基于fpga的vga显示控制器的实现

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1、万方数据基于FPGA的VGA湿示控制器的实现孙艳，等基于FPGA的VGA显示控制器的实现孙艳，孙爱良‘，王紫婷(兰州交通大学电子与信息工程学院甘肃兰州，730070)(‘兰州交通大学实验室管理处甘肃兰州，730070)摘要：VGA作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。本论文依据VGA接口设计原理，采用VHDL语言以及Altera公司的Cyclone系列FPGA进行VGA显示控制器的设计，最后给出了OuartusII的仿真结果。关键词：VGA；FPGA：VHDL；OuartusIIAbstract：舳astandard

2、displayinterface，VGAhasbeenwidelyused．AccordingtothedesigningprincipleofVGAinterface，UseVttDLandtheFPGAofCompanyAJter’sseriesCylonetodesigntheVGAdisplaycontroller．Atlast，thesimulatingresuhofQuanusIIisgiven．Keywords：VGA；FPGA；VHDL；QuartusⅡ中图分类号：TP332．3文献标识码：^文章编号

3、：1001—9227(2008)06-0106-020引言VGA(VideoGraphicArray)接口是与显示器进行通信的唯。‘接口。通过FPGA器件控制RGB信号、行同步信号、场同步信号等信号，并参照有关标准，最后可以实现对VGA显示器的控制。vGA图像控制器是一个较大的数字系统，传统的图像显示方法是将图像数据传回电脑并通过显示器显示出来，在传输的过程中就需要CPU不断地对图像数据信号进行控制，这样就造成了CPU资源的浪费，同时系统还需要依赖电脑，因而降低了系统的灵活性。利用FPGA芯片和EDA设计方法，可以根

4、据用户的需要，设计出针对性强的VGA显示控制器，而且不需要依靠计算机，既能够大大降低成本，又可以满足生产实践中不断变化的需要，同时产品的升级换代也方便迅速。本设计采用了Altera公司的EDA软件0uartusII，并以Cylone系列FPGA器件为硬件平台进行系统设计。1VGA显示接口原理计算机显示器的显示有许多接口标准，常见的有VGA、SVGA等。VGA接口，也叫D-Sub接口，是15针的梯形插头，分成3排，每排5个，传输模拟信号。VGA接口采用非对称分布的15针连接方式，其工作原理是：将显存内以数字格式存储的图

5、像(帧)信号在RAMDAC里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到显示设备成像。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320×240分辨率下可以同时显示256种颜色。VGA显示器的显示是采用逐行扫描的方式解决。扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完收稿日期：2008-07—17106一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间对电子束进行行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步，扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，

6、同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。2VGA显示控制器的设计实现系统硬件框图如图l所示。通常VGA显示器显示的图像数据量较大，而FPGA内置ROM很难满足这么大的存储量，FPGA需要外接SDRAM来存储这些数据。VGA显示器的输入的是模拟信号，所以由VGA显示控制器产生的RGB信号在进入VGA接口之前要经过一个D／A转换器。图l系统硬件框图本设计采用Altera公司的Cyclone系列FFGAEPlC6为核心的硬件电路进行设计，EPlC6具有用户可自定义的功能、低功耗以及低成本等优点。2．1时序信号产生模块图片要

7、想在显示器上显示出来，它主要需要5个信号，行同步信号HS(HoriZontal—Sync)、场同步信号VS万方数据g自塾丝量丛墨丛鲞22QQ§生签曼塑!望筮!垒Q塑2(Vertical—Sync)和RGB三基色信号。VGA时序控制模块是2．3显示模块整个显示控制器的关键部分，最终输出的行、场同步信号必显示模块是整个显示控制器的重要组成部分。各个模须严格按照VGA时序标准产生相应的脉冲信号。图2和图3块的输出数据都要经过该模块处理后送到显示器。显示模块所示为VGA行扫描、场扫描的时序图。在VGA显示控制器中起着至关重要

8、的作用。显示模块的输出IIIIll瞄玉雹二0亡二二二亟二二==)仁立亟Ⅸ至西鼻盈《二三二r’拥，：■Tb’，皇7i卜图2行扫描时序示意图：；；：一；：：睇玉甄￡jjE二二二]匿二二二二jE盎砸D

9、殛I孑避E三三三r麓_步；．：!兰≈!!：rj，^’-图3场扫描时序示意图对此5个信号的时序驱动，VGA显示器也要严格遵守“VGA-I-业标准”，即6