差别

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--- 乒乓球游戏 [2020/07/08 17:47]
zili
+++ 乒乓球游戏 [2020/07/09 09:19] (当前版本)
zili
@@ 行 1: / 行 1: @@
 ###乒乓球比赛
+[[https://www.fpga4fun.com/PongGame.html|Pong Game]]
+\\
+\\
 FPGA可以轻松成为视频生成器。
 {{ ::ponggame.jpg |}}
@@ 行 9: / 行 11: @@
 尽管可以使用其他任何FPGA开发板，但我们都使用[[http://www.knjn.com/FPGA-RS232.html|Pluto]] FPGA板。
+{{ ::pongdiagram.gif |}}
 \\
 \\
 ####驱动VGA显示器
-{{ ::pongdiagram.gif |}}
+一个VGA监视器需要5个信号才能显示图片：
-\\
-VGA监视器需要5个信号才能显示图片：
   * R，G和B（红色，绿色和蓝色信号）。
   * HS和VS（水平和垂直同步）。
@@ 行 27: / 行 28: @@
   * VGA连接器（HS和VS）的引脚13和14是数字信号，因此可以直接从两个FPGA引脚驱动（或通过低阻值电阻，例如10Ω或20Ω）驱动。
   * 引脚1、2和3（R，G和B）是75 are模拟信号，标称值为0.7V。对于3.3V FPGA输出，请使用三个270Ω串联电阻。电阻与监视器输入中的75Ω电阻形成分压器，因此
- * 3.3V变为3.3 * 75 /（270 + 75）= 0.72V，非常接近0.7V。以0和1的不同组合来驱动这3个引脚时，最多可以得到8种颜色。
+  * 3.3V变为3.3 * 75 /（270 + 75）= 0.72V，非常接近0.7V。以0和1的不同组合来驱动这3个引脚时，最多可以得到8种颜色。
 接地引脚是引脚5、6、7、8和10。
 {{ ::vgaconnector.2.gif |}}
@@ 行 38: / 行 39: @@
 \\
+\\
 ####频率发生器
 监视器始终从上到下逐行显示图片。每条线从左到右绘制。\\
@@ 行 47: / 行 49: @@
 对于标准640x480 VGA视频信号，脉冲频率应为：
 ^ 垂直频率（VS）       ^ 水平频率（HS）         ^
 | 60 Hz（= 60脉冲每秒）       |31.5 kHz（= 31500脉冲/秒）        |
+要创建标准视频信号，需要处理更多细节，例如脉冲的持续时间以及HS和VS之间的关系。在[[http://martin.hinner.info/vga/|此页面]]上获得一个想法。
 \\
-要创建标准视频信号，需要处理更多细节，例如脉冲的持续时间以及HS和VS之间的关系。在此页面上获得一个想法。
+\\
+####我们的第一个视频生成器
+如今，VGA监视器是多同步的，因此可以适应非标准频率-不再需要精确地生成60Hz和31.5KHz（但是，如果您使用的是旧的（非多同步）VGA监视器，则需要生成精确的频率）。\\
-我们的第一个视频生成器
+让我们从X和Y计数器开始。\\
-如今，VGA监视器是多同步的，因此可以适应非标准频率-不再需要精确地生成60Hz和31.5KHz（但是，如果您使用的是旧的（非多同步）VGA监视器，则需要生成精确的频率）。
-让我们从X和Y计数器开始。
+<code verilog>
+reg [9:0] CounterX;
+reg [8:0] CounterY;
+wire CounterXmaxed = (CounterX==767);
-reg [9：0] CounterX;
+always @(posedge clk)
-reg [8：0] CounterY；
+if(CounterXmaxed)
-电线 CounterXmaxed =（CounterX == 767）;
-总是 @（posedge CLK）
-如果（CounterXmaxed）
   CounterX <= 0;
-否则
+else
-  CounterX <= CounterX +1;
+  CounterX <= CounterX + 1;
-总是 @（posedge CLK）
+always @(posedge clk)
-如果（CounterXmaxed）
+if(CounterXmaxed)
     CounterY <= CounterY + 1;
-CounterX计数768个值（从0到767），CounterY计数512个值（0到511）。
+</code>
-现在，使用CounterX生成HS，使用CounterY生成VS。使用25MHz时钟，HS的频率为32.5KHz，VS的频率为63.5Hz。脉冲需要激活足够长的时间，以使监视器能够检测到它们。让我们为HS使用16个时钟脉冲（0.64µs），为VS使用完整的水平线长脉冲（768个时钟或30µs）。这比VGA规范所要求的要短，但仍然可以正常工作。
+\\
-我们从D触发器生成HS和VS脉冲（以获得无毛刺输出）。
+CounterX计数768个值（从0到767），CounterY计数512个值（0到511）。\\
-reg vga_HS，vga_VS;
+现在，使用CounterX生成HS，使用CounterY生成VS。使用25MHz时钟，HS的频率为32.5KHz，VS的频率为63.5Hz。脉冲需要激活足够长的时间，以使监视器能够检测到它们。让我们为HS使用16个时钟脉冲（0.64µs），为VS使用完整的水平线长脉冲（768个时钟或30µs）。这比VGA规范所要求的要短，但仍然可以正常工作。\\
