文档介绍：信息工程学院工程实训报告
题目:基于FPGA的VGA显示控制器设计与图像显示
201002426
王巍
学号:_________________________
姓名:_________________________
控制工程
专业名称:_________________________
指导教师: 陈波
2011年05月18日
摘要
该报告简述了QuartusⅡ仿真软件的基本操作方法,同时介绍FPGA逻辑器件的相关知识和Verilog硬件描述语言的相关知识,在基于FPGA逻辑器件、QuartusⅡ仿真软件和Verilog硬件描述语言下,设计了VGA显示控制器。该VGA图象显示控制器是用模块设计并通过它们的级连实现的,具体是通过硬件电路的设计且能实现的方案来用Verilog语言对硬件电路进行描述,同时把Verilog语言在QuartusⅡ中进行仿真,并在显示器中显示出图像。
关键词: VGA显示控制; Verilog; QuartusⅡ
目录
2
VGA显示的发展状况 2
VGA显示接口 3
VGA显示的原理 3
FPGA简介 4
QuartusII软件概述 6
本实训的开发板简介 6
2 显示控制实现技术 7
研究的基本内容 7
硬件电路实现 8
软件实现 9
设计方案 11
3 VGA显示调试与显示 13
软件程序设计 13
程序在QuartusⅡ下的编译与仿真 18
显示结果 21
总结 31
4 实训总结与心得 31
参考文献 32
前言
在电子电路领域中,设计自动化工具已经被广大电子工程师所接受,它必将取代人工设计方法并成为主要的设计手段。目前,Verilog语言已经成为各家EDA工具和集成电路厂商认同和共同推广的标准化硬件描述语言,随着科学技术的迅猛发展,电子工业界经历了巨大的飞跃。集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展,这种发展必将导致集成电路的设计规模日益增大。
该实训的设计是用Verilog语言硬件描述语言设计出一个VGA图象显示控制器,用Verilog硬件描述语言进行编程,把Verilog语言描述的VGA图象显示控制器所需的程序在QuartusⅡ软件环境下进行模拟仿真,以此来验证所设计的结果是否满足设计的要求。在结果符合要求的情况下把Verilog程序下载到FPGA器件上,利用FPGA器件内部存储器存储所需要的数据,再通过VGA接口输出到显示器上,从而达到设计的要求。
VGA显示器因为其输出信息量大,输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备,FPGA以其结构的优势可以使用很少的资源产生VGA的各种控制信号。
1 VGA显示概述
CRT显示器作为一种通用型显示设备,如今已广泛应用于我们的工作和生活中。与嵌入式系统中常用的显示器件相比,它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、接口简单等优点,如果将其应用到嵌入式系统中,可以显著提升产品的视觉效果。如今随着液晶显示器的出现,越来越多的数字产品开始使用液晶作为显示终端。但基于VGA标准的显示器仍是目前普及率最高的显示器
[1]。若驱动此类显示器,需要很高的扫面频率,以及极短的处理时间,正是由于这些特点,所以可以用FPGA来实现对VGA显示器的驱动。本次专业课程设计即选用FPGA来实现VGA的显示[1-2]。
随着FPGA的不断发展及其价格的不断下降,FPGA的可编程逻辑设计的应用优势逐渐显现出来。现在,越来越多的嵌入式系统选择了基于FPGA的设计方案。在基于FPGA的大规模嵌入式系统设计中,为实现VGA显示功能,既可以使用专用的VGA接口芯片如SPX7111A等,也可以设计和使用基于FPGA的VGA接口软核。虽然使用VGA专用芯片具有更稳定的VGA时序和更多的显示模式可供选择等优点,但设计和使用VGA接口软核更具有以下优势:(1)使用芯片更少,节省板上资源,减小布线难度;(2)当进行高速数据传输时,具有更小的高频噪声干扰;(3) FPGA(现场可编程门阵列)设计VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器,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[3]。
VGA显示的发展状况
显示绘图阵列(video graphic array,VGA)接口,他作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用。VGA接口大多应用在显示器与显卡之间;同时还可以用用在擦二色等离子电视输入图像的模数转换上;VGA接口同样也是LCD液晶显示设备的标准接口。可编程逻辑器件随着微电子制造工艺的发展取得了长足的进步