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

Chương 11: Hoạt động Driver VGA 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 thò 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 đònh 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 dọc và đồng bộ ngang. Mỗi chu kỳ làm tươi của monitor được bắt đầu bằng cách cập nhật các pixel ở góc trái phía trên của màn hình, nó được xem như điểm gốc của trục tọa độ X – Y. Sau khi làm tươi pixel đầu tiên, monitor sẽ làm tươi những pixel kế tiếp trên một hàng. Khi monitor nhận được xung đồng bộ ngang, nó sẽ làm tươi các pixel của dòng kế tiếp. Quá trình này được lặp lại cho đến khi monitor chạm giới hạn dưới của màn hình. Khi monitor chạm giới hạn dưới của màn hình, xung đồng bộ đọc sẽ được phát. Vì vậy monitor sẽ bắt đầu làm tươi lại các pixel ở phía trên màn hình. *Đònh thời cho VGA Để monitor VGA hoạt động đúng, nó phải nhận dữ liệu ở thời gian đặc biệt với xung đặc biệt. Xung đồng bộ ngang và đồng bộ dọc phải xuất hiện ở thời gian đặc biệt để đồng bộ với monitor trong khi nó nhận dữ liệu màu. Hình dưới thể hiện sóng thời gian cho thông tin màu tương ứng tín hiệu đồng bộ ngang và đồng bộ dọc. Tần số hoạt động và số pixel mà monitor phải cập nhật để xác đònh thời gian được yêu cầu cập nhật mỗi pixel và cập nhật cho toàn bộ màn hình. Các hàm bên dưới tính toán thời gian được yêu cầu cho monitor thực hiện tất cả các lệnh của nó. Monitor ghi vào màn hình bằng cách gửi các tín hiệu màu đỏ, xanh lá cây, xanh dương, tín hiệu đồng bộ ngang và đồng bộ dọc khi màn hình ở những vò trí yêu cầu. Mỗi lần thời gian của tín hiệu đồng bộ ngang và đồng bộ dọc chính xác thì monitor chỉ cần đònh vò nơi để gửi dữ liệu. Vì vậy nó có thể gửi đúng dữ liệu màu cho pixel. V. Hoạt động giao diện chuột (Mouse) Chuột được nối từ mạch UP qua 6 chân mini_DIN. Dữ liệu được gửi bằng cách sử dụng giao thức đồng bộ nối tiếp và việc truyền được điều khiển bởi tín hiệu CLK và DATA. Trong suốt quá trình không truyền, CLK ở mức 1 và DATA có thể ở mức 0 hay 1. Mỗi lần truyền chứa 1 start bit, 8 bit dữ liệu, odd parity và 1 stop bit. Dữ liệu truyền bắt đầu từ bit thấp (LSB), (trình tự truyền là start bit, DATA0 đến DATA7, odd parity và 1 stop bit). Start bit là bit 0 và stop bit là bit 1. Mỗi chu kỳ xung là từ 30us đến 50us, dữ liệu truyền từ cạnh dưới của xung là từ 5us đến 25us. Chuột hoạt động trên hệ toạ độ Cartesian (di chuyển về bên phải là dương, di chuyển về bên trái là âm, di chuyển lên trên là dương, di chuyển xuống dưới là âm). Sự di chuyển biên độ là hàm tốc độ của chuột. Chuột di chuyển càng nhanh biên độ càng lớn. PHẦN MỀM HỖ TR THIẾT KẾ A. Phần mềm MAX + PLUS II Max + Plus II là phần mềm đa chức năng thực hiện thiết kế tổng hợp cho một số loại CPLDs và FPGAs của hãng Altera. Nó hỗ trợ biên dòch, mô phỏng, phân tích đònh thời và tổng hợp mạch cho một số thiết bò lập trình như EPM7128C84, EPF10K20C240-4. I. Khái quát về phần mềm MAX+PLUS®II Phần mềm phát triển Max+Plus®II (Multiple Array Matrix Programmable Logic User System II) là một phần mềm thiết kế chuyên dụng được các nhà thiết kế trên toàn thế giới sử dụng. Max + Plus II cung cấp một môi trường thiết kế hoàn hảo để tạo thành những thiết kế cần thiết. Không quan trọng dùng máy tính cá nhân hay workstation, phần mềm Max+Plus ®II đều dễ sử dụng, tốc độ xử lý nhanh và dễ lập trình cho các thiết bò. Max+Plus ®II là phần mềm được tích hợp đầy đủ, một gói kiến trúc độc lập cho những thiết kế logic với những linh kiện có khả năng lập trình được của hãng ALTERA, bao gồm những linh kiện như: Classic, MAX 3000, MAX ®5000, MAX 7000, MAX 9000, FLEX ®6000, FLEX 8000 và FLEX 10K. MAX+PLUS®II cũng cho phép chúng ta lập trình cho những thiết bò khác như: FLASHlogic và APEX. MAX+PLUS ®II cung cấp nhiều phương pháp thiết kế phong phú. Có 3 phương pháp thiết kế dành cho những thiết kế phân cấp ( hierarchical designs), soạn thảo floorplan (floorplan editing), tổng hợp logic (logic synthesis), phân chia thiết kế, tối ưu các hàm thời gian, dùng những thiết kế độc lập cho những thiết kế phức tạp hơn, tự động phân tích thời gian, phân tích lỗi, tự động chỉ ra những câu lệnh bò lỗi trong thiết kế và hướng dẫn cách sữa lỗi, nạp chương trình cho linh kiện và kiểm tra. MAX+PLUS ®II cũng biên dòch các file input được đònh dạng chuẩn cho dữ liệu thiết kế như file dạng EDIF netlist có đuôi dạng *.edf (Electronic Design Interchange Format), file dạng VHDL netlist có đuôi dạng *.vhd, file dạng Verilog HDL netlist có đuôi dạng *.v và những file ORCARD Schematic có đuôi dạng *.sch được tạo ra trong chương trình ORCARD. Chúng ta còn có thể tích hợp những file thiết kế có sẵn được tạo ra bởi những chương trình phần mềm như Altera’s A +PLUS, SAM + PLUSvà MAX + PLUS (DOS) và những thiết kế MAX+PLUS ®II. Bên cạnh đó, MAX+PLUS®II cho UNIX workstations cho phép chạy chương trình Synopsys Design Compile và PFGA Compiler một cách tự động, cho phép chúng ta xử lý cả những thiết kế VHDL và Verilog HDL. Trình biên dòch Compiler của MAX+PLUS ®II có thể tự động nạp chương trình thiết kế, tự động chọn linh kiện để nạp data vào. Chú ý: Các đặc điểm nổi bật trong ngôn ngữ MAX+PLUS ®II: 1. MAX+PLUS ®II cung cấp cho người dùng một giao diện đồ hoạ hoàn chỉnh với hệ thống help on_line dễ sử dụng. 2. Chương trình MAX+PLUS ®II hoàn chỉnh gồm 10 trình ứng dụng, đó cũng chính là các bước trong thiết kế một chương trình ứng dụng. 3. Nhiều tính năng, đặc điểm và các lệnh có thể được dùng trong những ứng dụng khác nhau trong ngôn ngữ MAX+PLUS ®II. Vì vậy, khi tìm hiểu một ứng dụng trong ngôn ngữ MAX+PLUS ®II, chúng ta sẽ dễ dàng nghiên cứu những ứng dụng khác. Ví dụ: chúng ta có thể dùng những lệnh giống nhau trong các ứng dụng khác nhau trong ngôn ngữ MAX+PLUS ®II để mở một file, truy xuất linh kiện lập trình và biên dòch một project hiện hành. Những trình soạn thảo trong MAX+PLUS ®II như Graphic, Text, Waveform Editor và những chương trình phụ như Floorplan và Symbol Editor cũng gồm những tính năng và các công cụ tương tự như truy xuất đến các chân linh kiện. 4. MAX+PLUS ®II cho phép phối hợp các kiểu file thiết kế khác nhau trong mô hình phân cấp của một đối tượng, chọn đònh dạng cho mỗi khối chức năng. Dựa vào 300 thiết kế có sẵn trong thư viện, những khối logic phức tạp (megafunctions), những khối logic dùng những cổng như AND, OR, XOR, NOR (macrofunctions), AHDL và những thiết kế dùng EDIF, VHDL, Verilog HDL, ORCAD, Xilinx Interfaces. Với những thư viện này, chúng ta có thể tạo ra những thiết kế logic khác. 5.Chúng ta có thể cùng lúc làm việc với nhiều ứng dụng MAX+PLUS ®II. Ví dụ, chúng ta có thể mở nhiều file project, trao đổi thông tin giữa những project trong khi biên dòch hay mô phỏng những project khác. Khi chúng ta mở một file thiết kế, MAX+PLUS ®II tự động chọn chương trình thích hợp căn cứ vào đònh dạng file. 6. MAX+PLUS II Compiler là chương trình chính của MAX+PLUS ®II, cung cấp khả năng xử lý rất mạnh cho các project. Tự động xác đònh lỗi và đưa ra những hướng dẫn để xử lý lỗi. Trình biên dòch cho phép tạo ra nhiều file output khác nhau cho những mô phỏng, phân tích đònh thời, nạp chương trình linh kiện, gồm những file như EDIF, Verilog HDL và VHDL dùng cho những công cụ chuẩn khác nhau. . là một phần mềm thiết kế chuyên dụng được các nhà thiết kế trên toàn thế giới sử dụng. Max + Plus II cung cấp một môi trường thiết kế hoàn hảo để tạo thành những thiết kế cần thiết. Không quan. ta lập trình cho những thiết bò khác như: FLASHlogic và APEX. MAX+PLUS ®II cung cấp nhiều phương pháp thiết kế phong phú. Có 3 phương pháp thiết kế dành cho những thiết kế phân cấp ( hierarchical. chia thiết kế, tối ưu các hàm thời gian, dùng những thiết kế độc lập cho những thiết kế phức tạp hơn, tự động phân tích thời gian, phân tích lỗi, tự động chỉ ra những câu lệnh bò lỗi trong thiết