[经验]

MP801边缘检测工程移植到7寸LCD屏幕显示（超详细介绍）

2019-12-6 15:43:47

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明德扬开发板MP801有丰富的例程，其中一个有趣的案例是用MP801开发板实现一个边缘检测的功能。通过接入摄像头采集到外部图像数据，在FPGA中进行图像算法处理，最终能够通过VGA接口在显示屏上显示出采集到的外部图像的边缘信息。此例程在明德扬的官方论坛上有更新，感兴趣的同学可以直接前往下载。

在官方论坛上的案例中，图像数据是通过VGA接口输出到显示屏上进行显示，输出的图像分辨率为640*480。今天我为大家重点介绍的是如何不使用VGA接口，而是通过一个7寸LCD屏幕显示出边缘检测的图像数据。

显示效果如下图1所示：

图1 七寸LCD屏幕显示效果图

上图是在明德扬的高校实验箱上完成的测试，实验箱上核心板上的FPGA芯片型号与MP801开发板一致。其中，LCD屏幕的分辨率为800*480，数据接收格式为RGB888，并通过GPIO口与FPGA连接。由于此案例使用的是FPGA片内资源，最大只能存储320*200*1bit的两幅图像，因此无法保存一副完整的800*480分辨率的图像数据（存储两幅图像的目的是为了做数据读写乒乓操作）。最终输出的图像分辨率为320*200，也就是图中屏幕中间的部分。

此工程的模块与在MP801上实现的案例是一样的，直接拿过来使用，只是在显示模块vga_driver中做了部分修改。由于LCD屏的驱动时序与VGA的时序不一致，因此需要对显示模块进行适配的修改。首先需要先搞清LCD屏的驱动时序。

其中，LCD屏的行时序是：

LCD屏显示方式从屏幕左上角一点开始，从左像右逐点显示，每显示完一行,再回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，需要对行进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行同步；LCD的驱动有两种方式，一种为HV模式，另一种为DE模式，这两种模式都能驱动LCD屏，数据在DCLK的上升沿采样。

LCD屏的列时序为：

当显示完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使LCD显示回到屏幕左上方，同时进行场消隐,开始下一帧。

行、场的时序参数定义如下：

图2 LCD时序参数定义

LCD行、场的时序图：其中行周期数是1056，列周期数是505，LCD显示的区域是800*480时序段，行、场数通过计数器进行计数。

图3 LCD行、场时序图

水平扫描计数：

图4 水平扫描计数

行同步信号hsync_r以及行有效显示信号hsync_de：

图5 行同步信号以及行有效显示信号

场信号也是按照上面的时序来进行设计，主要是为了得到场同步信号vsync_r和场有效显示信号vsync_de。有效显示信号lcd_de是在这两个信号同时有效时才拉高。当lcd_de拉高时，输出的像素值在LCD屏幕上显示。

图6 LCD屏幕显示区域

由于RAM中保存的数据数量最大为320*200，因此在LCD屏上最大只能有320*200的外部数据显示区域：

图7 RAM中存储数据显示区域

驱动模块向RAM中输入读地址以读取RAM中存储的数据：

图8 读地址设计

最终在LCD屏上输出的RGB信号：

图9 输出RGB信号

总结:由于RAM的资源限制,RAM中存储的一副图像最大只能有320*200的像素点，因此导致输出到LCD屏幕上的像素最大也只能为320*200，摄像头采集到的一帧640*480的图像数据会有大部分被丢弃掉，这也导致了显示出来的效果不是很理想。想要解决这个问题，就只能增大存储空间，通过外部存储器如SDRAM，将摄像头输出的整幅图像都保存起来然后在LCD屏幕上显示。目前我们正在做这一工程的移植，并且还会增加许多有趣的功能，提供很有意思的玩法。

想要源代码或者感兴趣的同学可以在下面留言，期待与大家一起探讨进步!