NTSC和PAL制同步信号模拟输出

原由：由于我想输出一个NTSC制和PAL制的同步黑场，只需要输出同步信号，之后输出rgb信号给ADV（7123）后输出到显示屏。下面是我的心路历程和知识总结

一、了解NTSC和PAL

• PAL：电视标准，每秒25帧，电视扫描线为625线，奇场在前，偶场在后，标准的数字化PAL电视标准分辨率为720*576, 24比特的色彩位深，画面的宽高比为4：3, PAL制电视的供电频率为50Hz，场频为每秒50场，帧频为每秒25帧，扫描线为625行。
• NTSC：电视的供电频率为60Hz，场频为每秒60场，帧频为每秒30帧，扫描线为525行，图像信号带宽为6.2MHz。采用NTSC制的国家美国、日本等国家

当然若没有任何知识储备，这两段话很难理解，不过这里不做过多的解释，网络上的详解有很多，大家可以自行查看，也可以查看下面是我推荐的比较详细易懂的文章。

PAL与NTSC制式的详解

二、NTSC和PAL时序参数

大致了解NTSC和PAL概念内容之后，我们需要找到具体 的时序参数，为之后写代码打下基础，大部分的时序参数我上传到文档里，大家可以自行查看，这个有规定的标准，只需找到文档即可

• NTSC制→720*480i60HZ
• PAL制→720*576i50HZ
  
  
  由图片可知NTSC和PAL制的时序参数如下
• NTSC：
  H_TOTAL=1716
  V_TOTAL=525
  H_ACT=1440
  V_ACT=480
  H_FRONT = 38
  HS_WIDTH = 124
  H_BACK_POCH = 114
• PAL
  H_TOTAL=1728
  V_TOTAL=625
  H_ACT=1440
  V_ACT=576
  H_FRONT = 24
  HS_WIDTH = 126
  H_BACK_POCH = 138

三、垂直同步波形详细信息

在整个同步模拟信号输出中最重要的一步，我们需要将垂直同步波形和水平同步波形叠加到一起，直接输出一个同步信号模拟波形，首先我们先看垂直同步波形的详细信息
如果大家有《数字电视基础-视频和音频系统的设计与安装》这本书也可以查看这本书的P11-P24，了解复合视频信号的组成。
下面的基准时钟都为27M
- NTSC制垂直同步波形的详细信息

由图像可以得出：一个长度为9行的块被划分为长度为3行的3个段。第一段包含6个预均衡脉冲，第二段包含具有6个锯齿的垂直同步脉冲，第三段包含6个后均衡脉冲。由NTSC制的时序参数我们可以将各个脉冲宽度计算出来。

图中的H=1716，0.5H=858
1s=1000000us
27mhz=27000000hz
经过单位换算可知
1us的宽度为27
4.7us宽度为27×4.7=127
2.3us宽度为27×2.3=62
- PAL制垂直同步波形的详细信息

图中的H=1728，0.5H=864
1s=1000000us
27mhz=27000000hz
经过单位换算可知
1us的宽度为27
4.7us宽度为27×4.7=127
27.1us宽度为27×27.1=731
2.3us宽度为27×2.3=62

四、水平同步波形详细信息

大家在上面垂直的图中应该都看到了，由于是复合视频信号，所以水平和垂直都复合到一块了，水平就是在每个hs的位置有一个类似于垂直锯齿的东东。

这里这个宽度可以参考时序参数，当然通过波形计算也可以。

• NTSC：
  H_FRONT = 38
  HS_WIDTH = 124
  H_BACK_POCH = 114
• PAL
  H_FRONT = 24
  HS_WIDTH = 126
  H_BACK_POCH = 138

五、代码

• NTSC制

module test_tpg(
	input	  		       clk_148m5,
	input                  rst_n,		
	output wire [9 :0]      dac_r,
	output wire [9 :0]      dac_g,
	output wire [9 :0]      dac_b			   
	
  );
  	parameter H_ACT		= 1440;//1200;//
	parameter H_TOTAL		= 1716;//2020;//
	parameter V_ACT		= 480;//1920;//
	parameter V_TOTAL		= 525;//1136;//
	parameter H_BACK_POCH	= 114;//16;//
	parameter HS_WIDTH		= 124;//8;//8;
	parameter VS_WIDTH		= 3;//2;//8;//
	parameter H_FRONT		= 38;
	parameter V_FRONT		= 19;
    parameter V_BACK_POCH	= 26;//20;

