文档介绍：河南城建学院
EDA 技术课程设计
课题:VGA彩条信号显示控制器的设计
系别: 电气与信息工程学院
河南城建学院
2013年6月28日
成绩评定·
一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。
成绩:(折合等级)
指导教师签字年月日
摘要
本设计是用 FPGA 来实现 VGA 图像控制器,控制显示器显示彩条信号,用VHDL语言,在QuartusII上实现软件仿真。本文首先介绍了VGA显示的基本原理,然后提出了一种VGA图像控制器的设计方案,并用VHDL硬件描述语言和原理图输入的方法完成了该方案的设计,通过显示横彩条、竖彩条、棋盘格,验证了VGA_SYNC同步信号功能模块时序的正确性, 软件实验环境为 Quartus II 开发软件。本系统尝试用FPGA实现 VGA图像显示控制器,这一过程通过编程实现,之后通过软件的测试和仿真,当软件验证无误后完成硬件的下载验证,最终在显示器上实现输出,基本原理就是利用FPGA的可编程原理和VGA的时序控制原理,这在产品开发设计中有许多实际应用。例如显示器,电视等的维修,可以期望采用FPGA设计的VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器,就可以可靠的找到故障的大致原因等。从而省掉每次都要接信号源的麻烦,同时也节约了成本。节省了计算机的处理过程,加快了数据的处理速度,节约了硬件成本。同时亦可将其作为信号源,应用于电视机或计算机等彩色显示器的电路开发,方便彩色显示器驱动控制电路的调试。
关键字:EDA,VHDL,VGA,Quartus II
目录
1 概述 1
课程设计要求 1
课程设计目的 1
实验环境 1
2 系统总体方案 2
2
VGA显示原理 2
3 VHDL设计与仿真 6
6
7
4 EDA硬件调试与实现 8
8
8
5课程设计体会 13
参考文献 14
附1:源程序代码 15
附2:系统原理图 17

1 概述
本设计采用EDA技术,通过CPLD芯片实现了实现VGA彩条信号的显示的设计,本文采用VHDL 硬件描述语言描述VGA彩条信号的显示电路,完成对电路的功能仿真。通过按键来实现横彩条、竖彩条、棋盘式方格图案的选择,并能进一步设计出文字、图像的显示。与传统的设计方式相比,本设计由于采用了CPLD芯片来实现,它将大量的电路功能集成到一个芯片中,并且可以由用户自行设计逻辑功能,提高了系统的集成度和可靠性。
课程设计要求
1、熟悉掌握常用仿真开发软件,比如: Quartus II或Xilinx ISE的使用方法。
2、能熟练运用上述开发软件设计并仿真电路并下载到FPGA中进行调试;
3、学会用EDA技术实现数字电子器件组成复杂系统的方法;学习电子系统电路的安装调试技术。
4、掌握VGA时序工作要求及特点
5、利用 FPGA 实现 VGA 彩条信号发生器,可以产生彩色横条, 彩色竖条信号, 彩色棋盘格信号,由一个按键按照顺序选择不同模式的信号输出.
课程设计目的
1、熟悉VGA显示器的实现原理
2、加深对VHDL语言的设计编程和设计语言规则的应用
3、熟悉集成电路设计的流程,学习使用EDA集成电路设计软件QuartusII 进行模拟综合,然后在FPGA上实现。
实验环境
开发过程中采用集成工具QuartuaII实现设计,选用 GW48系列SOPC/EDA实验箱,以及一个显示器。
2 系统总体方案

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 接受单片机输出的控制信号后,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色图像。FPGA 所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供;单片机控制器分析键盘扫描结果,控制液晶显示模块显示相应的功能,由 LCD 显示输出图像和按键控制模式,并送出相应控制信号给 FPGA,系统原理框图如图 1
电源
控制按键
VGA显示器
FPGA
时钟电路
接口电路
图1 原理框图
VGA显示原理
工业标准的VGA显示模式为:640×468×16色×60Hz。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