Rückblick und Heute

Rückblick:

• Praktikum
• MP3 Player
• Shift register, LFSR

Heute:

• VGA Ansteuerung
• Busse
• Schieberegister: Parallel-Serien-Umsetzer
• OSI Schichtenmodell
• Datenprotokoll

VGA Controller

• A VGA display should show 60 frames of 640 by 400 pixels per second.

Missing information:
VGA display standard with input names:
R,G,B, HSYNC,VSYNC
FPGA system clock: 50MHz

Das folgende Bild zeigt die Steckerbelegung mit den HSYNC und VSYNC Signalen, Red, green, blue und Masse (GND).

Signale für ein Bild mit 2 Zeilen und 6 Pixeln

Demo Videosignal mit Y VGA Weiche und Electronic Explorer

Signalmessung

Core Generator Wizard

VGA Controller

entity vga_gen is
    generic(
    -- VGA 1920x1080 sync parameters 50MHz Clock 3.5 pixels at once -> 548 x 1080 bad ok
     HD: integer := 548; -- horizontal display area 640;  800
     HF: integer := 34;  -- h. front porch          (8) 16;     40
     HB: integer := 93;  -- h. back porch           (56) 48;    88 
     HR: integer := 59;  -- h. retrace              96;    128
	 -- VD+VF+VB+VR-1 -> 1087
     VD: integer := 1080; -- vertical display area   480;   600
     VF: integer := 1;  -- v. front porch          (2) 11;    4
     VB: integer := 32;  -- v. back porch           (41) 31;    23
     VR: integer := 3   -- v. retrace               (2) 2;    1
	 );
    port(
        clk, not_reset: in std_logic;
        hsync, vsync: out std_logic;
        video_on, p_tick: out std_logic;
        pixel_x, pixel_y: out std_logic_vector (11 downto 0)
    );
end vga_gen;

Die Eingänge sind die externen clk und reset.
Mit generic wird die Auflösung des Bildes eingestellt.
Die richtige Pixelfrequenz p_tick wird erzeugt. Mit Hilfe der Zähler wird hsync und vsync generiert und im sichtbaren Bereich die Pixelposition pixe_x und pixel_y ausgegeben.
Zur Erzeugung eines Bildes wird pixel_x und pixel_y verwendet, um die Farbinformation zu bestimmen und an der Schnittstelle auszugeben.
Es kann ein Object mapping oder character ROM verwendet werden.


Beipiel code für ein NEXYS3 Board findet man unter: VGA Controller für NEXYS3 Board

Eine ausführliche Beschreibung kann man in folgendem Buch finden:

FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version Chu, Wiley, 68.99.-Euro

Bus Definition

Ein Bus transportiert Leute Ein elektronischer Bus transportiert Informationen: Bits, Bytes, Daten, ein Datum Ein oder mehrere Sender und Empfänger Eine oder mehrere Leitungen Wikipedia: Ein Bus ist ein System zur Datenübertragung zwischen mehreren Teilnehmern über einen gemeinsamen Übertragungsweg, bei dem die Teilnehmer nicht an der Datenübertragung zwischen anderen Teilnehmern beteiligt sind.

Serielle Übertragungsprotokolle

• Der RS232C- bzw. COM-Standard des PCs dient der Kommunikation mit Peripheriegeräten.
• I²C-Bus: Konfiguration von ICs
• CAN-Bus, Flex-Ray-Bus: Kommunikation von ICs in Kraftfahrzeugen
• SATA-Bus: schnelle Festplatten in PCs
• SPI-Bus: Kommunikation zwischen verschiedenen ICs.
• USB-Bus: Peripheriegeräte am PC
• Ethernet-Bus: Netzwerkkommunikation
• HDMI, DVI, Display Port Bus: Digitale serielle Grafikschnittstellen

Diskussion serielle Schnittstelle

Geschwindigkeit 10GBit Ethernet, 100GBit Ethernet HDMI: 1920x1080x60x24/s =~ 3Gbit/s Anzahl der Leitungen Kanäle Datenauge Länge der Leitung Protokoll Topologie: Stern, Ring

OSI Schichtenmodell

Asynchrone serielle Übertragung

• Punkt zu Punkt
• Möglichst wenige Leitungen -> Hohe Datenrate, Taktfrequenz
• Parallel Seriell Wandler
• Seriell Parallel Wandler

Schicht 1: UART

Baud Raten und Parity

Eigenschaften

Signal Spannung oder Strom Differentiell, absolut Physical Layer Synchronisation CLK eigene Leitung CLK in den Daten Frequenz Datenlänge Start und Stop Fehlerkorrektur Status der Datenstationen

RS232: 9 Leitungen TX, RX: transmit receive RTS, CTS, DSR DCD, DTR, DI Masse, GND, 0V

Messung einer Datenübertragung

Fragen und Diskussion