芯耀
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名称：SD卡读取BMP图片并显示设计Verilog代码Quartus AX301开发板
软件：Quartus
语言：Verilog
代码功能：
在前面的实验中我们在 VGA、LCD 上显示的是彩条，是 FPGA 内部产生的数据，本实验将彩条替换为 SD 内的 BMP 图片数据，但是 SD 卡读取速度远远不能满足显示速度的要求，只能先写入外部高速 RAM，再读出后给视频时序模块显示。
FPGA代码Verilog/VHDL代码资源下载：www.hdlcode.com
本代码已在AX301开发板验证，AX301开发板如下，其他开发板可以修改管脚适配：
设计文档：
SD 卡读取 BMP 图片显示例程
1 实验简介
在前面的实验中我们练习了 SD 卡读写，VGA 视频显示等例程，本实验将 SD 卡里的 BMP 图片读出，写入到外部存储器，再通过 VGA、LCD 等显示。
本实验如果通过液晶屏显示，需要有液晶屏模块。
2 实验原理
在前面的实验中我们在 VGA、LCD 上显示的是彩条，是 FPGA 内部产生的数据，本实验将彩条替换为 SD 内的 BMP 图片数据，但是 SD 卡读取速度远远不能满足显示速度的要求，只能先写入外部高速 RAM，再读出后给视频时序模块显示。
2.1 BMP 图片格式
本实验直接在 SD 卡中搜索 BMP 文件，假设每个文件都是从 SD 的某个扇区第一个字节开始，根据 BMP 文件头的特征找到 BMP。
BMP（全称 Bitmap）是 Windows 操作系统中的标准图像文件格式，可以分成两类：设备相关位图（DDB）和设备无关位图（DIB），使用非常广。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP 文件所占用的空间很大。BMP 文件的图像深度可选 1bit、4bit、8bit 及 24bit。BMP 文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。由于 BMP 文件格式是 Windows 环境中交换与图有关的数据的一种标准，因此在 Windows 环境中运行的图形图像软件都支持 BMP 图像格式。
对于程序设计来说最重要的是找到 BMP 文件头，BMP 图像文件头格式如下：
1）1-2：(这里的数字代表的是字节，下同）图像文件头。0x4d42=’BM’，表示是 Windows支持的 BMP 格式。(注意：查 ascii 表 B 0x42,M 0x4d,bfType 为两个字节，B 为 low 字节，M 为 high 字节所以 bfType=0x4D42，而不是 0x424D，请注意)
2）3-6：整个文件大小。4690 0000，为 00009046h=36934。
3）7-8：保留，必须设置为 0。
4）9-10：保留，必须设置为 0。
5）11-14：从文件开始到位图数据之间的偏移量(14+40+4*（2^biBitCount）)(在有颜色板的情 况下)。4600 0000，为 00000046h=70，上面的文件头就是 35 字=70 字节。
6）15-18：位图图信息头长度。
7) 19-22：位图宽度，以像素为单位。8000 0000，为 00000080h=128。
8）23-26：位图高度，以像素为单位。9000 0000，为 00000090h=144。
9）27-28：位图的位面数，该值总是 1。0100，为 0001h=1。
10）29-30：每个像素的位数。有 1（单色），4（16 色），8（256 色），16（64K 色，高彩 色），24（16M 色，真彩色），32（4096M 色，增强型真彩色）。1000 为 0010h=16。
11）31-34：压缩说明：有 0（不压缩），1（RLE 8，8 位 RLE 压缩），2（RLE 4，4 位 RLE 压 缩，3（Bitfields，位域存放）。
12）35-38：用字节数表示的位图数据的大小，该数必须是 4 的倍数，数值上等于:一行所占 的字节数×位图高度。0090 0000 为 00009000h=80×90×2h=36864。假设位图是 24 位,宽为 41，高 为 30，则数值= (biWidth*biBitCount+31)/32*4*biHeight,即=(41*24+31)/32*4*30=3720
13）39-42：用象素/米表示的水平分辨率。A00F 0000 为 0000 0FA0h=4000。
14）43-46：用象素/米表示的垂直分辨率。A00F 0000 为 0000 0FA0h=4000。
15）47-50：位图使用的颜色索引数。设为 0 的话，则说明使用所有调色板项。
16）51-54：对图象显示有重要影响的颜色索引的数目。如果是 0，表示都重要。
本实验使用不压缩，24（16M 色，真彩色）的BMP 图片，文件头大小是54 个字节，前两个字节为“BM”，紧接着4 个字节是文件大小，19-22 字节为图片宽度，这些信息是程序设计中要 使用的重要信息。
3 程序设计
由于 SD 卡读写实验，VGA、LCD 显示实验种我们已经练习过 SD 卡和视频相关知识，这里不 再讲解。
本实验的重点模块是 BMP 图片读取模块 bmp_read，bmp_read 模块完成 SD 卡中读取一个扇 区的数据，然后和 BMP 的文件头对比，如果前 2 个字节等于“BM”，然后再找到 19-22 字节， 对比图片的宽度和输入要求的宽度是否一致，如果一致就认为找到一张 BMP 图片，读取出来，去 掉前面 54 字节的文件头，写入外部存储器。
bmp_read 状态机如下所示，有搜索命令以后，进入搜索状态“S_FIND”,开始不断地读取 SD 卡，找到符合要求的 BMP 图片，找到以后进入“S_READ_WAIT”，判断 FIFO 空间大小，如果 FIFO 空间足够大，进入“S_READ”状态。
bmp_read 模块状态机
|
信号名称 |
方向 |
说明 |
|
clk |
in |
时钟输入 |
|
rst |
in |
异步复位输入，高复位 |
|
ready |
out |
空闲状态指示 |
|
find |
in |
搜索播放请求 |
|
sd_init_done |
in |
sd 卡初始化完成 |
|
state_code |
out |
状态码 0，表示 sd 还在初始化 |
部分代码展示:
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // // // // // Author: meisq // // msq@qq.com // // ALINX(shanghai) Technology Co.,Ltd // // heijin // // WEB: http://www.alinx.cn/ // // BBS: http://www.heijin.org/ // // // ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // // // Copyright (c) 2017,ALINX(shanghai) Technology Co.,Ltd // // All rights reserved // // // // This source file may be used and distributed without restriction provided // // that this copyright statement is not removed from the file and that any // // derivative work contains the original copyright notice and the associated // // disclaimer. // // // //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
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