-总是 @（posedge CLK）
-开始
+我们从D触发器生成HS和VS脉冲（以获得无毛刺输出）。\\
-  vga_HS <=（CounterX [9：4] == 0）; //有效16个时钟
-  vga_VS <=（CounterY == 0）; //有效的768个时钟
+<code verilog>
-结束
+reg vga_HS, vga_VS;
+always @(posedge clk)
+begin
+  vga_HS <= (CounterX[9:4]==0);   // active for 16 clocks
+  vga_VS <= (CounterY==0);   // active for 768 clocks
+end
+</code>
+\\
 VGA输出必须为负，因此我们将信号反相。
+\\
-分配 vga_h_sync =〜vga_HS;
+<code verilog>
-分配 vga_v_sync =〜vga_VS;
+assign vga_h_sync = ~vga_HS;
-最后，我们可以驱动R，G和B信号。首先，我们可以使用X和Y计数器的一些位来获得漂亮的正方形颜色图案...
+assign vga_v_sync = ~vga_VS;
+</code>
+\\
+最后，我们可以驱动R，G和B信号。首先，我们可以使用X和Y计数器的一些位来获得漂亮的正方形颜色图案...\\
-分配 R = CounterY [3] | （CounterX == 256）;
+<code verilog>
-分配 G =（CounterX [5] ^ CounterX [6]）| （CounterX == 256）;
+assign R = CounterY[3] | (CounterX==256);
-分配 B = CounterX [4] | （CounterX == 256）;
+assign G = (CounterX[5] ^ CounterX[6]) | (CounterX==256);
+assign B = CounterX[4] | (CounterX==256);
+</code>
+\\
 ...然后我们在VGA监视器上得到一张照片！
+\\
-画有用的图片
+\\
+####画有用的图片
 最好将同步生成器重写为HDL模块，以便在外部生成R，G和B。同样，如果X和Y计数器从绘图区域开始计数，它们将更加有用。
-可以在这里找到新文件。
+可以在[[https://www.fpga4fun.com/files/hvsync_generator.zip|这里]]找到新文件。\\
-现在，我们可以使用它在屏幕周围绘制边框。
+现在，我们可以使用它在屏幕周围绘制边框。\\
+<code verilog>
-pong 模块（clk，vga_h_sync，vga_v_sync，vga_R，vga_G，vga_B）;
+module pong(clk, vga_h_sync, vga_v_sync, vga_R, vga_G, vga_B);
-输入 clk;
+input clk;
-输出 vga_h_sync，vga_v_sync，vga_R，vga_G，vga_B;
+output vga_h_sync, vga_v_sync, vga_R, vga_G, vga_B;
-在显示区域中连线；
+wire inDisplayArea;
-线 [9：0] CounterX;
+wire [9:0] CounterX;
-线 [8：0] CounterY；
+wire [8:0] CounterY;
-hvsync_generator syncgen（.clk（clk）、. vga_h_sync（vga_h_sync）、. vga_v_sync（vga_v_sync）、. inDisplayArea（inDisplayArea）
+hvsync_generator syncgen(.clk(clk), .vga_h_sync(vga_h_sync), .vga_v_sync(vga_v_sync),
-                            、. CounterX（CounterX）、. CounterY（CounterY））;
+                            .inDisplayArea(inDisplayArea), .CounterX(CounterX), .CounterY(CounterY));
-//在屏幕
+// Draw a border around the screen
-导线边框=（CounterX [9：3] == 0）|| 周围绘制边框 （CounterX [9：3] == 79）|| （CounterY [8：3] == 0）|| （CounterY [8：3] == 59）;
+wire border = (CounterX[9:3]==0) || (CounterX[9:3]==79) || (CounterY[8:3]==0) || (CounterY[8:3]==59);
-线 R =边界;
+wire R = border;
-线 G =边界；
+wire G = border;
-线B =边框；
+wire B = border;
-reg vga_R，vga_G，vga_B;
+reg vga_R, vga_G, vga_B;
-总是 @（posedge CLK）
+always @(posedge clk)
