1. Descargue la siguiente plantilla(DE0_NANO_TFT_PSP.zip) y descomprimala en una ruta sin espacios y corta.
2. Revise las conexiones del pinout y haga las respectivas conexiones de la pantalla con la DE0-NANO.
   1. Ver LCD Datasheet.
   2. Ver Pinout.
3. Ahora abra el proyecto Quartus y abra Qsys(Seleccione system.qsys).
4. Una vez en Qsys, agregue el modulo llamado "Frame Reader" y configure de la siguiente manera: 
1. El Frame Reader, leerá directamente de la RAM una sección de memoria con las características que están en el recuadro
   
   
5. Ahora conecte el Frame reader de la siguiente manera: 
   
6. Ahora agregue el modulo "Clocked Video Output" y configure de la siguiente forma:
   
    
   
   
7. La razon por la cual se configura el "Clocked Video Output" de esta manera usted la puede encontrar en las paginas  63 y pagina 65 del datasheet.
8. Ahora conecte el modulo "Clocked Video Output" de la siguiente forma:

   
9. Ahora se debe hacer un pequeño calculo matemático para seleccionar desde antes donde queremos guardar nuestro Frame de video, si queremos que no vaya a ver problemas con la memoria de heap o stack del sistema. El calculo es el siguiente, si queremos un frame de 480x272 que es la resolución que se quiere alcanzar en la pantalla, necesitamos saber ¿Cuanto espacio gasta esto en bytes?, lo cual se puede encontrar multplicando 480x272x4, donde el 4 significa que por cada pixel se gastaran 4 Bytes por color(un int).
   480x272x4=522240 Bytes=0x7f800 Bytes ==> si se quiere 1 Frame.
   480x272x4x2=1044480 Bytes=0xff000 Bytes==> si se quiere 2 Frame.
   En nuestro diseño dejaremos 2 Frames entonces necesitamos dejar un espacio destinado a Video del tamaño de 480x272x4x2=1044480 Bytes=0xff000 Bytes
10. Ahora en el Qsys abra las opciones de la CPU y modifique "Exception Vector Offset" con el valor de 0xff000 + 0x20, los 32 Bytes de mas es por estandar que
    deben ser agregados al Exception Vector.
    

    

    
    Esto se hace para que el procesador se limite a trabajar desde este punto de partida, y no existan problemas de tener Video donde no debemos tenerlo.
    

    
11. Ahora guarde los cambios y oprima en "Generate".
12. En el Modulo Top de Quartus usted tiene instanciado en el Nios lo siguiente(Donde TFT_DCLK, proviene de un PLL y transporta un reloj de 9 MHz segun las  paginas 63 y pagina 65 del HX8257.pdf): 

    

1. Abra el Nios II Software Build y cree un nuevo proyecto(Nios II Application and BSP from Template) llamado "video_test".
2. Descargue el siguiente archivo.zip(video_test.zip) y copie en el proyecto "video_test" los archivos que hay en el.
3. Ahora haga "Clean Project" tanto de la carpeta de aplicación como de la de BSP.
4. Genere el BSP.
5. Build Project.
6. Luego corra el proyecto con "Run As->Nios II Hardware"
7. Una vez programe deberá tener sobre su pantalla la siguiente figura.
   
   
8. Usted puede quitar el comentario de la linea 15 para tener Double Frame(Mientras dibuja en un frame muestra el otro).
9. Si se da cuenta en la lineas 11 y 12 puede ver la ubicación en memoria de los Frames de 480x272 en la SDRAM.
10. Para aumentar la velocidad de dibujo puede cambiar el Nios II a Fast o podría hacer acceleración por HW.

wire [20:0]touch_to_nios={~TFT_ADC_PENIRQ_N,real_x[9:0],real_y[9:0]};​

//
system u0 (
        .clk_clk              (sys_clk),              //           clk.clk
        .reset_reset_n        (reset_n),        //         reset.reset_n
		  .clk_io_clk                  (io_clk),                  //               clk_io.clk
        .reset_io_reset_n            (reset_n),   

			//EPCS		
        .epcs_sdo             (EPCS_ASDO),             //          epcs.sdo
        .epcs_data0           (EPCS_DATA0),           //              .data0
        .epcs_dclk            (EPCS_DCLK),            //              .dclk
        .epcs_sce             (EPCS_NCSO),             //              .sce
	
			//SDRAM
        .sdram_dqm            (DRAM_DQM),            //         sdram.dqm
        .sdram_ras_n          (DRAM_RAS_N),          //              .ras_n
        .sdram_cs_n           (DRAM_CS_N),           //              .cs_n
        .sdram_we_n           (DRAM_WE_N),           //              .we_n
        .sdram_dq             (DRAM_DQ),             //              .dq
        .sdram_cke            (DRAM_CKE),            //              .cke
        .sdram_addr           (DRAM_ADDR),           //              .addr
        .sdram_ba             (DRAM_BA),             //              .ba
        .sdram_cas_n          (DRAM_CAS_N),          //              .cas_n
		  
