quartus实现vga灰度转换

在 Quartus 中实现 VGA 灰度转换需要以下步骤：

1. 设计 VGA 控制器，包括时序和分辨率等参数。
2. 读取灰度图像数据，可以使用 ROM 存储灰度图像数据。
3. 将灰度值转换为 VGA 显示的颜色值，可以使用 LUT 实现。
4. 将颜色值通过 VGA 控制器输出到显示器。

下面是一个简单的例子，实现将灰度图像转换为黑白图像并通过 VGA 输出：

1. 设计 VGA 控制器：

module vga_controller(
    input clk,
    input rst,
    output reg hsync,
    output reg vsync,
    output reg [10:0] row,
    output reg [10:0] col,
    output reg [3:0] color
);

    parameter H_RES = 640; // 水平分辨率
    parameter V_RES = 480; // 垂直分辨率
    
    reg [11:0] h_cnt = 0;
    reg [10:0] v_cnt = 0;
    
    parameter H_FP = 16; // 水平前肩
    parameter H_SYNC = 96; // 水平同步
    parameter H_BP = 48; // 水平后肩
    parameter V_FP = 10; // 垂直前肩
    parameter V_SYNC = 2; // 垂直同步
    parameter V_BP = 33; // 垂直后肩
    
    always @(posedge clk or negedge rst) begin
        if(!rst) begin
            h_cnt <= 0;
            v_cnt <= 0;
            hsync <= 0;
            vsync <= 0;
            row <= 0;
            col <= 0;
        end else if(h_cnt == 0) begin
            hsync <= 1;
            color <= 4'b0000; // 黑色
        end else if(h_cnt == H_SYNC) begin
            hsync <= 0;
        end else if(h_cnt == H_FP + H_SYNC + H_BP - 1) begin
            h_cnt <= 0;
            col <= col + 1;
            if(col == H_RES - 1) begin
                col <= 0;
                row <= row + 1;
                if(row == V_RES - 1) begin
                    row <= 0;
                    vsync <= 1;
                end
            end
        end else begin
            h_cnt <= h_cnt + 1;
        end
        
        if(v_cnt == 0) begin
            vsync <= 1;
        end else if(v_cnt == V_SYNC) begin
            vsync <= 0;
        end else if(v_cnt == V_FP + V_SYNC + V_BP - 1) begin
            v_cnt <= 0;
            vsync <= 0;
        end else begin
            v_cnt <= v_cnt + 1;
        end
    end
endmodule

2. 设计 ROM 存储灰度图像数据：

module gray_image_rom(
    input [10:0] addr,
    output [7:0] data
);

    reg [7:0] depth = 8; // 灰度深度
    reg [7:0] image [639:0][479:0]; // 图像数据
    
    initial begin
        // 读取灰度图像数据
        $readmemh("gray_image.txt", image);
    end
    
    assign data = image[addr[9:0]][addr[10:0]];
endmodule

3. 设计 LUT 实现灰度值到颜色值的转换：

module gray2bw_lut(
    input [7:0] gray,
    output [3:0] bw
);

    always @(*) begin
        if(gray < 128) begin
            bw = 4'b0001; // 白色
        end else begin
            bw = 4'b0000; // 黑色
        end
    end
endmodule

4. 最后将 VGA 控制器、ROM 和 LUT 连接起来：

module vga_gray2bw(
    input clk,
    input rst,
    output reg hsync,
    output reg vsync,
    output reg [10:0] row,
    output reg [10:0] col,
    output reg [3:0] color
);

    wire [7:0] gray;
    wire [3:0] bw;
    
    vga_controller vga(
        .clk(clk),
        .rst(rst),
        .hsync(hsync),
        .vsync(vsync),
        .row(row),
        .col(col),
        .color(color)
    );
    
    gray_image_rom rom(
        .addr({col, row}),
        .data(gray)
    );
    
    gray2bw_lut lut(
        .gray(gray),
        .bw(bw)
    );
    
    assign color = bw;
    
endmodule

这样就完成了将灰度图像转换为黑白图像并通过 VGA 输出的设计。