文档介绍：VGA彩条信号显示控制器设计
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1 绪论
VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。利用FPGA芯片和EDA设计方法,可以因地制宜,根据用户的特定需要,设计出针对性强的VGA显示控制器,不仅能够大大的降低成本,还可以满足生产实践中不断变化的用户需要,产品升级换代方便迅速。
在本设计中采用Altera公司的EDA软件工具Quartus II,并以Cyclone I系列的FPGA的器件作实现硬件平台的设计。
通过学****和讨论,设计一个Verilog 程序来实现以下功能:
利用 FPGA 实现 VGA 彩条信号发生器;
2. 可以产生彩色横条, 彩色竖条信号, 彩色棋盘格信号;
3. 由一个按键按照顺序选择不同模式的信号输出;
4. 编写程序在 FPGA 上实现并加以验证。
设计要求
1、掌握VGA显示器的实现原理;
2、加深对Verilog语言的应用;
3、熟悉集成电路设计的流程,进一步加深对EDA集成电路设计软件QuartusII的熟练程度。
2 方案设计
FPGA是整个系统的核心,通过对其编程可输出RGB三基色信号和HS 、VS行场扫描同步信号。当 FPGA接收到输入的控制信号后,内部的数据选择器模块根据控制信号选通相应的图像生成模块,输出图像信号,与行场扫描时序信号一起通过15针D型VGA接口电路送入VGA显示器,在VGA显示器上便可以看到对应的彩***像。FPGA所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供(25MHz)。
控制按键
电源
FGPA
接口电路
V G A
显示器
时钟电路
系统原理框图
VGA视频显示原理
常见的彩色显示器,一般由CRT (阴极射线管)构成,彩色是由R、G、B(红、绿、蓝)三基色组成,CRT用逐行扫描或隔行扫描的方式实现图像显示,由VGA控制模块产生的水平同步信号和垂直同步信号控制阴极射线枪产生的电子束,打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生R、G、B三基色,合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始,由左至右,由上到下,逐行进行扫描,每扫完一行,电子束回到屏幕下一行的起始位置,在回扫期间,CRT对电子束进行消隐,每行结束是用行同步信号HS进行行同步;扫描完所有行,再由场同步信号VS进行场同步,并使扫描回到屏幕的左上方,同时进行场消隐,预备下一场的扫描。行同步信号HS 和场同步信号VS是两个重要的信号。
对于普通的VGA显示器,其引出线共包含五个信号:
R、G、B:三基色信号;
HS:行同步信号;
VS:场同步信号。
对于VGA显示器的五路信号的时序驱动要严格遵循VGA工业标准,即640Hz×480 Hz×60Hz模式。VGA工业标准要求的时钟频率如下:
时钟频率
行频 31469HZ
场频
2、 VGA显示器上的每一个像素点可以有多种颜色,由三基色信号R、G、B组合构成,本例中为节省空间,每个像素点采用3位二进制数表示(R、G、B信号各为1位),因此总共可显示8种颜色,如表1所示。
颜色
黑
蓝
绿
紫
红
青
黄
白
R
0
0
0
0
1
1
1
1
G
0
0
1
1
0
0
1
1
B
0
1
0
1
0
1
0
1
表1
VGA竖彩条发生和横彩条发生
竖彩条发生模块根据像素点计数器的h_count的计数值来产生彩条,其流程图如(a)所示。它对行点数(像素点)计数器的数值进行判断,每80条竖线生成一种竖彩条,共八种竖彩条。横彩条发生模块与竖彩条发生模块类似。它根据场扫计数器(行)的计数值来产生横彩条,流程图如(b)所示。每60条扫描线为一个彩条宽度,共8色横彩条模式。
Y
N
N
Y
Y
N
N
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
Y
Y
Y
N
N
N
N
N
N
N
N
Pixel<80
Pixel<160
Pixel<240
Pixel<320
Pixel<4000
Pixel<480
Pixel<560
Line<59
开始
Line<119
Line<179
Line<239
Line<2999
Line<3599
Line<419
H_dat=111
H_dat=110
H_dat=101
H_dat=100
H_dat=011
H_dat=001
H_dat=000
H_dat=010
开始
v_dat=000
v_dat=001
v_dat=010
v_dat=011
v_d