CASE 02 · FPGA 实物作品

四幅海岸,五首音乐,
在 FPGA 上实时组织音画。

面向海洋展馆的音画展示作品。TF 卡提供图像与音乐,FPGA 完成图像缓存、转场、菜单和实时缩放,经 HDMI 输出画面与声音。

640 × 480 / 60 HzHDMI 输出模式
1× / 2×板端实时中心缩放
4 图 / 5 曲可替换的 TF 卡素材
潮汐作曲家在显示器与 FPGA 开发板上运行的实物照片
真实拍摄的“暮港”场景:显示器、开发板与连接线同框,可看到板端输出的画面。点击查看大图 ↗

先看真实演示与作品海报

潮汐作曲家 · 参赛作品完整演示,约 3 分钟 · 点击播放,支持全屏。单独打开 ↗
潮汐作曲家参赛作品海报
原作品海报:展示主题、实物、设置菜单与板卡。点击看大图 ↗

让海岸的一天,随着音乐呼吸

原海报与演示视频来自同一套参赛材料。视频中能看到板端操作、场景画面、设置菜单、画面参数和实际设备连接。它与后续实时缩放固化版的工程记录分别保留,不把不同版本的材料混成一次测试。

打开原版海报 PDF ↗

从实物认识作品,再沿技术介绍页拆解 TF、SDRAM、像素地址、转场与音频链路。

查看技术架构与创新设计 →

把视频里的细节留下来

从素材到屏幕

  1. 01TF 卡素材

    读取四幅场景与五首音乐。

  2. 02图像缓存

    图像预载至 SDRAM,显示侧读取。

  3. 03板端处理

    缩放读地址、转场遮罩、OSD 与画面调节。

  4. 04HDMI 输出

    画面、音乐、潮汐动效与 LED 反馈。

我参与和推进的部分

我推进的工作

推进功能目标与效果取舍;查看画面和板端反馈,围绕缩放、转场、颜色和可操作性迭代。

AI 辅助的工作

协助 RTL 与构建脚本修改、仿真回归、固化流程和作品材料整理。

工程基础与协作

作品以“奶蛙大队”参赛;基于官方 TF、HDMI、I2S 等示例继续开发。这里按个人参与过程介绍。

一个关键改动:从预制放大图到实时缩放

早期做法

素材卡多准备一张放大图

放大效果跟着图片文件走,换场景还要准备对应素材。

最后采用

显示时改变 SDRAM 读地址

截取原图中央 320 × 240 区域,把每个源像素横向、纵向各读两次,输出 640 × 480。四幅原图共用这一套处理。

缩放状态在转场全遮挡阶段提交,避免切换中间画面暴露。开启 2 倍缩放后,仍可继续手动切图和自动轮播。

实物与交互

把工程做成可以操作的展陈

在按键菜单里切换图片、音乐和转场,调整亮度与对比度;画面参数平滑变化。无操作一段时间后降低亮度。

音频样本同时参与声音输出、潮汐动效与 LED 联动,使观察者能把画面和声音联系起来。

OSD 菜单六种转场音画联动上电启动
HX4S20C FPGA 开发板的真实照片
作品使用的开发板实拍,图中可见按键、指示灯和 HDMI 接口。点击查看大图 ↗

我如何检查结果

行为层

RTL 回归

检查四图缩放控制、轮播、转场、亮度/对比度及待机行为;地址级仿真逐点检查源坐标映射。

实现层

构建与时序报告

最终构建记录的 Setup WNS 为 +0.830 ns,Hold WNS 为 +0.003 ns。它们说明该次工具时序分析结果。

部署层

写入后再读回来

位流已写入 SPI Flash 并回读校验;TF 卡镜像写入后回读哈希与源镜像一致,保留对应日志。

当前阶段

已整理实物演示、代码包、技术报告和海报;本页公开实物图片与经过核对的结果。运行照片证明对应画面能够输出,构建报告和回读记录分别说明实现与写入结果;长期稳定性等指标需要专门测量。

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