	(* keep = "true" *)reg [11:0]  h_cntr;
	(* keep = "true" *)reg [11:0]  v_cntr;
    (* keep = "true" *)reg         vs;
    (* keep = "true" *)reg         de;
    (* keep = "true" *)reg [9 :0]  test_r;
    (* keep = "true" *)reg [9 :0]  test_g;
    (* keep = "true" *)reg [9 :0]  test_b;
    

	always @ ( posedge clk_148m5 or negedge rst_n)begin
	   if(!rst_n)begin
	       h_cntr <= 12'h0;
	       v_cntr <= 12'h0;
	   end
    else
		begin
		    if( h_cntr == H_TOTAL - 12'h1 )
				h_cntr <= 12'h0;
			else
				h_cntr <= h_cntr + 12'h1;			
		    if((v_cntr == V_TOTAL) && (h_cntr == H_TOTAL -12'h1))
				v_cntr <= 12'h1;
			else if(h_cntr == H_TOTAL -12'h1)
				v_cntr <= v_cntr + 12'h1;
			else
				v_cntr <= v_cntr;	
		end
end
    always @ ( posedge clk_148m5 or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)
	   de <= 1'd0;
    else
	    if(h_cntr >= H_FRONT+HS_WIDTH+H_BACK_POCH && h_cntr < H_TOTAL && v_cntr >= V_FRONT+VS_WIDTH+V_BACK_POCH && v_cntr < V_TOTAL)
				de <= 1'd1;
			else
				de <= 1'd0;
end
	always @ ( posedge clk_148m5 or negedge rst_n)begin
	if(!rst_n)
	   vs <= 1'd0;
    else
	    begin
            if((v_cntr>=12'h1 && v_cntr <= 12'd9)||(v_cntr >= 12'd264 && v_cntr <= 12'd271)||(h_cntr >= 12'd857 && h_cntr <=12'd1715 && v_cntr==12'd263)||(h_cntr >= 12'd0 && h_cntr <=12'd857 && v_cntr==12'd272))
				vs <= 1'd1;                                     
			else 
				vs <= 1'd0;
	    end	 
end   


always @(posedge clk_148m5 or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)begin
	       test_r <= 10'd0;
           test_g <= 10'd0;
           test_b <= 10'd0;
    end
    else
//      if(vs)begin
        if((v_cntr >= 12'd1 && v_cntr <= 12'd3)||(v_cntr >= 12'd7 && v_cntr <= 12'd9)||(v_cntr >=12'd264 && v_cntr <= 12'd265)||(h_cntr >=12'd857 && h_cntr <= 12'd1715 &&v_cntr == 12'd263)||(h_cntr >=12'd0 && h_cntr <= 12'd857 &&v_cntr == 12'd266)||(v_cntr >=12'd270 && v_cntr <= 12'd271)||(h_cntr >=12'd857 && h_cntr <= 12'd1715 &&v_cntr == 12'd269)||(h_cntr >=12'd0 && h_cntr <= 12'd857 &&v_cntr == 12'd272))begin
            if((h_cntr >= 12'd0 && h_cntr <= 12'd61)||(h_cntr >= 12'd857 && h_cntr <= 12'd919))begin
                test_r <= 10'd0;
                test_g <= 10'd0;
                test_b <= 10'd0; 
            end
            else begin 
                test_r <= 10'd93;
                test_g <= 10'd93;
                test_b <= 10'd93;
            end 
        end
        else  if((v_cntr >= 12'd4 && v_cntr <= 12'd6)||(v_cntr >=12'd267 && v_cntr <= 12'd268)||(h_cntr >=12'd857 && h_cntr<=12'd1715&&v_cntr == 12'd266)||(h_cntr >=12'd0 && h_cntr <= 12'd857 &&v_cntr == 12'd269))begin
          if((h_cntr >= 12'd730 && h_cntr <=12'd857)||(h_cntr >= 12'd1588 && h_cntr <= 12'd1715))begin 
                test_r <= 10'd93;
                test_g <= 10'd93;
                test_b <= 10'd93;
          end
          else begin 
		        test_r <= 10'd0;
                test_g <= 10'd0;
                test_b <= 10'd0; 
          end
      end
//end
     else  begin
        if(h_cntr >= 12'h0 && h_cntr <= {12'd61,1'd0})begin
                test_r <= 10'd0;
                test_g <= 10'd0;
                test_b <= 10'd0;
           end
         else begin 
		         
                test_r <= 10'd100;
                test_g <= 10'd100;
                test_b <= 10'd100;
            end
        end 
end 
assign  dac_r = test_r;
assign  dac_g = test_g;
assign  dac_b = test_b;

endmodule