		  //Touch Screen
		  .touch_screen_export  (touch_to_nios[20:0]));
 

/*
 * TOUCH_EVENT.c
 *
 *  Created on: 1/04/2014
 *      Author: Holguer A. Becerra
 *      Adrizcorp@gmail.com
 */


#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  // usleep (unix standard?)
#include "io.h" // I/O access
#include "system.h" // HAL system

#include "./touch_driver/TOUCH_EVENT.h"


int main(){


	// init Touch
	int result;
	int event=0;
	int pos_x,pos_y;



	while(1){
		event=event_is_up(&pos_x, &pos_y);
		  if(event==0){
			printf("Evento down x=%d y=%d\n",pos_x,pos_y);
		  }
		  else if(event==1){
			  printf("Evento UP x=%d y=%d\n",pos_x,pos_y);
		  }

		usleep(100000);
	}


	return 0;
}

 

 

 Once you have created the clock and as you have already the video sync verilog file, you can hook them up on the top file of your Quartus project. if you implemented the following example you will see on the TFT screen, a red background with a blue box drawn on the coordinates(x=10,y=55) with a width of 70 pixels, and height of 70 pixels.

//TFT
wire TFT_BACKLIGHT;//PWM
wire TFT_DSIP;
wire TFT_DCLK;
wire TFT_VSYNC;
wire TFT_HSYNC;
wire TFT_DE;
reg [7:0]TFT_RED;
reg [7:0]TFT_GREEN;
reg [7:0]TFT_BLUE;

///VGA
wire [10:0]CounterX;
wire [10:0]CounterY;


//TFT
assign GPIO[4]=TFT_BACKLIGHT;
assign GPIO[29]=TFT_DSIP;
assign GPIO[31]=TFT_DCLK;
assign GPIO[33]=TFT_DE;

assign GPIO[32]=TFT_HSYNC;
assign GPIO[30]=TFT_VSYNC; 

//TFT Colors
assign GPIO[12:5]=TFT_RED[7:0];
assign GPIO[20:13]=TFT_GREEN[7:0];
assign GPIO[28:21]=TFT_BLUE[7:0];


//TFT ON
assign TFT_DSIP=1'b1;
assign TFT_BACKLIGHT=1'b1;

//////////////////PLL VGA /////////////

pll_9MHZ	pll_9MHZ_inst (
	.inclk0 ( CLOCK_50 ),
	.c0 ( TFT_DCLK )// RELOJ 9MHZ
	);


////////////////// SINCRONIZADOR VGA ////////////

mi_vga mi_vga_inst
(
	.clk(TFT_DCLK) ,	// input  clk_sig
	.h_sync(TFT_HSYNC) ,	// output  h_sync_sig
	.v_sync(TFT_VSYNC) ,	// output  v_sync_sig
	.video_on(TFT_DE) ,	// output  video_on_sig
	.pixel_x(CounterX) ,	// output [N-1:0] pixel_x_sig
	.pixel_y(CounterY) 	// output [N-1:0] pixel_y_sig
);


wire square_on= (CounterX > 11'd10) && (CounterX < 11'd80) &&(CounterY > 11'd55) && (CounterY < 11'd125);

/////MUX DE VIDEO ////
always@(negedge TFT_DCLK)
begin 
   if(!TFT_DE)
	begin
	     TFT_RED<=8'h00;
		  TFT_GREEN <=8'd0;
		  TFT_BLUE <=8'd0;
	end
	else
	begin
	     TFT_RED<=8'hFF;
		 TFT_GREEN<=8'h00;
		 TFT_BLUE <=8'h00;
		 if(square_on)
		 begin
			TFT_RED<=8'h00;
		 	TFT_GREEN<=8'h00;
			TFT_BLUE <=8'hFF;
		 end
   	end
end

GUI on TFT using Only Verilog

So let's say now you wanted to implement a GUI using only Verilog, and taking advantage that you have access to a touch screen as well. Imagine you need to create a GUI of three buttons, which we could simply describe as boxes, as it is shown in the following image.

Once you have drawn these 3 boxes on the screen, you could now bind them to a touch screen action, using the stand alone touch screen module given in the section stand alone touch screen

after instantiating the touch screen verilog module on your top module, you can use "real_x, and real_y" to know the position where the screen is being touched, and the PENIRQ to determine if the screen is pressed. The above instantiation, has a new output named "PEN_DOWN", which is simply a delayed or anti bouncer representation of TFT_ADC_PENIRQ_N, which is useful to avoid bouncing.

