign                              R0_act                      = (0<=i_cnt_vertical&& i_cnt_vertical<120);assign                              R1_act                      = (120<=i_cnt_vertical&&i_cnt_vertical<240);assign                              R2_act                      = (240<=i_cnt_vertical&& i_cnt_vertical<360);assign                              R3_act                      = (360<=i_cnt_vertical&& i_cnt_vertical<480);//---------------------------------------------------------------------------------------      reg                [  23: 0]        r_VGA_data                  ;always@(*)beginif (R3_act&C1_act) beginr_VGA_data = R3_C1;endelse if (R3_act&C0_act) beginr_VGA_data = R3_C0;endelse if (R2_act&C1_act) beginr_VGA_data = R2_C1;endelse if (R2_act&C0_act) beginr_VGA_data = R2_C0;endelse if (R1_act&C1_act) beginr_VGA_data = R1_C1;endelse if (R1_act&C0_act) beginr_VGA_data = R1_C0;endelse if (R0_act&C1_act) beginr_VGA_data = R0_C1;endelse if (R0_act&C0_act) beginr_VGA_data = R0_C0;endelse r_VGA_data =24'd0;endassign                              o_data                      = r_VGA_data;
endmodule

module VGA_crl (input                               i_clk                      ,input                               i_arstn                    ,input              [  23: 0]        i_data                     ,output                              o_h_sync                   ,output                              o_v_sync                   ,output             [  23: 0]        o_data                     ,output                              o_VGA_clk                  ,//输出一个同步时钟, 基于工程实践, 设置为输入时钟的反时钟更佳output                              o_VGA_BLK                  ,//设置一个消隐信号, 似乎用不到output             [   9: 0]        o_VGA_ho_cnt               ,//方便顶层读取当前扫描位置output             [   9: 0]        o_VGA_ve_cnt                //方便顶层读取现在扫描位置             
);//---------------------------------------------------------------------------------------// 时序参数定义:parameter                           VGA_HS_end                 = 10'd96,//水平同步器维持时间VGA_H_bach_Porch=10'd40,VGA_left_border=10'd8,VGA_H_DATA_time=10'd640,VGA_right_border=10'd8,VGA_H_front_Porch=10'd8;parameter                           period_horizon             = VGA_HS_end+VGA_H_bach_Porch+VGA_left_border+VGA_H_DATA_time+VGA_right_border+VGA_H_front_Porch;parameter                           VGA_h_visible_start        = VGA_HS_end+VGA_H_bach_Porch+VGA_left_border-1;parameter                           VGA_h_visible_end          = VGA_h_visible_start+VGA_H_DATA_time;parameter                           VGA_VS_end                 = 10'd2 ,//垂直同步器维持时间VGA_V_bach_Porch=10'd25,VGA_top_border=10'd8,VGA_V_DATA_time=10'd480,VGA_bottom_border=10'd8,VGA_V_front_Porch=10'd2;parameter                           period_vertical            = VGA_VS_end+VGA_V_bach_Porch+VGA_top_border +VGA_V_DATA_time+VGA_bottom_border+VGA_V_front_Porch;parameter                           VGA_v_visible_start        = VGA_VS_end+VGA_V_bach_Porch+VGA_top_border-1;parameter                           VGA_v_visible_end          = VGA_v_visible_start+VGA_V_DATA_time;//---------------------------------------------------------------------------------------reg                [   9: 0]        r_cnt_h                     ;// horizon counterreg                [   9: 0]        r_cnt_v                     ;// vertical counteralways @(posedge i_clk or negedge i_arstn) beginif (!i_arstn) beginr_cnt_h <= 0;endelse beginif (r_cnt_h == period_horizon-1) beginr_cnt_h <= 0;endelse beginr_cnt_h <= r_cnt_h + 1;endendendalways @(posedge i_clk or negedge i_arstn) beginif (!i_arstn) beginr_cnt_v <= 0;endelse beginif (r_cnt_h == period_horizon-1) beginif (r_cnt_v == period_vertical-1) beginr_cnt_v <= 0;endelse beginr_cnt_v <= r_cnt_v + 1;endendelse r_cnt_v <= r_cnt_v;endendwire                                w_VGA_HS                    ;// 行同步信号wire                                w_VGA_VS                    ;// 场同步信号assign                              w_VGA_HS                    = (r_cnt_h > VGA_HS_end-1);assign                              w_VGA_VS                    = (r_cnt_v > VGA_VS_end-1);
/*时间节点分析:行同步有效: 96个clk --> 0,1,2----95 --->95的下一个时钟加入下一步回扫时间:   40个clk --> 96, 97---135 -->135的下一个时钟加入下一步左缓冲边界: 8个clk  --> 136,137---143 -->143的下一个时钟加入下一步数据段:     640个clk--> 144, 145--783 -->783的下一个时钟加入下一步右缓冲边界: 8个clk  --> 784, 785--791 -->791的下一个时钟加入下一步等待回扫:   8个clk  --> 792, 793--799  -->799的下一个时钟加入下一步*/wire                                w_dat_act                   ;// 数据使能信号， 我们只希望在中间输出数据， 因此在这个阶段使能， 注意不输出数据不代表直接关闭电子枪assign                              w_dat_act                   = (VGA_h_visible_start < r_cnt_h && r_cnt_h <=VGA_h_visible_end) && (VGA_v_visible_start < r_cnt_v && r_cnt_v <= VGA_v_visible_end);//RGB控制wire               [  23: 0]        w_VGA_GRB                   ;assign                              w_VGA_GRB                   = (w_dat_act)? i_data:24'd0;assign                              o_data                      = w_VGA_GRB;//同步时钟控制assign                              o_VGA_clk                   = ~i_clk;//行场同步信号assign                              o_h_sync                    = w_VGA_HS;assign                              o_v_sync                    = w_VGA_VS;//消隐信号, BLK等同于data_act,   高电平代表着输出数据(visible)的时间锻, 可能是低电平有效, 这里和原理不太一样,原理上消隐信号应该只在等待回扫和回扫时间有效assign                              o_VGA_BLK                   = w_dat_act;//行场的计数器输出, 方便顶层读取当前位置assign                              o_VGA_ho_cnt                = (w_dat_act)? (r_cnt_h-VGA_h_visible_start):10'd0;assign                              o_VGA_ve_cnt                = (w_dat_act)? (r_cnt_v-VGA_v_visible_start):10'd0;
endmodule

