作者：ALINX

* 本原創教程由芯驛電子科技（上海）有限公司（ALINX）創作，版權歸本公司所有，如需轉載，需授權并注明出處。

適用于板卡型號：
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

實驗Vivado工程為“hdmi_char”。

在HDMI輸出實驗中講解了HDMI顯示原理和顯示方式，本實驗介紹如何使用FPGA實現字符顯示，通過這個實驗更加深入的了解HDMI的顯示方式。

1. 實驗原理
實驗通過字符轉換工具將字符轉換為16進制coe文件存放到單端口的ROM IP 核中，再從ROM 中把轉換后的數據讀取出來顯示到HDMI上。

2.程序設計
字符顯示例程是在HDMI顯示的基礎上增加了一個osd_display的模塊，“osd_display”模塊是用來讀取存儲在Rom ip核里轉換后的字符信息，并在指定區域顯示。程序框圖如下圖所示：

2.1 在“timing_gen_xy”模塊是根據HDMI時序標準定義了“x_cnt”和“y_cnt”兩個計數器并由這兩個計數器產生了HDMI顯示的“x”坐標和“y”坐標。程序中用“vs_edge”和“de_falling”分別表示場同步開始信號和數據有效結束信號。其原理如下圖所示：

timing_gen_xy模塊端口

2.2 下面介紹如何存儲文字信息的ROMIP，首先需要生成能夠被XILINX FPGA識別的.coe文件。

首先在工程文件夾下找到“FPGA字模提取”工具。

雙擊.exe文件打開工具

在提取工具的“字符輸入”框中輸入需要顯示的字符，字體和字符高度可以自定義選擇。設置完成后點擊“轉換”按鈕，在界面左下角可以看到轉換后的字符點陣大小，點陣的寬和高在程序中是需要用到

點陣的寬和高這里位144x32,需要跟osd_display程序中定義的一致：

點擊“保存”按鈕，將文件保存到本例程源文件目錄下，需要注意的是在保存類型下應該選擇Xilinx（*.coe）,點擊“保存”按鈕。

找到生成的.coe文件打開后可以看到如下：

調用單端口Rom IP核的過程在前面ROM的使用中已經介紹過，設置為Single Port ROM

在PortA Options欄中設置如下：

按如下圖添加osd.coe文件（找到前面生成的coe文件），完成后點擊“OK”按鈕：

2.3 osd_display模塊包含timing_gen_xy 模塊和osd_rom模塊。osd_rom里存儲的字符數據，如果數據為1，OSD的區域顯示ROM中的前景紅色（顯示ALINX芯驛），如果數據是0，OSD的區域顯示數據為背景色（彩條）。

設置區域有效信號，也就是字符顯示在此區域中，起始坐標設置成（9，9），區域大小可以根據字符生成工具設置的區域設置。

在ROM的讀地址部分可能很多人不理解，為什么是[15:3]，也就是八個時鐘周期才讀出一個數據，這是因為字符的一個點只表示1bit，而ROM的存儲數據寬度是8位，因此需要八個周期取出一個數據，并比較每個bit位的值，將字符一個點轉換成圖像上的一個像素。

3.實驗現象
連接好開發板和顯示器，連接方式參考《HDMI輸出實驗》教程，需要注意，開發板的各個連接器不要帶電熱插拔，下載好實驗程序，可以看到顯示器顯示以彩條為背景的字符。開發板作為HDMI輸出設備，只能通過HDMI顯示設備來顯示，不要試圖通過筆記本電腦的HDMI接口來顯示，因為筆記本也是輸出設備。

默認字符顯示的位置在坐標為（9，9），另外用戶可以修改下面的pos_y和pos_x的判斷條件將字符顯示在顯示屏的任意位置：