You can download this modified touched driver here touch.v

To correlate the position of the touchscreen and the drawn boxes, you can simple add the condition using the buses "real_x, and real_y" in the following way

wire box_on= (CounterX > 11'd300) && (CounterX < 11'd400) &&(CounterY > 11'd100) && (CounterY < 11'd200);
wire box_on1= (CounterX > 11'd0) && (CounterX < 11'd100) &&(CounterY > 11'd0) && (CounterY < 11'd80);
wire box_on2= (CounterX > 11'd150) && (CounterX < 11'd250) &&(CounterY > 11'd50) && (CounterY < 11'd100);

wire box_oprimido=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd300) & (real_x[31:0]<11'd400) &   (real_y[31:0]>11'd100) & (real_y[31:0]<11'd200));
wire [23:0]color_box=box_oprimido?24'h00ff00:24'h0000ff;

wire box_oprimido_1=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd0) & (real_x[31:0]<11'd100) &   (real_y[31:0]>11'd0)   & (real_y[31:0]<11'd80));
wire [23:0]color_box_1=box_oprimido_1?24'h0000ff:24'h00ff00;

wire box_oprimido_2=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd150) & (real_x[31:0]<11'd250) & (real_y[31:0]>11'd50)  & (real_y[31:0]<11'd100));
wire [23:0]color_box_2=box_oprimido_2?24'h000000:24'hf00ff0;

So the wire "box_oprimido" carries the condition if the touchscreen is being pressed, the real_x is greater than the position 300 and less than 400, and the real_y is greater than the position 100 and less than 200, this wire will be set to 1. So for our logic this means that the "box_on" has been pressed by the user.

You can also use this wire to act  the input of a color multiplexer, so if you want to change the color of the box when you press the button, you can.

Here the modified code to make this example work.

Note: You need to add to the PLL a clock of 2KHz to make sure the touch screen driver works accordingly for the antibouncer(PEN_DOWN)

//TOUCHSCREEN 
wire TFT_ADC_BUSY;
wire TFT_ADC_PENIRQ_N;
wire TFT_ADC_DOUT;
wire TFT_ADC_DIN;
wire TFT_ADC_DCLK;
wire TFT_ADC_CS_N;


wire [31:0]  real_x; 
wire [31:0]  real_y;

wire PEN_DOWN;


//TFT
wire TFT_BACKLIGHT;//PWM
wire TFT_DSIP;
wire TFT_DCLK;
wire TFT_VSYNC;
wire TFT_HSYNC;
wire TFT_DE;
reg [7:0]TFT_RED;
reg [7:0]TFT_GREEN;
reg [7:0]TFT_BLUE;

///VGA
wire [10:0]CounterX;
wire [10:0]CounterY;


//TOUCHSCREEN
assign TFT_ADC_PENIRQ_N=GPIO_IN[0];
assign TFT_ADC_BUSY=GPIO_IN[1];
assign TFT_ADC_DOUT=GPIO[0] ;
assign GPIO[1]=TFT_ADC_DIN;
assign GPIO[2]=TFT_ADC_DCLK;		
assign GPIO[3]=TFT_ADC_CS_N;

//TFT
assign GPIO[4]=TFT_BACKLIGHT;
assign GPIO[29]=TFT_DSIP;
assign GPIO[31]=TFT_DCLK;
assign GPIO[33]=TFT_DE;

assign GPIO[32]=TFT_HSYNC;
assign GPIO[30]=TFT_VSYNC; 

//TFT Colors
assign GPIO[12:5]=TFT_RED[7:0];
assign GPIO[20:13]=TFT_GREEN[7:0];
assign GPIO[28:21]=TFT_BLUE[7:0];


//TFT ON
assign TFT_DSIP=1'b1;
assign TFT_BACKLIGHT=1'b1;

wire reset_n=1'b1;

//////////////////PLL VGA /////////////

pll_9MHZ	pll_9MHZ_inst (
	.inclk0 ( CLOCK_50 ),
	.c0 ( TFT_DCLK ),// RELOJ 9MHZ
	.c1(CLK_2KHz) //anti bouncer clock
	);


////////////////// SINCRONIZADOR VGA ////////////

mi_vga mi_vga_inst
(
	.clk(TFT_DCLK) ,	// input  clk_sig
	.h_sync(TFT_HSYNC) ,	// output  h_sync_sig
	.v_sync(TFT_VSYNC) ,	// output  v_sync_sig
	.video_on(TFT_DE) ,	// output  video_on_sig
	.pixel_x(CounterX) ,	// output [N-1:0] pixel_x_sig
	.pixel_y(CounterY) 	// output [N-1:0] pixel_y_sig
);

