基于 FPGA 的 HDMI/DVI 显示

**基于FPGA的HDMI/DVI显示**

随着计算机技术的发展，高分辨率显示已经成为现代计算机系统的一个必备组件。传统的显示解决方案主要依赖于CPU或GPU来处理图像数据，而这些设备往往具有较高的功耗和成本。相比之下，基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）的显示解决方案能够提供更高效、更低成本的图像处理能力。

本文将介绍如何使用Xilinx FPGA开发一个基于HDMI/DVI的显示系统。我们将重点讨论设计流程、硬件和软件实现，以及示例代码和注释。

**设计流程**

1. 硬件设计：首先，我们需要选择合适的FPGA设备，并根据需求进行硬件设计。例如，使用Xilinx Zynq-7000 AP SoC FPGA作为主控单元。
2. 软件设计：其次，我们需要开发相应的软件来控制FPGA设备并处理图像数据。例如，使用Vivado HLS（High-Level Synthesis）工具生成硬件描述语言（HDL）。
3. 硬件和软件集成：最后，我们需要将硬件和软件组合起来，以实现基于HDMI/DVI的显示系统。

**硬件设计**

本例中，我们将使用Xilinx Zynq-7000 AP SoC FPGA作为主控单元。该设备包含一个ARM Cortex-A9处理器、一个FPGA区域以及其他支持功能。

首先，我们需要在Vivado IDE中创建一个新项目，并选择合适的FPGA设备。

vhdl-- File: top.vhdlibrary IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC.ALL;

entity top is Port ( clk : in STD_LOGIC;
 rst : in STD_LOGIC;
 hdmi_tx_clk : out STD_LOGIC;
 hdmi_tx_d : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto0);
 hdmi_tx_de : out STD_LOGIC;
 hdmi_rx_clk : in STD_LOGIC;
 hdmi_rx_d : in STD_LOGIC_VECTOR (3 downto0));
end top;

architecture Behavioral of top isbegin -- HDMI TX IP hdmi_tx_inst : entity work.hdmi_tx Port Map (
 clk => clk,
 rst => rst,
 tx_clk => hdmi_tx_clk,
 tx_d => hdmi_tx_d,
 tx_de => hdmi_tx_de);

 -- HDMI RX IP hdmi_rx_inst : entity work.hdmi_rx Port Map (
 clk => clk,
 rst => rst,
 rx_clk => hdmi_rx_clk,
 rx_d => hdmi_rx_d);
end Behavioral;

vhdl-- File: controller.vhdlibrary IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC.ALL;

entity controller is Port ( clk : in STD_LOGIC;
 rst : in STD_LOGIC;
 hdmi_tx_clk : out STD_LOGIC;
 hdmi_tx_d : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto0);
 hdmi_tx_de : out STD_LOGIC;
 image_data : in STD_LOGIC_VECTOR (23 downto0));
end controller;

architecture Behavioral of controller isbegin -- Image data processing process(clk)
 begin if rising_edge(clk) then -- Process image data here hdmi_tx_d <= image_data;
 hdmi_tx_de <= '1';
 end if;
 end process;
end Behavioral;

vhdl-- File: system.vhdlibrary IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC.ALL;

entity system is Port ( clk : in STD_LOGIC;
 rst : in STD_LOGIC;
 hdmi_tx_clk : out STD_LOGIC;
 hdmi_tx_d : out STD_LOGIC_VECTOR (3 downto0);
 hdmi_tx_de : out STD_LOGIC;
 image_data : in STD_LOGIC_VECTOR (23 downto0));
end system;

architecture Behavioral of system isbegin -- Top level entity top_inst : entity work.top Port Map (
 clk => clk,
 rst => rst,
 hdmi_tx_clk => hdmi_tx_clk,
 hdmi_tx_d => hdmi_tx_d,
 hdmi_tx_de => hdmi_tx_de);

 -- Controller entity controller_inst : entity work.controller Port Map (
 clk => clk,
 rst => rst,
 image_data => image_data);
end Behavioral;