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乒乓球游戏 [2020/07/09 09:01]
zili 		乒乓球游戏 [2020/07/09 09:19] (当前版本)
zili
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 ###​乒乓球比赛 ###​乒乓球比赛
 [[https://​www.fpga4fun.com/​PongGame.html|Pong Game]] [[https://​www.fpga4fun.com/​PongGame.html|Pong Game]]
 +\\
 +\\
 FPGA可以轻松成为视频生成器。 FPGA可以轻松成为视频生成器。
 {{ ::​ponggame.jpg |}} {{ ::​ponggame.jpg |}}
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   * 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。   * 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 ​   * 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。 接地引脚是引脚5、6、7、8和10。
 {{ ::​vgaconnector.2.gif |}} {{ ::​vgaconnector.2.gif |}}
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 \\ \\
  
 +\\
 ####​频率发生器 ####​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。\\ 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 46: 行 49:
 对于标准640x480 VGA视频信号，脉冲频率应为： 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） ​        ​^ ​ ^ 垂直频率（VS） ​      ^ 水平频率（HS） ​        ​^ ​
-| 60 Hz（= 60脉冲每秒） ​      |31.5 kHz（= 31500脉冲/​秒） ​       |  +| 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[[http://​martin.hinner.info/​vga/​|此页面]]上获得一个想法。 
 \\ \\
- 
 ####​我们的第一个视频生成器 ####​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）。 +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。+
  
----+让我们从X和Y计数器开始。\\
  
 <code verilog> <code verilog>
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 always @(posedge clk) always @(posedge clk)
 if(CounterXmaxed) if(CounterXmaxed)
-    CounterY <= CounterY + 1; +    CounterY <= CounterY + 1;    ​
-    +
 </​code>​ </​code>​
  
 \\ \\
  
-CounterX计数768个值（从0到767），CounterY计数512个值（0到511）。 +CounterX计数768个值（从0到767），CounterY计数512个值（0到511）。\\
-\\ +
-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）。 +
-\\+
  
-<code verilog>+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。\\
  
-reg vga_HS，vga_VS;​ +我们从D触发器生成HS和VS脉冲（以获得无毛刺输出）。\\
-总是 @（posedge CLK） +
-开始 +
-  vga_HS <​=（CounterX [9：4] == 0）; //​有效16个时钟 +
-  vga_VS <​=（CounterY == 0）; //​有效的768个时钟 +
-结束+
  
 +<code verilog>
 +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>​ </​code>​
 \\ \\
行 101: 行 96:
  
 <code verilog> <code verilog>
- +assign ​vga_h_sync = ~vga_HS; 
-分配 ​vga_h_sync =〜vga_HS; +assign ​vga_v_sync = ~vga_VS;
-分配 ​vga_v_sync =〜vga_VS; +
 </​code>​ </​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... +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...\\
-\\+
  
 <code verilog> <code verilog>
- +assign ​R = CounterY[3] | (CounterX==256); 
-分配 ​R = CounterY [3] | （CounterX == 256）; +assign ​G = (CounterX[5] ^ CounterX[6]) | (CounterX==256); 
-分配 ​G =（CounterX [5] ^ CounterX [6]）| （CounterX == 256）; +assign ​B = CounterX[4] | (CounterX==256);
-分配 ​B = CounterX [4] | （CounterX == 256）; +
 </​code>​ </​code>​
 \\ \\
行 124: 行 114:
 ####​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。 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> <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 endmodule
- 
 </​code>​ </​code>​
 \\ \\
  
-\\+####​画桨 
 +让我们使用鼠标在屏幕上左右移动操纵杆。\\
  
- +该[[https://​www.fpga4fun.com/​QuadratureDecoder.html|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。 +
-\\ +
-该[[https://​www.fpga4fun.com/​QuadratureDecoder.html|解码器正交]]页面显示的秘密。代码如下： +
-\\+
  
