VGA显示的控制器.docx

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1、VGA显示的控制器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640×480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

2、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,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

3、个D/A转换器。2.VGA时序控制信号VGA显示器的时序控制要严格遵循“VGA工业标准”，即640×480×60Hz模式，否则会导致VGA显示器无法正常工作。图2-1所示为行扫描时序，图2-2所示为场扫描时序。(1)行扫描信号时序：图2-1给出了行视频时序示意图。在行扫描时序中，包括以下几个时序参数：HSYNCSignal是用来控制“列填充”，而一个HSYNCSignal可以分为4个段，也就是a(同步段)，b(后沿段)，c(激活段)，d(前沿段)。HSYNCSignal的a是拉低的128个列像素，b是拉高的61个列像素，c是拉

4、高的806个列像素，最后的d是拉高的53个列像素。一列总共有1040个列像素。(2)场扫描信号时序：图2-2给了场视频时序示意图。在场扫描时序中，包括以下几个时序参数：VSYNCSignal是用来控制“行扫描”。而一个VSYNCSignal同样可以分为4个段，也是o(同步段)，p(后沿段)，q(激活段)，r(前沿段)。VSYNCSignal的o是拉低的6个行像素，p是拉高的21个行像素，q是拉高的604个行像素，最后的r是拉高的35个行像素。一行总共有666个行像素。图2-1行扫描时序图2-2场扫描时序3VGA的设计与实现本设

5、计选用了Altera公司的CycloneIIEP2C8Q208C8型的FPGA作为系统的核心芯片。FPGA器件的现场可编程技术和CPLD器件的在系统可编程技术使可编程器件在使用上更为方便，大大缩短了设计周期，减少了设计费用，降低了设计风险。下面将详细介绍VGA控制器的整体架构以及工作机制，并对各个模块的设计思路进行相应的分析，同时给出各个模块的仿真结果。3.1总体设计思想根据VGA时序的控制要求，系统必须包括4个主要部分的设计：(1)数据接口：用来提供显示数据；(2)数据缓存：临时存储显示数据；(3)VGA时序和信号发生器：产

6、生VGA时序，完成数模信号的转换和输出；(4)控制处理器：对整个系统进行控制和数据处理，系统原理框图如图3-1所示。VGA显示控制器的输入是用户控制信息，如显示模式的切换命令、图形移动的控制命令等。控制器根据用户的输入信息，决定工作模式，这里定义为横彩模式、纵彩模式、文字模式。颜色信息的产生、显示器扫描同步信号等由VGA驱动控制器产生，其输出经数模转换传输到CRT显示器。图3-1FPGA实现彩色信号的原理图3.2系统硬件设计电源模块：电源模块的设计是依照系统其它部分的电源要求决定的，因此在系统其它部分芯片的选型上应该考虑电源的

7、要求，芯片的电压要求应该尽量一致，以简化电源的设计。本系统主要需求的电源为5V与3.3V。时钟模块：如果要驱动VGA为800×600×72Hz的显示标准，这个显示标准需要的最小单位(列像素)所占用的时间周期为20ns，换句话说，至少需要50MHz的时钟频率，使用外部晶振20MHz产生系统时钟满足要求。VGA接口模块：通过对硬件进行编程，输出标准的VGA信号(红、绿、蓝三色信号和行、帧同步信号)，通过15针VGA接口输出至显示器，可具有显示驱动程序的红、绿、蓝三色信号使用FPGA上12个引脚，各控制输出4位数据。由于输入到VGA

8、显示器的R、G、B信号需要是模拟信号，然而FPGA的输出信号是数字信号，所以需要D/A转换器把它变成模拟信号。本设计中采用电阻网络D/A变换后输出电压值到显示器，支持12位的VGA彩色显示，红色、绿色和蓝色各4位，具有4096种不同的颜色。3.3系统软件结构设计VGA显示控制