-开始
+begin
-  vga_R <= R＆inDisplayArea;
+  vga_R <= R & inDisplayArea;
-  vga_G <= G＆inDisplayArea;
+  vga_G <= G & inDisplayArea;
-  vga_B <= B＆inDisplayArea;
+  vga_B <= B & inDisplayArea;
-最终
+end
 endmodule
-画桨
+</code>
-让我们使用鼠标在屏幕上左右移动操纵杆。
+\\
-该解码器正交页面显示的秘密。代码如下：
+####画桨
+让我们使用鼠标在屏幕上左右移动操纵杆。\\
-reg [8：0] PaddlePosition;
+该[[https://www.fpga4fun.com/QuadratureDecoder.html|解码器正交]]页面显示的秘密。代码如下：\\
-reg [2：0] quadAr，quadBr;
-总是 @（posedge CLK）quadAr <= {quadAr [1：0]，QUADA};
-总是 @（posedge CLK）quadBr <= {quadBr [1：0]，QUADB};
-总是 @（posedge CLK）
+<code verilog>
-如果（quadAr [2] ^ quadAr [1] ^ quadBr [2] ^ quadBr [1]）
+reg [8:0] PaddlePosition;
-开始
+reg [2:0] quadAr, quadBr;
-  ，如果（quadAr [2] ^ quadBr [1]）
+always @(posedge clk) quadAr <= {quadAr[1:0], quadA};
-  开始
+always @(posedge clk) quadBr <= {quadBr[1:0], quadB};
-    ，如果（〜＆PaddlePosition）//使确保该值不会溢出
+always @(posedge clk)
+if(quadAr[2] ^ quadAr[1] ^ quadBr[2] ^ quadBr[1])
+begin
+  if(quadAr[2] ^ quadBr[1])
+  begin
+    if(~&PaddlePosition)        // make sure the value doesn't overflow
       PaddlePosition <= PaddlePosition + 1;
-  结束，
+  end
-  否则
+  else
-  开始，
+  begin
-    如果（| PaddlePosition）//确保该值不下溢
+    if(|PaddlePosition)        // make sure the value doesn't underflow
-      PaddlePosition <= PaddlePosition-1;
+      PaddlePosition <= PaddlePosition - 1;
-  年底
+  end
-结束
+end
-现在知道“ PaddlePosition”的值，我们可以显示桨了。
+</code>
-线边界=（CounterX [9：3] == 0）|| （CounterX [9：3] == 79）|| （CounterY [8：3] == 0）|| （CounterY [8：3] == 59）;
+现在知道“ PaddlePosition”的值，我们可以显示桨了。\\
-线板=（CounterX> = PaddlePosition + 8）&&（CounterX <= PaddlePosition + 120）&&（CounterY [8：4] == 27）;
-线 R =边框| （CounterX [3] ^ CounterY [3]）| 桨;
+<code verilog>
-线 G =边界| 桨;
+wire border = (CounterX[9:3]==0) || (CounterX[9:3]==79) || (CounterY[8:3]==0) || (CounterY[8:3]==59);
-线 B =边界| 桨;
+wire paddle = (CounterX>=PaddlePosition+8) && (CounterX<=PaddlePosition+120) && (CounterY[8:4]==27);
-画球
-球需要在屏幕上移动，并在碰到物体（边界或球拍）时反弹。
-首先，我们展示球。它是16x16像素的正方形。当CounterX和CounterY到达其坐标时，我们将激活球的绘制。
+wire R = border | (CounterX[3] ^ CounterY[3]) | paddle;
+wire G = border | paddle;
+wire B = border | paddle;
+</code>
+\\
-reg [9：0] ballX;
+####画球
-reg [8：0] ballY;
+球需要在屏幕上移动，并在碰到物体（边界或球拍）时反弹。\\
-reg ball_inX，ball_inY;
-总是 @（posedge CLK）
+首先，我们展示球。它是16x16像素的正方形。当CounterX和CounterY到达其坐标时，我们将激活球的绘制。\\
-如果（ball_inX == 0）ball_inX <=（CounterX == ballX）ball_inY; 否则 ball_inX <=！（CounterX == ballX + 16）;
