vga图像显示控制.doc

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1、VGA图像显示控制器一、摘要和关键词摘要：VGA显示屏显示采用逐行扫描的方式解决，阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生GRB基色，合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT对电子束进行消隐，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，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。通过控制扫描计数器不同值时对RGB三原色信号的控制，来完成显示设计。关键词：行列扫描行列同步RGB三原色控制二、设计任务要求实验目的

2、1.熟练掌握VHDL语言和QuartusII软件的使用；2.理解状态机的工作原理和设计方法；3.掌握利用EDA工具进行自顶向下的电子系统设计方法；4.熟悉VGA接口协议规范。实验要求：设计一个VGA图像显示控制器，达到如下功能：
显示模式为640×480×60HZ模式；
用拨码开关控制R、G、B（每个2位），使显示器可以显示64种纯色；
在显示器上显示横向彩条信号（至少6种颜色）；
在显示器上显示纵向彩条信号（至少8种颜色）；
在显示器上显示自行设定的图形、图像等。
选做：自拟其它功能。三、实验原理1、显示控制原理常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成，彩色

3、由GRB(GreenRedBlue)基色组成。显示采用逐行扫描的方式解决，阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生GRB基色，合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT、对电子束进行消隐，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，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。VGA显示控制器控制CRT显示图象的过程如图1所示2、VGA时序信号计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变

4、为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。设计VGA控制器的关键是产生符合VGA接口协议规定的行同步和场同步信号，它们的时序关系如下图所示：h_sync：水平同步信号（负脉冲），每个水平扫描周期显示器刷新一行；v_sync：垂直同步信号（负脉冲），每个垂直扫描周期显示器刷新一帧；行同步信号（HS）场同步信号（VS）时序名称时钟数（像素数）时序名称行数前沿16前沿10行同步96场同步2数据640数据480后沿48后沿33总像素数800总行数525按照

5、每秒60帧的刷新速度来计算，所需要的时钟频率为：频率＝60Hz(帧数)×525(行)×800(每一行像素数)＝25.2MHz所以我们通过开发系统的50MHz时钟资源，通过时钟分频产生25MHz的频率即可。虽然没有达到精确的25.2MHz的时钟频率(刷新率可能会是59Hz)，但是并不会造成影响。3、VGA显示器的工作过程以屏幕左上角的那个像素作为原点（1,1）。当显示器接收到控制器输出的v_sync信号，则开始一个新的垂直刷新循环，同时控制器输出h_sync信号。当经过P+Q=1.084ms的时间后，准备开始水平刷新循环，当h_sync信号的下降沿到来时，即开始刷新第

6、一行（行数加1）。再经过B+C=5.66ms的时间后，开始刷新第一行的第一个像素（列数加1），并按照所需的时钟频率，刷新此行中其余像素。直到显示器接收到下一个h_sync信号，又开始刷新第二行。重复此过程，直到刷新到屏幕的底部。当刷新了最下面一行的最后一个像素后，显示器即完成了一帧的刷新，控制器又输出v_sync信号，显示器又开始一个新的垂直刷新循环。四、系统设计（包括设计思路、总体框图、分块设计）总体设计思路：VGA显示器的控制器可划分为3个子模块：I.时钟分频子模块；II.时序控制子模块，提供同步信号（h_sync和v_sync）及像素位置信息；III.生成图形

7、子模块，接收像素位置信息，并输出颜色信息；由于系统时钟为50MHZ，实验所需频率为25MHZ,故时钟分频模块只需在程序中通过分频语句完成；生成图形子模块由系统提供；所以重点设计的模块就是时序控制模块。生成图形模块时序控制模块VGA显示器总体系统框图如下：分频模块HS系统时VS钟RGB拨码输入时序控制模块设计显示显示前沿后沿同步同步前沿后沿Hcnt=639Hcnt=799Hcnt=655Hcnt=751行同步状态机状态转移图Vcnt=479Vcnt=524Vcnt=489Vcnt=491列同步状态机状态转移图时序控制模块流程图：五、源程序（含注释）libraryi