本项目介绍杭电FPGA远程实验平台中使用Quartus II 17.1软件实现LCD屏色块频率可调节的闪烁效果,提供在线硬件设计与验证。
在电子设计领域内,FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种重要的数字逻辑器件,它允许用户根据需求自定义硬件电路。Quartus II是Altera公司开发的一款强大的FPGA设计软件,广泛应用于数字系统的设计、仿真、综合和编程等环节。在这个项目中,我们将探讨如何使用Quartus II 17.1版本在杭电(Hangzhou Dianzi University)的FPGA远程实验平台上实现一个LCD屏幕显示色块并进行频率可调的闪烁效果。
我们需要了解LCD屏幕的基本工作原理。LCD显示屏利用液晶分子的排列状态变化来控制光线通过,进而显示图像。在FPGA设计中,我们需控制LCD时序信号(包括行同步HSync、列同步VSync、数据使能DE和数据线),以驱动LCD显示特定的图像。
接着,我们要设计一个色块闪烁的逻辑电路。色块通常由RGB三原色组成,通过调整每个颜色通道强度可以产生不同颜色效果。为了实现闪烁效果,我们需要设置一个计数器来控制颜色变化,并且这个计数器时钟频率可调节以改变闪烁速度。在Quartus II中,我们可以使用VHDL或Verilog语言编写这样的代码。
以下是一段简单的VHDL代码示例,用于生成色块闪烁:
```vhdl
library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
entity lcd_color_block is
Port ( clk : in STD_LOGIC;
reset : in STD_LOGIC;
hsync, vsync, de : out STD_LOGIC;
red, green, blue : out STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0));
end lcd_color_block;
architecture Behavioral of lcd_color_block is
signal cnt : std_logic_vector(15 downto 0);
begin
process(clk, reset)
begin
if reset = 1 then
cnt <= (others => 0);
elsif rising_edge(clk) then
cnt <= cnt + 1;
-- 控制闪烁频率,这里可以更换不同数值来调整
if cnt = x3FF then
cnt <= (others => 0);
-- 更改颜色值,如红色闪烁
red <= not red;
end if;
end if;
end process;
-- 其他行同步、列同步、数据使能的逻辑代码...
end Behavioral;
```
在Quartus II中完成代码编写后,需要进行编译和仿真以确保设计无误。然后将生成的配置文件下载到FPGA芯片上,并通过硬件接口连接LCD屏幕,就可以看到预期色块闪烁效果。
杭电提供的FPGA远程实验平台允许学生在线进行FPGA设计与实验,无需实际操作硬件设备,大幅提高教学效率和实践体验。该环境为学习提供良好条件,使学生们能够深入理解FPGA工作原理及数字系统设计方法。
此项目涵盖多个知识点:如FPGA基础设计、LCD屏幕控制、计数器设计及时序信号生成等。通过这一实验不仅可提升学生硬件编程技能,还让他们对数字系统设计有更直观的认识。