基于FPGA的VGA显示贪吃蛇课程设计论文

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1、EDA技术接口实验设计报告题目：基于FPGA的贪吃蛇游戏设计院（系）：电子工程与自动化学院专业：控制工程学生姓名：学号：同作者：指导教师：职称：题目类型：理论研究实验研究ü工程设计工程技术研究软件开发2013年5月20日III摘要本次课程设计介绍了用FPGA来驱动VGA显示贪吃蛇游戏的具体实现方法。贪吃蛇的游戏规则是玩家使用方向键操控一条长长的蛇不断吞下苹果，同时蛇身随着吞下的苹果不断变长，当蛇头撞到蛇身或障壁时游戏结束。本课程设计采用VerilogHDL语言编写，涉及到锁相环，VGA显示，状态机等相关知识。关键词：FPGAVGA贪吃蛇VerilogH

2、DLIIIAbstractThiscourseisdesignedtodrivetheintroductionofVGAdisplaywithFPGASnakegamespecificmethod.Snakerulesofthegameistheplayertousethearrowkeystocontrolalongsnakecontinuedtoswallowapples,applewhilesnakeswallowconstantlychangingaslongassnakeheadshitthesnakeorthebarrierwhentheg

3、ameisover.ThiscourseisdesignedusingVerilogHDLlanguage,relatedtothephase-lockedloop,VGAdisplay,thestatemachineandotherrelatedknowledge.Keywords:FPGAVGASnakeGameVerilogHDLIII目录摘要IABSTRACTII1FPGA/CPLD概述12系统分析与总体方案22.1系统分析23硬件电路设计33.1系统电路设计33.2Pll设计33.3游戏控制模块设计43.4苹果产生模块设计63.5贪吃蛇控制模

4、块设计73.6VGA控制模块设计113.7键盘扫描模块设计143.8顶层设计144软件调试结果195总结及致谢20参考文献21III1FPGA/CPLD概述FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD（复杂可编程逻辑器件）都是可编程逻辑器件，他们是在PAL,GAL等逻辑器件的基础上发展起来的。同以往的PAL,GAL相比较FPGA/CPLD的规模比较大，它可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的FPGA/CPLD上就是一个子系统部件。这种芯片收到世界范围内电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。比较典型的就是Altera公司和Xilinx公司的CPLD器件系列

5、和FPGA器件系列，他们开发较早，占用了较大的PLD市场。FPGA/CPLD芯片都是特殊的ASIC芯片，除了具有ASIC的特点外，还具有以下几个优点：随着VLSI(超大集成电路)工艺的不断提高单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，FPGA/CPLD芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达上百万门，它所实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成，即片上系统SOC。FPGA/CPLD芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，不需要设计人员承担芯片风险和费用，设计人员只需在自己的实验室就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。所以，FPGA/CPLD的资

6、金投入就少，减少了潜在的花费。用户可以反复的编程，擦除，使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件就可实现不同的功能。FPGA/CPLD软件包中有各种输入工具和仿真工具，及版图设计工具和编程器等全线产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入，编译，优化，仿真，直至最后芯片的制作。当电路有少量的改动，更能显示FPGA/CPLD的优势。172系统分析与总体方案2.1系统分析贪吃蛇是经典小游戏，本设计采用VGA显示的方式将游戏展现出来。游戏中玩家通过四个按键控制蛇的身体上下左右移动来吃屏幕中出现的苹果，苹果是随机出现的。当蛇吃的一个苹果时，蛇身体变长一

7、个单位同时会有另一个苹果出现。如果蛇头撞墙或者撞到自己身体，则游戏失败。所要设计的贪吃蛇游戏基于CycloneIII系列EP3C5E114C8N的FPGA芯片为硬件，采用VerilogHDL语言编写程序。在本设计中，有个6按键，分别是上、下、左、右、复位和游戏开始按键。它们都是输入信号，输出是VGA，在电脑屏幕实现VGA显示汉字，游戏画面。。其系统设计结构框图如2.1所示。图2.1贪吃蛇游戏系统设计结构框图173硬件电路设计3.1系统电路设计硬件电路设计包括6个模块，它们分别是：U1：Pll用于将输入的20晶振倍频为50M供其他模块使用，U2：Game

8、_Ctrl_Unit控制游戏的四种状态之间的转换,U3:Snake_Eatting_Apple