总结：VGA看野火电子教程

将VGA控制器分成三个子模块：

1. PLL生成固定时钟
2. VGA_CRL: 实现VGA协议的基本时序控制， 输出VGA数据以及可视区计数器
3. VGA_PIC: 通过读取CRL的可视区计数器， 知道当前可视区像素位置， 将要输出的图像写在这里， 并把图像背后的像素数据发送给CRL， CRL会通过内部指针决定什么时候传递出顶层端口
   

HDMI

TMDS传输原理

TMDS（Transition Minimized Differential signal），最小化传输差分信号：

HDMI中的TMDS 传输系统分为两个部分：发送端和接收端。 TMDS 发送端收到HDMI 接口传来的表示 RGB 信号的24 位并行数据（TMDS 对每个像素的 RGB 三原色分别按 8bit 编码，即 R信号有 8 位，G 信号有 8 位，B 信号有 8 位），然后对这些数据和时钟信号进行编码和并/串转换，再将表示 3 个 RGB 信号的数据和时钟信号分别分配到独立的传输通道发送出去。接收端接收来自发送端的串行信号，对其进行解码和串/并转换，然后发送到显示器的控制端。与此同时也接收时钟信号，以实现同步。流程框图如下图所示

TMDS通道包括 3 个RGB 数据传输通道和 1 个时钟信号传输通道。每一通道都通过编码算法，将 8 位的视频、音频数据转换成最小化传输、直流平衡的 10 位数据.
第一组中，将像素数据中的蓝色（BLUE）分量和控制信号中的行同步（HSYNC）、场同步（VSYNC） 划分成了一组，经过编码器和串行调制器后输出，名为Channel0。
第二组中，将像素数据中的绿色（GREEN）分量和两个空的控制信号 CTL0、CTL1划分成了一组，经过编码器和串行调制器后输出，名为Channel1。在这一组中，CTL0和CTL1接入的是空信号。
第三组中，将像素数据中的红色（RED）分量和两个空的控制信号CTL2、CTL3划分成了一组，经过编码器和串行调制器后输出，名为Channel2。在这一组中CTL2和CTL3接入的是空信号。

为什么使用TMDS

HDMI接口结构

HDMI的彩条显示是基于VGA彩条显示的基础上的，是在VGA彩条显示工程的基础上修改的得到的。其中改动较大的有两部分：一是时钟生成模块的输出时钟频率和时钟个数做了改动；二是增加了HDMI驱动控制模块hdmi_ctrl。

