基于fpga的vga图像控制器的设计与实现52561

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1、万方数据第26卷第2期2009年4月贵州大学学报(自然科学版)JournalofGuizhouUniversity(NaturalSciences)V01．26No．2Apr．2009文章编号1000-5269(2009)02-0109-03基于FPGA的VGA图像控制器的设计与实现朱文伟，许忠仁(辽宁石油化工大学信息工程学院，辽宁抚顺113001)摘要：VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接12得到广泛应用。依据VGA显示原理，利用VerilogHDL作为逻辑描述手段，设计了一种基于现场可编程器件FPGA的VGA接口控制器。与传

2、统设计相比，增加了光标处理器，便于与嵌入式系统扩展。在使用FPGA的嵌入式系统中能代替VGA的专用显示芯片，节约硬件成本，节省计算机处理过程，加快数据处理速度。关键词：VGA；显示接12；FPGA；接口控制器．；嵌入式系统中图分类号：TP391．8文献标识码：A随着电子工艺的不断进步，低成本的FPGA器件推陈出新，促使FPGA成为当今硬件设计的首选之一。FPGA已大量应用于采集和控制领域，其中对VGA信号的采集更有着大量的应用。虽然专用的VGA芯片具有更稳定的时序，更多的显示模式可供选择等优点，但基于FPGA设计和使用的VGA接口更具

3、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)系统成本下降，产品更有价格优势。而且在现代EDA强大功能的支持下，电子设计实现容易、仿真方便、周期日益缩短。1VGA显示原理VGA(VideoGraphicArray)作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用。在VGA接口协议框架中，根据不同的分辨率和刷新频率，又分为不同的显示模VGA(640×480)、XGA(800×600)和SV-GA(1024×768)。常见的彩色显示器一般由CRT(阴极射线管)构成，彩色是由R、

4、G、B(红：Red、绿：Green、蓝：B1ue)三色组成。显示是采用逐行扫描的方式，阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生RGB三基色，最后合成一个彩色图像。在VGA接口协议中，不同的显示模式因为有不同的分辨率或不同的刷新频率，所以其时序也不相同。对于每种显示模式的时序，VGA都有严格的工业标准。图l为VGA行扫描、场扫描的时序图。G髓塑鄄C二亘[二]咂9匝璐呻t仁—百=—qv—一：lc：卜————一Tg———————叫行扫描时序要求，像素，(即输出一个像素Pixel的时问间隔)Ta(行同步头)：96n：40Te：8T

5、d：640Te：80Tf：8Tg(行周期)：800GRBVSTa(场I司步头1：2Tb：25Tc：8Td：480Te：8Tf：2Tg(场周期)：525图1VGA行扫描、场扫描的时序图2FPGA系统实现VGA显示器的代码构架如图2所示，所设计的VGA／LCD实现了对CRT、LCD的支持，可用于嵌人式系统的开发。寄存器(Register)二二二[颜色查找表ColorI巾okuDTa视频定时产生器(、rideoTiIIIiIIgGenerator)颜色处理器I

6、光标处理器

7、f输出FIFO(ColorProcessor)Il(CursorPr

8、ocessor)Il(OutputFIFO同步信号B视频数j图2VGA显示控制器代码框架VGA显示控制器的代码框架包括以下几个主要部分：颜色查找表：颜色查找表保存了256色分辨率R、G、B所有可能的颜色。它是一块256X24位的静态RAM区，每个像素由R、G、B每种颜色8位数收稿日期：2009—03—03作者简介：朱文伟(1984一)，男，在读硕士研究生；研究方向：过程计算机控制与智能控制．万方数据·110·贵州大学学报(自然科学版)第26卷据组成，代码包括两块这样的颜色查找表，一共512X24位。寄存器：包括整个代码所需要的各种控制

9、、状态寄存器。颜色处理器：用于将接收到的像素数据转换成RGB的颜色信息。光标处理器：用于将保存的光标信息转换成可见的光标。输出FIFO：用于保证连续的数据流输出到VGA或者LCD显示器上。视频定时器：用于产生显示需要的各种同步信号。下面将讨论颜色处理器、光标处理器和视频定时器的模块架构。2．1颜色处理器颜色处理器负责每个像素的颜色的产生。此功能由颜色处理器与输出FIFO共同完成。颜色处理器的内部结构如图3所示。地址输出信号哞—刊婴数据输出信号—蒂=斗两丽墓泽l颜色查找表I图3颜色处理器的内部结构颜色处理器包括地址产生器、数据缓冲和色彩

10、化模块几部分组成：地址产生器：在产生视频存储器地址的同时，地址存储器操作存储器块的切换并记载要读取的像素数目。当所有的像素读取完成之后，切换存储器的块位置。数据缓存：暂时保存从视频存储器中读取的数据，对数据的访问可以按照