///////////////// TOUCH ///////////////////

touch touch_inst
(
	.CLOCK_50(CLOCK_50) ,	// input  CLOCK_50_sig
	.reset_n(reset_n) ,	// input  reset_n_sig
	.TFT_ADC_DIN(TFT_ADC_DIN) ,	// output  TFT_ADC_DIN_sig
	.TFT_ADC_DCLK(TFT_ADC_DCLK) ,	// output  TFT_ADC_DCLK_sig
	.TFT_ADC_CS_N(TFT_ADC_CS_N) ,	// output  TFT_ADC_CS_N_sig
	.TFT_ADC_DOUT(TFT_ADC_DOUT) ,	// input  TFT_ADC_DOUT_sig
	.TFT_ADC_BUSY(TFT_ADC_BUSY) ,	// input  TFT_ADC_BUSY_sig
	.TFT_ADC_PENIRQ_N(TFT_ADC_PENIRQ_N) ,	// input  TFT_ADC_PENIRQ_N_sig
	.real_x(real_x) ,	// output [31:0] real_x_sig
	.real_y(real_y) ,	// output [31:0] real_y_sig
	.CLK_2KHz(CLK_2KHz) ,	// input  CLK_2KHz_sig
	.PEN_DOWN(PEN_DOWN) 	// output  PEN_DOWN_sig
);

assign LED[0]=TFT_ADC_PENIRQ_N;
assign LED[1]=PEN_DOWN;


/// GUI logic
wire box_on= (CounterX > 11'd300) && (CounterX < 11'd400) &&(CounterY > 11'd100) && (CounterY < 11'd200);
wire box_on1= (CounterX > 11'd0) && (CounterX < 11'd100) &&(CounterY > 11'd0) && (CounterY < 11'd80);
wire box_on2= (CounterX > 11'd150) && (CounterX < 11'd250) &&(CounterY > 11'd50) && (CounterY < 11'd100);

wire box_oprimido=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd300) & (real_x[31:0]<11'd400) &   (real_y[31:0]>11'd100) & (real_y[31:0]<11'd200));
wire [23:0]color_box=box_oprimido?24'h00ff00:24'h0000ff;

wire box_oprimido_1=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd0) & (real_x[31:0]<11'd100) &   (real_y[31:0]>11'd0)   & (real_y[31:0]<11'd80));
wire [23:0]color_box_1=box_oprimido_1?24'h0000ff:24'h00ff00;

wire box_oprimido_2=((PEN_DOWN==1'b0) & (real_x[31:0]>11'd150) & (real_x[31:0]<11'd250) & (real_y[31:0]>11'd50)  & (real_y[31:0]<11'd100));
wire [23:0]color_box_2=box_oprimido_2?24'h000000:24'hf00ff0;

/////MUX DE VIDEO ////
always@(negedge TFT_DCLK)
begin 
   if(!TFT_DE)
	begin
	     TFT_RED[7:0]<=8'h00;
		 TFT_GREEN[7:0] <=8'd0;
		 TFT_BLUE[7:0] <=8'd0;
	end
	else
	begin
	     {TFT_RED[7:0],TFT_GREEN[7:0],TFT_BLUE[7:0]}<={8'hFF,8'h00,8'h00};
		 if(box_on)
		 begin
			{TFT_RED[7:0],TFT_GREEN[7:0],TFT_BLUE[7:0]}<=color_box[23:0];
		 end
		 else if(box_on1)
		 begin
			{TFT_RED[7:0],TFT_GREEN[7:0],TFT_BLUE[7:0]}<=color_box_1[23:0];
		 end
		 else if(box_on2)
		 begin
			{TFT_RED[7:0],TFT_GREEN[7:0],TFT_BLUE[7:0]}<=color_box_2[23:0];
		 end
   	end
end

 Then the results will be what is shown in the video below

You can download the template or example if you want from here: DE0_NANO_TFT_GUI_VERILOG.qar

• Test Video+Touch(.sof)  & Pinout.

• Test Video With PCEngine(.sof) & Pinout(GPIO_1[27]=AUDIO_L; assign GPIO_1[29]=AUDIO_R).
• Utilizando el control panel de la DE0-NANO(DE0_Nano_ControlPanel_V1.4.0.zip), programe la EPCS desde la posición 0x7d000 con el archivo siguiente(.pce): JackieChan.pce
  
  • Open Control panel, once opened, click on Memory, then on Memory type list select "EPCS", select the check "File Length", on the address of section Sequential Write  type "07d000" and then click on the button write file to memory.
    
  • Select the file  JackieChan.pce, and OK.
    
  • Then wait until the EPCS is written.
    
    
    
    
  • Note: if it does not let you write, first click on Erase "Chip Erase (70 sec)"
• Luego programe el .sof, ponga los SW[3:1] en la posición 3'b011 y oprima el KEY[0] para ver en funcionamiento el juego sobre su pantalla.