HDMI_crl: 实现VGA转HDMI

HDMI驱动控制模块hdmi_ctrl是HDMI彩条显示的核心模块，功能是将VGA控制模块传入的行场同步信号、图像信息转换为HDMI能读取的差分信号，实现这一功能的转化，需要对输入的VGA图像信息进行TMDS编码、并行串行转换、单端信号转差分信号、单沿采样转双沿采样。其内部实例化若干子模块，模块及模块简介，如下所示

构成1:TMDS encoder模块

编码方式:
像素数据–>最小传输编码(减少数据跳变)+直流平衡编码(传输1个数等于传输0个数)
控制数据–>查表编码
数据周期:

//使用官方代码
module encode
(input  wire                         sys_clk                    ,//时钟信号input  wire                         sys_rst_n                  ,//复位信号,低有效input  wire        [   7: 0]        data_in                    ,//输入8bit待编码数据input  wire                         c0                         ,//控制信号c0input  wire                         c1                         ,//控制信号c1input  wire                         de                         ,//使能信号output reg         [   9: 0]        data_out                    //输出编码后的10bit数据
);
//\* Parameter and Internal Signal \//

//parameter defineparameter                           DATA_OUT0                  = 10'b1101010100,
DATA_OUT1 = 10'b0010101011,
DATA_OUT2 = 10'b0101010100,
DATA_OUT3 = 10'b1010101011;//wire definewire                                condition_1                 ;//条件1wire                                condition_2                 ;//条件2wire                                condition_3                 ;//条件3wire               [   8: 0]        q_m                         ;//第一阶段转换后的9bit数据//reg definereg                [   3: 0]        data_in_n1                  ;//待编码数据中1的个数reg                [   7: 0]        data_in_reg                 ;//待编码数据打一拍reg                [   3: 0]        q_m_n1                      ;//转换后9bit数据中1的个数reg                [   3: 0]        q_m_n0                      ;//转换后9bit数据中0的个数reg                [   4: 0]        cnt                         ;//视差计数器,0-1个数差别,最高位为符号位reg                                 de_reg1                     ;//使能信号打一拍reg                                 de_reg2                     ;//使能信号打两拍reg                                 c0_reg1                     ;//控制信号c0打一拍reg                                 c0_reg2                     ;//控制信号c0打两拍reg                                 c1_reg1                     ;//控制信号c1打一拍reg                                 c1_reg2                     ;//控制信号c1打两拍reg                [   8: 0]        q_m_reg                     ;//q_m信号打一拍
//\* Main Code \//

