基于BASYS 3 FPGA开发板及Verilog、Matlab、Photoshop实现VGA接显示屏的动图显示

项目成果与设计概览

本文描述了一项系统设计项目，利用FPGA、软件工具和硬件接口，旨在展示动态GIF图像于传统显示设备上。核心目标为响应用户输入，即电源开关控制显示介质开启或重置至初始状态，以及播放图片的暂停与继续。

硬件配置与设计




使用硬件：BASYS 3 FPGA开发板、COMPAQ显示器和VGAVGA转接线等。

硬件连接：通过VGA线将BASYS 3 FPGA开发板与COMPAQ显示器连接，显示来自《Bad Apple!!》的彩色动态GIF。

软件集成与模块化设计

软件工具：Vivado 2019.1、VSCode（用于代码编写辅助）、MATLAB R2022a & Adobe Photoshop CC 2018。

程序设计：


顶层模块：VGA显示模块、播放器模块与数据调用模块协同工作。


核心模块：


播放器模块：设置帧率、帧数参数，并控制帧切换。


数据调用模块：根据请求读取BRAM中的数据。


VGA显示模块：处理行、场扫描参数，与外接接口协同完成显示。

IP核：使用FPGA内部的BRAM作为存储图像数据的资源，通过.coe文件初始化。

用户交互设计


按钮控制：电源、暂停和重置按钮实现基本功能。


LED指示：显示当前帧编号，辅助用户了解状态。


图像处理与显示设计


图片解码：将.GIF文件转换为适合动态显示的黑白24位图。

位深优化：为了适应FPGA资源约束，优化BRAM位深（减至153600比特），通过.txt文件提供的二进制数据流链接至硬件。

项目挑战与解决方案


多层决策：硬件和软件综合考量数据存储与显示，权衡效率与资源利用。


时间费效比：硬件的机能计算与仿真模拟成本评估。


创意开发：追求最优存储策略，减少存储资源消耗同时确保显示效果。


结论与展望


项目成果：成功将彩色动态GIF显示至上一代VGA兼容显示器上。

设计感悟：通过本项目，不仅实现了预期功能，也深化了对FPGA硬件开发、软件工具属性及创意图形处理的理解。

未来发展：看到了RISC CPU设计领域的巨大潜力，期待运用在针对FPGA的资源管理与复杂度降低方面有更深入的探索空间。

此项目不仅展示了FPGA在现代显示技术上的应用，还概述了从需求定义、硬件开发到最终实现的完整流程，以及在这整个过程中个人技能和理论知识的成长。