基于FPGA的VGA视频显示的设计与实现.pdf

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1、第29卷第6期2016年11月机电产品开发与刨新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsVOI．29，NO．6Nov．，2016文章编号：1002—6673(2016)06—033-03基于FPGA的VGA视频显示的设计与实现赵誉婷(公安部第一研究所，北京102200)摘要：论文介绍了基于FPGA芯片CycloneIII的VGA视频显示的设计与实现。重点阐述并解决了设计中遇到的难点：SDRAM控制模块设计、视频显示时序设计及高速电路设计。实现了标准格式SX—GA模式的视频显示。关键词：FPGA；Cyclone；SDRAM；高速电

2、路设计；VGA时序中图分类号：TN873文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2016．06．01lDesignandImplementationofVGAVideoDisplayBasedonFPGAZHA0Yu—Ting(TheFirstInstituteofMinistryofPublicSecurityofP．R．C，Beijing102200，China)Abstract：ThispaperpresentsthedesignandimplementationofVGAvideodisplaybasedonFPGACycloneIII．Thispap

3、erfocusesonthedesignandsolvethediflacultiesencountered：SDRAMcontrolmoduledesign，thevideo却hytimingdesignandhigll—speedcircuitdesign．ThispaperimplementsSXGAstandardformatvideoa．play．Keywords：FPGA；Cyclone；SDRAM；high—speedPCBdesign；VGAtiming0引言模拟视频传输标准VGA接口【l】提供了一种简单、低成本的连接显示器，显示图像和信息的方法。作为一种标准的显示接口，其应

4、用广泛。随着嵌入式系统，特别是高速图像处理系统的快速发展，VGA接13也越来越多地应用到需要显示实时处理结果的场合pl。FPGA器件固以其固有的高速、并行、同步等特点，使其非常适合于速度要求高、处理量要求大的图像存储和显示等方面的应用。本文介绍了一种基于FPGA的VGA视频显示方法，文中使用Verilog编程语言设计一种VGA控制器，视频数据存储采用SDRAM。并实现了常见标准显示格式SXGA(1280x1024@60Hz)的视频显示。本文采用CycloneIIIEP3C5芯片[41作为系统的核心。在软件设计方面，SDRAM控制模块和显示时序信号发生模块的设计是本文系统的核心；在硬件实现方面

5、，因为系统运行速度较高，其布线需要按高速信号处理以保证其信号完整性。修稿日期：2016—10—12项目来源：国家科技支撑计划(2013BAKl4800)作者简介：赵誉婷(1984一)，女，山西人，硕士研究生，工程师。研究方向：安检设备的硬件开发。1SDRAM控制模块的设计1．1SDRAM的控制本文采用了SDRAM芯片M7r48LC32M16A2嘲。SDRAM内部的所有操作都是由命令控制完成的。用户可通过片选信号(Cs#)、行地址选通信号(RAS#)、列地址选通信号(CAS#)和写使能信号(WE#)的组合向芯片发出命令，经过内部命令译码后传给控制逻辑，得到执行。在进行读操作时，一般可采用全页猝

6、发读方式(Full—PageBurst)或者四字节猝发读方式。1．2帧数据的存储方式由MT48LC32M16A2芯片的存储结构，我们已经知道MT48LC32M16A2每行存储单元为1024个，对于SXGA显示格式，图像每行的像素数达到了1280，超出了MT48LC32M16A2每行存储的最大单元数，存储体上的一行不足存储显示图像上的一行。这里使用拼凑的方法将细分的、物理上的若干个存储单元无缝地拼凑成显示图像上的一行。本系统中采用4字猝发读方式，整帧图像数据占用两个BANK，每个BANK占用1024行，每行每个BANK占用640个字节。通过两个BANK之间的切换来完成帧数据的存取，具体的图像存

7、储区与屏幕显示的映射关系如图1所示。假定使用MT鹕LC32M16A2中的BANK0和BANKl33·产品与市场·㈦㈠i{

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11、．⋯j{：碧睦型釜三撼睦兰兰堡。?。_，芒：。j“,,jkju≤2竺j。靼，I同步信号(Hs)、垂直同步信号(Vs)和R,G、B三基色信01：孝iI三!习Ii：曼壬1：I,量ii：：!：l号。其中R,G、B信号来自于图像数据源，水平同步信号、㈠⋯垂直同步信号由本模块产生。无论是水平