 <code verilog> <code verilog>
 +reg [8:0] PaddlePosition;​
 +reg [2:0] quadAr, quadBr;
 +always @(posedge clk) quadAr <= {quadAr[1:​0],​ quadA};
 +always @(posedge clk) quadBr <= {quadBr[1:​0],​ quadB};
  
-reg [8：0] PaddlePosition;​ +always ​@(posedge ​clk) 
-reg [2：0] quadAr，quadBr;​ +if(quadAr[2] ^ quadAr[1] ^ quadBr[2] ^ quadBr[1]) 
-总是 @（posedge CLK）quadAr <= {quadAr [1：0]，QUADA};​ +begin 
-总是 @（posedge CLK）quadBr <= {quadBr [1：0]，QUADB};​ +  ​if(quadAr[2] ^ quadBr[1]) 
- +  ​begin 
-总是 ​@（posedge ​CLK） +    ​if(~&PaddlePosition)        ​// make sure the value doesn'​t overflow
-如果（quadAr [2] ^ quadAr [1] ^ quadBr [2] ^ quadBr [1]） +
-开始 +
-  ​，如果（quadAr [2] ^ quadBr [1]） +
-  ​开始 +
-    ​，如果（〜＆PaddlePosition）//使确保该值不会溢出+
       PaddlePosition <= PaddlePosition + 1;       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
 </​code>​ </​code>​
  
-现在知道“ PaddlePosition”的值，我们可以显示桨了。 +现在知道“ PaddlePosition”的值，我们可以显示桨了。\\
-\\+
  
 <code verilog> <code verilog>
-线边界=（CounterX [9：3] == 0）|| （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); 
-线板=（CounterX>​ = PaddlePosition + 8）&&（CounterX <= PaddlePosition + 120）&&（CounterY [8：4] == 27）; +wire paddle ​= (CounterX>​=PaddlePosition+8) && ​(CounterX<​=PaddlePosition+120) && ​(CounterY[8:4]==27);
- +
-线 R =边框| （CounterX [3] ^ CounterY [3]）| 桨; +
-线 G =边界| 桨; +
-线 B =边界| 桨;+
  
 +wire R = border | (CounterX[3] ^ CounterY[3]) | paddle;
 +wire G = border | paddle;
 +wire B = border | paddle;
 </​code>​ </​code>​
 +\\
  
 +####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。\\
  
-####​画球 +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。\\
-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。 +
-\\+
  
 <code verilog> <code verilog>
 +reg [9:0] ballX;
 +reg [8:0] ballY;
 +reg ball_inX, ball_inY;
  
-reg [9：0] ballX; +always @(posedge clk) 
-reg [8：0] ballY; +if(ball_inX==0) ball_inX ​<= (CounterX==ballX) & ball_inY; else ball_inX <= !(CounterX==ballX+16);
-reg ball_inX，ball_inY;+
  
-总是 ​@（posedge ​CLK） +always ​@(posedge ​clk) 
-如果（ball_inX ​== 0）ball_inX ​<=（CounterX ​== ballX）ball_inY; 否则 ball_inX ​<=！（CounterX ​== ballX + 16）;+if(ball_inY==0) ball_inY ​<= (CounterY==ballY); else ball_inY ​<= !(CounterY==ballY+16);
  
-总是 @（posedge CLK） +wire ball = ball_inX ​& ball_inY;
-如果（ball_inY == 0）ball_inY <​=（CounterY ==巴利）;​ 否则 ball_inY <​=！（CounterY == ballY + 16）; +
- +
-钢丝球= ball_inX＆ball_inY;+
  
 </​code>​ </​code>​
  
-现在进行碰撞。那是这个项目的困难部分。 +现在进行碰撞。那是这个项目的困难部分。\\
-\\ +
-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。 +
-\\ +
-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。 +
-\\+
  