//data_in_n1:待编码数据中1的个数
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)data_in_n1 <= 4'd0;elsedata_in_n1 <= data_in[0] + data_in[1] + data_in[2]+ data_in[3] + data_in[4] + data_in[5]+ data_in[6] + data_in[7];//data_in_reg:待编码数据打一拍
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)data_in_reg <= 8'b0;elsedata_in_reg <= data_in;//condition_1:条件1assign                              condition_1                 = ((data_in_n1 > 4'd4) || ((data_in_n1 == 4'd4) && (data_in_reg[0] == 1'b1)));//q_m:第一阶段转换后的9bit数据assign                              q_m[0]                      = data_in_reg[0];assign                              q_m[1]                      = (condition_1) ? (q_m[0] ^~ data_in_reg[1]) : (q_m[0] ^ data_in_reg[1]);assign                              q_m[2]                      = (condition_1) ? (q_m[1] ^~ data_in_reg[2]) : (q_m[1] ^ data_in_reg[2]);assign                              q_m[3]                      = (condition_1) ? (q_m[2] ^~ data_in_reg[3]) : (q_m[2] ^ data_in_reg[3]);assign                              q_m[4]                      = (condition_1) ? (q_m[3] ^~ data_in_reg[4]) : (q_m[3] ^ data_in_reg[4]);assign                              q_m[5]                      = (condition_1) ? (q_m[4] ^~ data_in_reg[5]) : (q_m[4] ^ data_in_reg[5]);assign                              q_m[6]                      = (condition_1) ? (q_m[5] ^~ data_in_reg[6]) : (q_m[5] ^ data_in_reg[6]);assign                              q_m[7]                      = (condition_1) ? (q_m[6] ^~ data_in_reg[7]) : (q_m[6] ^ data_in_reg[7]);assign                              q_m[8]                      = (condition_1) ? 1'b0 : 1'b1;//q_m_n1:转换后9bit数据中1的个数
//q_m_n0:转换后9bit数据中0的个数
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)beginq_m_n1 <= 4'd0;q_m_n0 <= 4'd0;endelsebeginq_m_n1<=q_m[0] + q_m[1] + q_m[2] + q_m[3] + q_m[4] + q_m[5] + q_m[6] + q_m[7];q_m_n0<=4'd8-(q_m[0]+q_m[1]+q_m[2]+q_m[3] + q_m[4] + q_m[5] + q_m[6] + q_m[7]);end//condition_2:条件2assign                              condition_2                 = ((cnt == 5'd0) || (q_m_n1 == q_m_n0));//condition_3:条件3
assign condition_3 = (((~cnt[4] == 1'b1) && (q_m_n1 > q_m_n0))
|| ((cnt[4] == 1'b1) && (q_m_n0 > q_m_n1)));//数据打拍,为了各数据同步
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)beginde_reg1 <= 1'b0;de_reg2 <= 1'b0;c0_reg1 <= 1'b0;c0_reg2 <= 1'b0;c1_reg1 <= 1'b0;c1_reg2 <= 1'b0;q_m_reg <= 9'b0;endelsebeginde_reg1 <= de;de_reg2 <= de_reg1;c0_reg1 <= c0;c0_reg2 <= c0_reg1;c1_reg1 <= c1;c1_reg2 <= c1_reg1;q_m_reg <= q_m;end//data_out:输出编码后的10bit数据//cnt:视差计数器,0-1个数差别,最高位为符号位always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)begindata_out <= 10'b0;cnt <= 5'b0;endelsebeginif(de_reg2 == 1'b1)beginif(condition_2 == 1'b1)begindata_out[9] <= ~q_m_reg[8];data_out[8] <= q_m_reg[8];data_out[7:0]<=(q_m_reg[8])?q_m_reg[7:0] : ~q_m_reg[7:0];cnt<=(~q_m_reg[8])?(cnt+q_m_n0-q_m_n1):(cnt+q_m_n1-q_m_n0);endelsebeginif(condition_3 == 1'b1)begindata_out[9] <= 1'b1;data_out[8] <= q_m_reg[8];data_out[7:0] <= ~q_m_reg[7:0];cnt<=cnt+{q_m_reg[8],1'b0}+(q_m_n0-q_m_n1);endelsebegindata_out[9] <= 1'b0;data_out[8] <= q_m_reg[8];data_out[7:0] <= q_m_reg[7:0];cnt<= cnt-{~q_m_reg[8],1'b0}+(q_m_n1-q_m_n0);endendendelsebegincase ({c1_reg2, c0_reg2})2'b00: data_out <= DATA_OUT0;2'b01: data_out <= DATA_OUT1;2'b10: data_out <= DATA_OUT2;default:data_out <= DATA_OUT3;endcasecnt <= 5'b0;endendendmodule

构成2:并转串_差分输出模块

使用编码模块可解决图像数据的编码问题，而并行转串行模块的主要功能就是实现

• 并行串行转换、
• 单端信号转差分信号、
• 单沿采样转双沿采样。
  

注：传入的时钟信号clk_5x，频率125MHz，为输出串行差分信号ser_data_p、ser_data_n的同步时钟；传入的并行数据信号par_data，同步时钟信号为clk_1x，频率25MHz，未传入本模块。时钟信号clk_1x与clk_5x，时钟频率为5倍关系，因为并行数据信号par_da ta位宽10bit，若转换为串行信号，需要在时钟信号clk_1x的一个时钟周期内完成数据转换，转换后的串行数据信号的同步时钟频率必须为clk_1x的10倍，使用双沿采样则为5倍

调用原语:DDR(时钟沿双边采集)

该核可以实现串行输出D1, D2端数据

时序图:

因此我们可以在五个时钟周期内, 轮流将10位数据发送到D1, D2两端, 从而形成 10位输出的串流
方法: 采用计数器以及多路选择器

回顾:

我在ODDR并转串这里卡了很久
外因:
因为这个原语输出前似乎需要十个clk的准备时间, 而且输出比输入落后一个时钟周期

内因:
对于移位寄存器的使用不熟! 串转并和并转串应该使用移位寄存器, 否则输入帧更新的时候容易获取错误的值, 比如对于4’b0001转 0, 0, 0, 1然后之后是4’b1111转 1 1 1 1, 假如不使用寄存器, 而是直接cnt指向输入, 在输出 0 0 后假如输入更新, 又输出1 1, 这样获得0 0 1 1不属于任何预设输入