十四、TFT屏显示图片
本文由杭电网友曾凯峰贡献，特此感谢
学习了小梅哥的TFT显示屏驱动设计后，想着在此基础上通过TFT屏显示一张图片，有了这个想法就开始动工了。首先想到是利用FPGA内部ROM存储图片数据，然后通过控制读取数据地址将图片数据传给TFT驱动模块，从而将每个图片数据显示在对应的像素点上。整个设计的框图如下：
主要是在小梅哥TFT驱动设计基础上增加了图片数据发送控制模块Imgdata_send，该模块包括存储图片数据的rom，和一些简单的逻辑控制。具体的rom IP核的建立我这里就不说了，不懂的可以参看小梅哥的相关内容的视频，我这里主要讲如何将图片转换成mif文件。这里有两种方法，可以作为参考，主要用到如下软件：
步骤1：利用Img2Lcd将图片转化为BMP格式的（当然图片本身为BMP格式就不需要转了，直接进入步骤2）；
步骤2：利用BMP2Mif可将图片转化为mif文件。
具体实现如下：
步骤1：先打开Img2Lcd打开一张图片，选择输出格式为BMP格式，输出灰度选择24位真彩色（由于BMP2Mif软件只能载入24位或8位的，所以这里就没有直接选16位的真彩色），最大宽度和高度根据图片实际的大小进行选择的，由于内部rom能存储的数据量有限，我选择了一张像素为160*120的图片如果想显示大的图片，如480*272图片，用这种方法就不能实现（看到这里有人想，如果想显示大点的图片那应该怎么解决，后面我会有其他方法来实现TFT屏保显示）。
步骤2：打开BMP2Mif软件，加载刚转换输出的24位BMP格式图片，选择输出图像格式和文件类型，点击一键转换便将图片转换为了mif文件了，可以将mif文件名更改下以区别不同图片mif文件。
可以用Notepad++将转化的mif文件打开看看，截取部分图如下：
rom IP核设置完成后就是数据发送控制模块Imgdata_send中控制逻辑的编写，主要是让图片显示在屏幕指定的地方，这就需要根据TFT_CTRL模块的TFT行和场扫描计数器输出信号来控制rom的数据地址，从而控制TFT_CTRL的待显示数据data_in。具体代码如下：
module Imgdata_send(
clk50M,
rst_n,
tft_de,
hcount,
vcount,
data_in
); input clk50M; //系统时钟，默认50M
input rst_n; //复位信号，低电平有效
input tft_de; //TFT数据使能
input [:]hcount; //TFT行扫描计数器
input [:]vcount; //TFT场扫描计数器
output [:]data_in; //待显示图片数据 wire img_ack; //图片数据使能 localparam IMG_H = , //图片行像素点个数
IMG_V = ; //图片场像素点个数 localparam TFT_H = , //TFT屏行像素点个数
TFT_V = ; //TFT屏场像素点个数 localparam IMG_HM = TFT_H - IMG_H, //图片行方向可移动像素点个数
IMG_VM = TFT_V - IMG_V; //图片场方向可移动像素点个数 reg [:]img_hbegin = ; //图片左上角第一个像素点在TFT屏的行向坐标
reg [:]img_vbegin = ; //图片左上角第一个像素点在TFT屏的场向坐标 reg [:]addr; //读图片数据rom地址
wire [:]img_data; //读出图片数据 rom u4_rom(
.address(addr),
.clock(clk50M),
.q(img_data)
); assign img_ack = tft_de && (hcount >= img_hbegin && hcount < img_hbegin + IMG_H) &&
(vcount >= img_vbegin && vcount < img_vbegin + IMG_V)?'b1:1'b0; always@(posedge clk50M or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
addr <= 'd0;
else if(img_ack)
addr <= (hcount - img_hbegin) + (vcount - img_vbegin)*IMG_H;
else
addr <= 'd0;
end assign data_in = img_ack ? img_data : 'h0; endmodule
接下来就是仿真验证，利用已有的TFT_CTRL模块的hcount、vcount、tft_de作为Imgdata_send模块的输出进行仿真验证，代码如下：
`timescale 1ns/1ns
`define PERIOD_CLK module Imgdata_send_tb; reg clk50M;
reg rst_n;
wire tft_de;
wire [:]hcount;
wire [:]vcount;
wire [:]data_in; wire clk9M; Imgdata_send u0_Imgdata_send(
.clk50M(clk50M),
.rst_n(rst_n),