 +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。\\
  
-<code verilog>+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。\\
  
-线边界=（CounterX [9：3] == 0）|| （CounterX [9：3] == 79）|| （CounterY [8：3] == 0）|| （CounterY [8：3] == 59）; 
-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 +<code verilog>​ 
-总是 @（posege clk）; 如果（BouncingObject＆（CounterX ​== ballX + 16）＆（CounterY == ballY + 8））CollisionX2 <= 1 则总是 @（posege clk）; 总是 @（ +wire border = (CounterX[9:3]==0) || (CounterX[9:​3]==79) || (CounterY[8:3]==0) || (CounterY[8:3]==59); 
- +wire paddle = (CounterX>=PaddlePosition+8) && (CounterX<=PaddlePosition+120) && (CounterY[8:4]==27); 
-posege clk）如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX + 8）＆（CounterY == ballY））CollisionY1 ​<= 1; 如果（BouncingObject＆（CounterX == ballX + 8）＆（CounterY ​== ballY + 16））CollisionY2 <= 1 则 +wire BouncingObject = border | paddle; // active if the border or paddle is redrawing itself
-总是 @（posege clk）;+
  
 +reg CollisionX1,​ CollisionX2,​ CollisionY1,​ CollisionY2;​
 +always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX ) & (CounterY==ballY+ 8)) CollisionX1<​=1;​
 +always @(posedge clk) if(BouncingObject & (CounterX==ballX+16) & (CounterY==ballY+ 8)) CollisionX2<​=1;​
 +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>​ </​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。\\
  
-（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> <code verilog>
  
-reg UpdateBallPosition;​ //活性只有一次每个视频帧 +reg UpdateBallPosition; ​      ​// active only once for every video frame 
-总是 ​@（posedge ​CLK）UpdateBallPosition <=（CounterY == 500）＆（CounterX == 0）;+always ​@(posedge ​clk) UpdateBallPosition <= (CounterY==500) & (CounterX==0);
  
-reg ball_dirX，ball_dirY;​ +reg ball_dirX, ball_dirY;​ 
-总是 ​@（posege ​clk） +always ​@(posedge ​clk) 
-if（UpdateBallPosition） +if(UpdateBallPosition) 
-开始 +begin 
-  if（〜（CollisionX1＆CollisionX2））//如果两个X面都发生碰撞，则不要沿X方向移动 +  if(~(CollisionX1 ​& CollisionX2))        ​// if collision on both X-sides, don't move in the X direction 
-  ​开始 +  ​begin 
-    ballX <= ballX +（ball_dirX？-1： 1）; +    ballX <= ballX + (ball_dirX ​? -1 : 1); 
-    ​如果（CollisionX2）ball_dirX <= 1; 否则 ​if（CollisionX1）ball_dirX <= 0; 如果 +    ​if(CollisionX2) ball_dirX <= 1; else if(CollisionX1) ball_dirX <= 0; 
-  ​结束 +  ​end
- +
-  （〜（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+
  
 +  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>​ </​code>​
  
行 286: 行 258:
  
 <code verilog> <code verilog>
 +wire R = BouncingObject | ball | (CounterX[3] ^ CounterY[3]);​
 +wire G = BouncingObject | ball;
 +wire B = BouncingObject | ball;
  
-线 R = BouncingObject | 球 （CounterX [3] ^ CounterY [3]）; +reg vga_R, vga_G, vga_B; 
-线 G = BouncingObject | 球; +always ​@(posedge ​clk) 
-线 B = BouncingObject | 球; +begin 
- +  vga_R <= R & inDisplayArea;​ 
-reg vga_R，vga_G，vga_B; +  vga_G <= G & inDisplayArea;​ 
-总是 ​@（posedge ​CLK） +  vga_B <= B & inDisplayArea;​ 
-开始 +end
-  vga_R <= R＆inDisplayArea;​ +
-  vga_G <= G＆inDisplayArea;​ +
-  vga_B <= B＆inDisplayArea;​ +
-结束 +
 </​code>​ </​code>​
  
-哇，毕竟并不难。+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 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
行 307: 行 277:
 也可以使用[[https://​www.fpga4fun.com/​HDMI.html|HDMI]]来运行乒乓游戏。 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 ####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]]   * [[http://​excamera.com/​articles/​15/​ntsc.html|使用FPGA和两个电阻器生成NTSC复合视频]]