FPGA学习笔记——LCD

脆脆鲨深潜大西洋

已于 2025-04-02 21:56:33 修改

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分类专栏： FPGA入坑学习笔记文章标签： fpga开发学习笔记

于 2025-04-02 21:41:16 首次发布

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笔记根据正点原子官方教学视频第24讲

时间：2025/4/2

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有错误的地方希望可以告诉博主

LCD 屏幕分辨率

像素格式

RGB：由红绿蓝三种颜色通道构成，这三种颜色的分量叠加决定实际颜色；通常，会给RGB图像加一个通道alpha，即透明度，这样就会有四个分量共同控制颜色。

YUV：YUV是编译true-color颜色空间（color space）的种类，Y'UV, YUV, YCbCr，YPbPr等专有名词都可以称为YUV，彼此有重叠。“Y”表示明亮度（Luminance或Luma），也就是灰阶值，“U”和“V”表示的则是色度（Chrominance或Chroma），作用是描述影像色彩及饱和度，用于指定像素的颜色。

RGB 与 YUV 格式的转换公式

RGB 像素格式

从高位到低位依次是红、绿、蓝。

LCD 屏幕显示时序

HSYNC（行同步）信号：在水平方向上，HSYNC信号的产生位置标记在有效显示区域的左侧边缘，用于指示每一行的开始。

VSYNC（场同步）信号：在垂直方向上，VSYNC信号的产生位置标记在有效显示区域的上边缘，用于指示每一帧的开始。

HBP（水平后边距）：在水平同步信号之后，下一帧数据开始传输之前的时间间隔。它为水平同步信号的结束和新数据的开始提供了一个缓冲区，确保数据传输的稳定性。

HFP（水平前边距）：在当前行的有效数据结束到水平同步信号开始之间的时间间隔。它为当前行的结束和下一水平同步信号的开始提供了一个过渡时间，避免图像在行切换时出现撕裂或闪烁。

VBP（垂直后边距）：在垂直同步信号之后，下一帧数据开始传输之前的时间间隔。它为垂直同步信号的结束和新帧数据的开始提供了一个缓冲区，确保帧与帧之间的平稳过渡。

VFP（垂直前边距）：在当前帧的有效数据结束到垂直同步信号开始之间的时间间隔。它为当前帧的结束和下一垂直同步信号的开始提供了一个过渡时间，防止图像在帧切换时出现闪烁或不连贯。

现在一般把前后沿的准备时间称为消隐时间，在这段时间中是不点亮像素点的。

LCD 屏幕时序参数表

在行时序中：显示周期 = 行同步 + 显示后沿 + 显示区域 + 显示前沿，单位都是时钟周期。

在帧时序中：显示周期 = 场同步 + 显示后沿 + 显示区域 + 显示前沿，单位都是行。

显示分辨率	时钟（Mhz）	行时序（像素数）					帧时序（行数）
显示分辨率	时钟（Mhz）	行同步	显示后沿	显示区域	显示前沿	显示周期	场同步	显示后沿	显示区域	显示前沿	显示周期
*480272**	9	41	2	480	2	525	10	2	272	2	286
*800480**	33.3	128	88	800	40	1056	2	33	480	10	525
*1024600**	50	20	140	1024	160	1344	3	20	600	12	635
*1280800**	70	10	80	1280	70	1440	3	10	800	10	823

LCD 行同步时序（DE）

以 1024*600 分辨率为例，其中 HSPW 的长度为 20 个时钟周期，HBP 的长度为 140 个时钟周期，HFP 的长度为 160 个时钟周期，HOZVAL 的长度为 1024 个时钟周期。

LCD 帧同步时序（DE）

以 1024*600 分辨率为例，其中 VSPW 的长度为 3 行（对应的时钟周期），HBP 的长度为 20 行，HFP 的长度为 160 个时钟周期，HOZVAL 的长度为 1024 个时钟周期。

一帧的时序当中会有很多的行同步时序。

字模数据

字模：将一个确定大小的文字转换成0/1矩阵。如下图所示。

字模数据：将这个0/1矩阵按照屏幕扫描的顺序以字节的形式体现。使用字节的形式体现是为了后续方便使用数组来进行表示。

// 定义二维寄存器
reg [15:0] char[15:0];
// 第一行的 00 00
char[0] = 16'h0000;
// 第一行的 7f fc
char[1] = 16'h7ffc;

如果想知道某一个像素点的值，则通过 char[y][x] 的形式即可知道，y 表示行，x 表示列。

注：一般来说，一个字的大小是 16 x 16 的像素。

图片数据也可参考字模的形式，只不过图片的像素点更多，颜色更丰富而已。