Question

我想在640x480 VGA显示器上输出半径为100像素的移动红圈。我坚持如何制作并填写实际的圆圈。现在我已经看过麻烦的Bresenham算法，但是我无法让它们适合我的verilog代码。

我已经理论化了我能够做到的事情，但我并不完全确定这是可能的。我知道圆的方程是（x-a）（x-a）+（y-b）（y-b）= r * r其中（a，b）是原点。所以我想用RGB颜色填充这个圆圈并从顶部到底部移动，即从b = 0到480，a = 640/2

由于VGA从左到右输出像素，向下迭代，我猜我必须使用嵌套循环。我知道垂直移动的第一个循环从0到480。这是我遇到问题的第二个循环。它从0到640但我希望像素在到达（x，y）（沿着圆的一个点）时改变颜色，保留该颜色，然后在它们通过后改变回来（x + k）（其中k是一个水平的和弦）。

基本上如果下面是我的圆圈的水平和弦：

_ 黑色 。（x，y） ___ 红色（k像素） _ 。（x + k，y） _ 黑色

reg [8:0] bally;//y coordinate of the center of circle
reg [8:0] rad;//radius 

always @ (posedge clk)
begin
for(VCount=0;VCount<=480;VCount++)
  for(HCount=0;HCount<=640;HCount++)
     if((HCount*HCount>=rad*rad-((VCount-bally)*(VCount-bally)) && HCount*HCount<=((10000-((VCount-bally)*(VCount-bally)))+k)))
        R<=1;
        G<=0;
        B<=0;
     end

我的问题是，我如何根据我已经拥有的变量在我的if条件中表示k？我意识到这可能不是一个verilog问题，但可能是我在基本三角测量法上失败但我的思想确实在此被阻止了。并且，如果我在试图制作这个圈子时非常偏离（代码方面，逻辑方面，合成方式），请告诉我。任何帮助将不胜感激。

Answer 1

我不确定嵌套for循环的行为是否与您认为的一样，至少对于合成设计而言。

我的建议是不要根据其参数方程生成圆，这是我认为你想要做的。相反，如果圆总是相同的（即它的半径始终为100像素或更小），则预生成圆的位图并将其作为大型精灵存储在FPGA（Block RAM）内存中。它不会占用你太多的空间。精灵中的0位将翻译为“透明”，而1位则表示使用与精灵相关的颜色（圆圈）绘制此点。

这样，用于绘制屏幕的代码（实际上是屏幕的活动部分）将是这样的：

`define SPRLEN 256  // how many pixels in width and heigh the sprite will have.
`define SPRITECOLOR 3'b100;  // RED ball. (RGB, 1-bit per channel)
`define BGCOLOR 3'010;       // GREEN background

reg ballsprite[0:`SPRLEN*`SPRLEN-1]; // A matrix to hold your sprite.
reg [9:0] hcont, vcont; // horizontal and vertical counters for scanning a VGA picture
reg [8:0] ballx, bally; //coordinates of the left-top corner of the ball sprite
reg [7:0] coorx,coory;  //X,Y coordinates of the current sprite position to draw

initial begin  // read your sprite definition into memory. FPGA synthetizable.
  $readmemb ("mysprite.bin", ballsprite);
end

// process to obtain relative coordinates of the current screen position within the sprite 
always @* begin
  coorx = hcont+1-ballx;
  coory = vcont+1-bally;
end

// process to get the next dot from the sprite. We begin at ballx-1,bally-1 because
// there's one clock delay in getting the current sprite dot value.
always @(posedge clk) begin
  if (hcont>=ballx-1 && hcont<=ballx-1+`SPRLEN && vcont>=bally-1 && vcont<=bally-1+`SPRLEN)
    dot_from_ball <= ballsprite[{coory,coorx}];  // i.e. coory*256+coorx
  else
    dot_from_ball <= 1'b0;  // if scan trace is not under the boundaries of the sprite,
                            // then it's transparent color
end

// multiplexer to actually put an RGB value on screen
always @* begin
  if (hcont>=0 && hcont<640 && vcont>=0 && vcont<480) begin
    if (dot_from_ball)
      {R,G,B} = `SPRITECOLOR;
    else
      {R,G,B} = `BGCOLOR;
  end
  else
    {R,G,B} = 3'b000;  //if not into active area, mute RGB
end

您可以为hcont和vcont生成正确的值，并根据这些计数器何时达到某些值来推断同步信号。

前段时间，我做了类似的事情：将一个移动的精灵画入VGA屏幕。我是用Handel C做的，但逻辑是一样的。你可以在这里看到它： http://www.youtube.com/watch?v=wgDSzC-vGZ0

Answer 2

你不想要那样的循环。如果要动态生成圆（而不是使用位图），请在单独的进程（always块）中跟踪当前坐标。每个始终块将在VGA时钟的每个刻度线上运行，因此每次块执行时都会有一个新的像素位置。

然后有另一个always块，它查看那些x和y坐标并确定当前点是否在圆圈中。根据该决定，您可以选择前景色或背景色。同样，这对每个像素按顺序运行一次。

棘手的部分是决定当前点是否在圈内。

如果这看起来有点难以开始，请绘制一个正方形，因为方程非常简单。一旦你了解它并确切地了解它是如何工作的，为什么它可以工作，你可以毕业到圆圈（以及其他参数化定义的形状）。要查找在运行时渲染这些形状的方法，在扫描图像时，您可能会发现术语“扫描线渲染”或“增量渲染”很有用。

在考虑更多这方面的问题时，不是圆形的标准方程式的情况：

x^2 + y^2 = r^2

可以渲染为不等式以返回圆圈内的点：

x^2 + y^2 < r^2

扩展以允许中心点的变化：

(x-xc)^2 + (y-yc)^2 < r^2

这意味着对于每个像素，您从x和y中减去中心点，将它们平方并与r^2进行比较。如果它小于r ^ 2，则绘制像素。

这在老式FPGA中应该是很多逻辑，但是现在有3个减法器和2个乘法器（或者如果你以像素时钟的倍数运行，你可以分担乘数而牺牲关于输入的多路复用器）

如何在verilog中填写FPGA生成的圆圈以进行合成和VGA输出？

2 个答案: