【Sipeed TangNano9K开发板试用体验】+ 可绘画的LCD显示屏

2022-3-26 16:25:51

10257 FPGA

可绘画的LCD显示屏

本帖最后由辛一_e1e 于 2022-3-27 12:39 编辑

      首先承认有点标题党了，实现功能还不全。
      先上视频，在LCD屏幕绘制了两个长方形，一个实心的，一个空心的，其中空心的边框宽度可调，而且绘图的颜色还可以通过按钮调整，现在支持红、绿、蓝和白，四种颜色。

      整体的硬件设计还是基于上一个帖子的软核PicoRV32，在OPEN AHB INTERFACE的地方，我挂载了128Kbits的BSRAM用于显存。

这128Kbits的显存，本质上是一颗双端口的BSRAM。为什么需要双端口呢？因为为了达到FPGA加速的目的，使得CPU和自定义的LCD驱动IP共同使用这颗显存。

ahb2bram ahb2bram(
.clk_i(clk50),
.reset_i(~sys_rstn),
.hrdata_o(hrdata),
.hresp_o(hresp),
.hready_o(hready),
.haddr_i(haddr),
.hwrite_i(hwrite),
.hsize_i(hsize),
.hburst_i(hburst),
.hwdata_i(hwdata),
.hsel_i(hsel),
.htrans_i(htrans),
.lcd_clk_i(clk10),
.lcd_rd_i(lcd_rd),
.lcd_addr_i(lcd_addr),
.lcd_data_o(lcd_data)
);

复制代码

在这个系统中，CPU主要负责图形的“渲染”，这个在大型系统中常常是GPU来做的。在我这里说的有点夸张了，其实就是画个长方形，CPU根据顶点数据，以及图形类型，把对应的显存地址填入1或者0。

void draw_rectangle(uint8_t top_x, uint8_t top_y, uint8_t btm_x, uint8_t btm_y, uint8_t type)
{
uint8_t i,j;
uint8_t calc_x;
uint8_t calc_y;
calc_x = top_x/32;
calc_y = top_y/32;
for(i=0; i
for(j=0; j
{
if(j>=calc_x && j<=calc_y && i>=top_y && i<=btm_y)
PCIO_AHBSRAM->SRAM[i*X_MAX+j] = RGB;
}
}

复制代码

      硬件的原理就是，CPU访问AHB总线，发出读写命令。自定义的AHB2SRAM模块，会将总线地址转换成显存地址，将数据保存起来。
      一套流程下来，要绘制的图形就保存在了显存中，只要不掉电，就不会丢失。
   另外一边，LCD驱动IP只负责从显存中取数据，就可以完完整整的将图形显示在LCD屏幕上了。

VGAMod VGAMod
(
.nRST(sys_rstn),
.PixelClk(clk10),
.lcd_rd_o(lcd_rd),
.lcd_addr_o(lcd_addr),
.lcd_data_i(lcd_data),
.LCD_DE(LCD_DE),
.LCD_HSYNC(LCD_HSYNC),
.LCD_VSYNC(LCD_VSYNC),
.LCD_B(LCD_B_t),
.LCD_G(LCD_G_t),
.LCD_R(LCD_R_t)
);

复制代码

   受限于资源，此文实现的系统只有128Kbits的显存，C程序中显存的驱动写的有点别扭，显存是按照最小32bit访问的，而LCD像素地址是需要对应到1bit，因此之间的地址映射需要除以32。
      对于480x272 RGB565的LCD屏幕来说，如果想达到显存地址和像素地址一一对应，最少需要2040Kbits。后续可以考虑将显存挂载到FPGA内部的PSRAM中，PSRAM有64Mbits的大小，能够缓存多张图片，可以实现图片叠加，图片增强等一系列操作，感觉把LVGL移植上去，也不是不行哦。
      写到这里，又想到一个充分利用128Kbits显存的办法。大概就是FPGA内部生成一个256色的颜色查找表LUT。C驱动这边给显存中不是直接存放颜色数值，而是存放这个查找表的地址8bit。如果不需要这么多的颜色的话，可以缩小到8色，对应查找表的地址只要3bit。480*272*3/1024，大于只要383Kbits，大大降低了资源使用，还方便了驱动的编写。这个方案后续尝试一下吧。