**这是本文档旧的修订版！**
乒乓球比赛
Pong Game
FPGA可以轻松成为视频生成器。
乒乓球游戏包括在屏幕上弹跳的球。桨（此处由鼠标控制）使用户能够使球弹回。
尽管可以使用其他任何FPGA开发板，但我们都使用Pluto FPGA板。
驱动VGA显示器
一个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）。
R，G和B是模拟信号，而HS和VS是数字信号。
通过FPGA引脚创建VGA视频信号
以下是驱动VGA接口的方法：
- 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。
接地引脚是引脚5、6、7、8和10。
这是连接到面包板上Pluto的母VGA连接器的视图。
VGA母头连接器至12针接头连接器的后视图。12针插头可轻松连接到面包板。三个270Ω串联电阻清晰可见。我们也可以使用转接板。
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。
这是硬编码的，您无法更改。
但是，您可以通过以固定间隔在HS和VS上发送短脉冲来指定何时开始绘制图形。HS画了一条新线开始绘制；而VS告诉您已经到达底部（使监视器回到顶部）。
对于标准640×480 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）。
让我们从X和Y计数器开始。
reg [9:0] CounterX; reg [8:0] CounterY; wire CounterXmaxed = (CounterX==767); always @(posedge clk) if(CounterXmaxed) CounterX <= 0; else CounterX <= CounterX + 1; always @(posedge clk) if(CounterXmaxed) CounterY <= CounterY + 1;
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）。
reg vga_HS，vga_VS; 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
VGA输出必须为负，因此我们将信号反相。
分配 vga_h_sync =〜vga_HS; 分配 vga_v_sync =〜vga_VS;
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）; 分配 G =（CounterX [5] ^ CounterX [6]）| （CounterX == 256）; 分配 B = CounterX [4] | （CounterX == 256）;
…然后我们在VGA监视器上得到一张照片！
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。
现在，我们可以使用它在屏幕周围绘制边框。
pong 模块（clk，vga_h_sync，vga_v_sync，vga_R，vga_G，vga_B）; 输入 clk; 输出 vga_h_sync，vga_v_sync，vga_R，vga_G，vga_B; 在显示区域中连线； 线 [9：0] CounterX; 线 [8：0] CounterY； hvsync_generator syncgen（.clk（clk）、. vga_h_sync（vga_h_sync）、. vga_v_sync（vga_v_sync）、. inDisplayArea（inDisplayArea） 、. CounterX（CounterX）、. CounterY（CounterY））; //在屏幕 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）; 线 R =边界; 线 G =边界； 线B =边框； reg vga_R，vga_G，vga_B; 总是 @（posedge CLK） 开始 vga_R <= R＆inDisplayArea; vga_G <= G＆inDisplayArea; vga_B <= B＆inDisplayArea; 最终 endmodule
画桨
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：
reg [8：0] PaddlePosition; 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） 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; 结束， 否则 开始， 如果（| PaddlePosition）//确保该值不下溢 PaddlePosition <= PaddlePosition-1; 年底 结束
现在知道“ PaddlePosition”的值，我们可以显示桨了。
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 R =边框| （CounterX [3] ^ CounterY [3]）| 桨; 线 G =边界| 桨; 线 B =边界| 桨;
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16×16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。
reg [9：0] ballX; reg [8：0] ballY; reg ball_inX，ball_inY; 总是 @（posedge CLK） 如果（ball_inX == 0）ball_inX <=（CounterX == ballX）ball_inY; 否则 ball_inX <=！（CounterX == ballX + 16）; 总是 @（posedge CLK） 如果（ball_inY == 0）ball_inY <=（CounterY ==巴利）; 否则 ball_inY <=！（CounterY == ballY + 16）; 钢丝球= ball_inX＆ball_inY;
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。
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 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 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。
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; 总是 @（posege clk） if（UpdateBallPosition） 开始 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 ballX <= ballX +（ball_dirX？-1： 1）; 如果（CollisionX2）ball_dirX <= 1; 否则 if（CollisionX1）ball_dirX <= 0; 如果 结束 （〜（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]）; 线 G = BouncingObject | 球; 线 B = BouncingObject | 球; reg vga_R，vga_G，vga_B; 总是 @（posedge CLK） 开始 vga_R <= R＆inDisplayArea; vga_G <= G＆inDisplayArea; vga_B <= B＆inDisplayArea; 结束
哇，毕竟并不难。
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。