-总是 @（posedge CLK）
+<code verilog>
-如果（ball_inY == 0）ball_inY <=（CounterY ==巴利）; 否则 ball_inY <=！（CounterY == ballY + 16）;
+reg [9:0] ballX;
+reg [8:0] ballY;
+reg ball_inX, ball_inY;
-钢丝球= ball_inX＆ball_inY;
+always @(posedge clk)
-现在进行碰撞。那是这个项目的困难部分。
+if(ball_inX==0) ball_inX <= (CounterX==ballX) & ball_inY; else ball_inX <= !(CounterX==ballX+16);
-我们可以检查球相对于屏幕上每个对象的坐标，并确定是否存在碰撞。但是随着对象数量的增加，这将很快成为一场噩梦。
+always @(posedge clk)
+if(ball_inY==0) ball_inY <= (CounterY==ballY); else ball_inY <= !(CounterY==ballY+16);
-取而代之的是，我们定义4个“热点”像素，在球每侧的中间一个像素。如果物体（边界或球拍）在球绘制其“热点”之一的同时重绘自身，则我们知道球的那一侧存在碰撞。
+wire ball = ball_inX & ball_inY;
-线边界=（CounterX [9：3] == 0）|| （CounterX [9：3] == 79）|| （CounterY [8：3] == 0）|| （CounterY [8：3] == 59）;
+</code>
-线板=（CounterX> = PaddlePosition + 8）&&（CounterX <= PaddlePosition + 120）&&（CounterY [8：4] == 27）;
-线 BouncingObject =边框| 桨; //积极的，如果边界或桨重绘本身
-REG CollisionX1，CollisionX2，CollisionY1，CollisionY2; 如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX）＆（CounterY == ballY + 8））CollisionX1 <= 1 则
+现在进行碰撞。那是这个项目的困难部分。\\
-总是 @（posege clk）; 如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX + 16）＆（CounterY == ballY + 8））CollisionX2 <= 1 则总是 @（posege clk）; 总是 @（
-posege clk）如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX + 8）＆（CounterY == ballY））CollisionY1 <= 1; 如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX + 8）＆（CounterY == ballY + 16））CollisionY2 <= 1 则
+我们可以检查球相对于屏幕上每个对象的坐标，并确定是否存在碰撞。但是随着对象数量的增加，这将很快成为一场噩梦。\\
-总是 @（posege clk）;
-（我通过从未重置碰撞触发器来简化了上面的代码，下面提供了完整的代码）。
-现在，我们更新球的位置，但每个视频帧仅更新一次。
+取而代之的是，我们定义4个“热点”像素，在球每侧的中间一个像素。如果物体（边界或球拍）在球绘制其“热点”之一的同时重绘自身，则我们知道球的那一侧存在碰撞。\\
-reg UpdateBallPosition; //活性只有一次每个视频帧
-总是 @（posedge CLK）UpdateBallPosition <=（CounterY == 500）＆（CounterX == 0）;
-reg ball_dirX，ball_dirY;
+<code verilog>
-总是 @（posege clk）
+wire border = (CounterX[9:3]==0) || (CounterX[9:3]==79) || (CounterY[8:3]==0) || (CounterY[8:3]==59);
-if（UpdateBallPosition）
+wire paddle = (CounterX>=PaddlePosition+8) && (CounterX<=PaddlePosition+120) && (CounterY[8:4]==27);
-开始
+wire BouncingObject = border | paddle; // active if the border or paddle is redrawing itself
-  if（〜（CollisionX1＆CollisionX2））//如果两个X面都发生碰撞，则不要沿X方向移动
-  开始
+reg CollisionX1, CollisionX2, CollisionY1, CollisionY2;
-    ballX <= ballX +（ball_dirX？-1： 1）;
+always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX ) & (CounterY==ballY+ 8)) CollisionX1<=1;
