FPFA控制電腦VGA螢幕製作乒乓球遊戲(使用VHDL語言1)-靜態顯示

桌上型電腦螢幕這個東西--不作他想，百分之99.9的用途就是接上電腦主機，用以顯示電腦各項資訊的裝置，一般是透過所謂的VGA接頭與主機連接。只是目前的桌上型電腦螢幕大多還沒有觸控功能，所以從資料傳遞的主從關係來說，它只是單方向地接收資料然後加以顯示的輸出裝置。

因此，若可以理解傳送至VGA螢幕的資料格式，就可以用其它的控制裝置來控制VGA螢幕顯示的畫面，這也就是會有這次實驗的動機。再加上小弟最近在玩FPGA的VHDL硬體描述語言，想說就拿這個主題來練練功，增進一下自己的經驗與實力好了，於是在網路上搜集了一些資料後，花了一些時間與準備了一些設施與材料，再辛苦了一段時間，果真完成了乒乓球遊戲的設計！不多說，快來看看怎麼做吧......

實驗一：FPFA控制電腦VGA螢幕製作乒乓球遊戲(1)-靜態顯示

1、功能需求：在VGA螢幕上顯示下圖中的畫面(實驗一的結果)。這是一個靜止的畫面，上下各有一道綠色牆，左右各有一道藍色牆，中間還有4支也是綠色及藍色的BAR，然後一顆紅色的球，背景則是黃色。只是實驗一還不會讓球及BAR移動。

2、電路接線圖：如下圖所示，對電子有點概念的人應該覺得不難。

        2.1電腦螢幕：應隨手可得，只是其VGA接頭為公座(下圖藍色接頭)，若要將中間的接點接上FPGA晶片，則最好買一個母座轉接(下下圖，我花了15元)，只是要自己銲一些線出來(由上方電路圖可知，VGA的第1、2、3腳要接RGB顏色信號，第6、7、8、10腳要接地，第13、14腳分別接水平及垂直同步信號)。

需要自己銲跳線出來！

       2.2FPGA晶片：我用的核心板是ALTERA的EP3C16Q240這顆晶片，因為是用廠商做好的開發平台(一整個鋁箱)，它搭配的系統時脈為50MHz，重置開關等輸入裝置都已內建好，所以不用外接太多的東西，而且開發平台上還附有一塊小麵包板，方便我們外接VGA螢幕，算是非常方便。整個接線實體照片圖如下圖所示。

3、系統程式架構：VHDL硬體描述語言的程式架構如下圖所示：

4、程式下載：[下列三支程式放至同一專案內]
      4.1 vga_pingpong_game.vhd  [主程式：請以此名稱當成專案名稱]
      4.2 vga_control.vhd  [元件程式：主要是控制螢幕顯示功能]
      4.3 pingpong_game_control.vhd [元件程式：主要是控制各物件的位置及遊戲功能]

5、誌謝。以上程式修改自下列網址搜尋到的資料，感謝無遠弗界的網路世界及不藏私的神人。

        ece-research.unm.edu/jimp/vhdl_fpgas/slides/VGA.pdf