.tft_de(tft_de),
.hcount(hcount),
.vcount(vcount),
.data_in(data_in)
); pll u1_pll(
.areset(!rst_n),
.inclk0(clk50M),
.c0(clk9M)
); TFT_CTRL u2_TFT_CTRL(
.clk9M(clk9M),
.rst_n(rst_n),
.data_in(),
.hcount(hcount),
.vcount(vcount),
.tft_rgb(),
.tft_hs(),
.tft_vs(),
.tft_clk(),
.tft_de(tft_de),
.tft_pwm()
); initial clk50M = 'b1;
always #(`PERIOD_CLK/) clk50M = ~clk50M; initial
begin
rst_n = 'b0;
#(`PERIOD_CLK*+)
rst_n = 'b1;
end endmodule
仿真验证的波形图如下：
从仿真结果可以看出，图片数据是在我们指定的区域输出的。该模块仿真验证正确后，进行顶层电路文件的设计。顶层文件编写如下：
module rom_tft_img(
clk50M,
rst_n,
tft_rgb,
tft_hs,
tft_vs,
tft_clk,
tft_de,
tft_pwm
);
input clk50M;
input rst_n;
output [:]tft_rgb;
output tft_hs;
output tft_vs;
output tft_clk;
output tft_de;
output tft_pwm;
wire [:]data_in;
wire [:]hcount;
wire [:]vcount;
wire clk9M;
Imgdata_send u0_Imgdata_send(
.clk50M(clk50M),
.rst_n(rst_n),
.tft_de(tft_de),
.hcount(hcount),
.vcount(vcount),
.data_in(data_in)
);
pll u1_pll(
.areset(!rst_n),
.inclk0(clk50M),
.c0(clk9M)
);
TFT_CTRL u2_TFT_CTRL(
.clk9M(clk9M),
.rst_n(rst_n),
.data_in(data_in),
.hcount(hcount),
.vcount(vcount),
.tft_rgb(tft_rgb),
.tft_hs(tft_hs),
.tft_vs(tft_vs),
.tft_clk(tft_clk),
.tft_de(tft_de),
.tft_pwm(tft_pwm)
);
endmodule
生成的顶层电路图如下：
接下来就是仿真验证，仿真验证程序如下：
`timescale 1ns/1ps
`define PERIOD_CLK module rom_tft_img_tb;
//模块输入端口
reg clk50M;
reg rst_n; //模块输出端口
wire [:]tft_rgb;
wire tft_hs;
wire tft_vs;
wire tft_clk;
wire tft_de;
wire tft_pwm; reg [:]v_cnt = ; //扫描帧数统计计数器 rom_tft_img rom_tft_img( .clk50M(clk50M),
.rst_n(rst_n), .tft_rgb(tft_rgb),
.tft_hs(tft_hs),
.tft_vs(tft_vs),
.tft_clk(tft_clk),
.tft_de(tft_de),
.tft_pwm(tft_pwm)
); initial clk50M = 'b1;
always #(`PERIOD_CLK/) clk50M = ~clk50M; initial
begin
rst_n = 'b0;
#(`PERIOD_CLK* + );
rst_n = 'b1;
end initial
begin
wait(v_cnt == ); //等待扫描2帧后结束仿真
$stop;
end always@(posedge tft_vs) //统计总扫描帧数
v_cnt = v_cnt + 'b1; endmodule
仿真波形如下：
从波形可以看出，图片数据在指定区域显示。接下来就是板级验证，引脚分配参照芯航线FPGA学习套件引脚分配表进行分配，然后布局布线，板级程序下载最后实现的效果图如下:
我们设置的是显示在屏幕的左上角，与预期效果是一致的，想要改变图片的位置，可以更改Imgdata_send模块的28、29行代码：
reg [:]img_hbegin = ; //图片左上角第一个像素点在TFT屏的行向坐标
reg [:]img_vbegin = ; //图片左上角第一个像素点在TFT屏的场向坐标
将上面的（0、0）更改为其他的数，图片位置就会改变，如果想让图片在屏幕上自动的移动，可以自己设置一种路径让img_hbegin、img_vbegin的值按你的路径变化就可实现图片的自动移动，读者可以自己改进学习。
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