-    如果（CollisionX2）ball_dirX <= 1; 否则 if（CollisionX1）ball_dirX <= 0; 如果
+always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX+16) & (CounterY==ballY+ 8)) CollisionX2<=1;
-  结束
+always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX+ 8) & (CounterY==ballY )) CollisionY1<=1;
+always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX+ 8) & (CounterY==ballY+16)) CollisionY2<=1;
+</code>
+（我通过从未重置碰撞触发器来简化了上面的代码，下面提供了完整的代码）。\\
+现在，我们更新球的位置，但每个视频帧仅更新一次。\\
+<code verilog>
+reg UpdateBallPosition;       // active only once for every video frame
+always @(posedge clk) UpdateBallPosition <= (CounterY==500) & (CounterX==0);
+reg ball_dirX, ball_dirY;
+always @(posedge clk)
+if(UpdateBallPosition)
+begin
+  if(~(CollisionX1 & CollisionX2))        // if collision on both X-sides, don't move in the X direction
+  begin
+    ballX <= ballX + (ball_dirX ? -1 : 1);
+    if(CollisionX2) ball_dirX <= 1; else if(CollisionX1) ball_dirX <= 0;
+  end
+  if(~(CollisionY1 & CollisionY2))        // if collision on both Y-sides, don't move in the Y direction
+  begin
+    ballY <= ballY + (ball_dirY ? -1 : 1);
+    if(CollisionY2) ball_dirY <= 1; else if(CollisionY1) ball_dirY <= 0;
+  end
+end
+</code>
-  （〜（CollisionY1＆CollisionY2））//如果两个Y侧都发生碰撞，则不要沿Y方向移动，则
-  开始
-    ballY <= ballY +（ball_dirY？-1：1）;
-    如果（CollisionY2）ball_dirY <= 1; 否则 if（CollisionY1）ball_dirY <= 0;
-  年底
-结束
 最后，我们可以将所有内容整合在一起。
+\\
-线 R = BouncingObject | 球 （CounterX [3] ^ CounterY [3]）;
+<code verilog>
-线 G = BouncingObject | 球;
+wire R = BouncingObject | ball | (CounterX[3] ^ CounterY[3]);
-线 B = BouncingObject | 球;
+wire G = BouncingObject | ball;
+wire B = BouncingObject | ball;
-reg vga_R，vga_G，vga_B;
+reg vga_R, vga_G, vga_B;
-总是 @（posedge CLK）
+always @(posedge clk)
-开始
+begin
-  vga_R <= R＆inDisplayArea;
+  vga_R <= R & inDisplayArea;
-  vga_G <= G＆inDisplayArea;
+  vga_G <= G & inDisplayArea;
-  vga_B <= B＆inDisplayArea;
+  vga_B <= B & inDisplayArea;
-结束
+end
-哇，毕竟并不难。
+</code>
-完整的文件是pong.zip，并与hvsync_generator.zip一起使用
-也可以使用HDMI来运行乒乓游戏。
+哇，其实并不难。
+\\
+完整的文件是[[https://www.fpga4fun.com/files/pong.zip|pong.zip]]，并与[[https://www.fpga4fun.com/files/hvsync_generator.zip|hvsync_generator.zip]]一起使用
+\\
+也可以使用[[https://www.fpga4fun.com/HDMI.html|HDMI]]来运行乒乓游戏。
-轮到您尝试了！
+##轮到您尝试了！
+\\
-链接
+\\
-使用FPGA和两个电阻器生成NTSC复合视频
+####链接
+  * [[http://excamera.com/articles/15/ntsc.html|使用FPGA和两个电阻器生成NTSC复合视频]]