基于fpga的条纹显示设计与实现论文

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1、基于FPGA的条纹显示设计与实现1FPGA介绍FPGA（FieldProgrammableGateArray，现场可编程门阵列），它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为ASIC（ApplicationSpecificIntegratedCircuit，专用集成电路）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。1.1工作原理FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括

2、可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输出输入模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块

3、，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。1.2基本特点1）采用FPGA设计ASIC电路（专用集成电路），用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。3）FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。4）FPGA是ASIC电路中设计周

4、期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。5)FPGA采用高速CMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式，采用不同的编程方式。加电时，FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中，配置完成后，FPGA进入工作状态。掉电后，FPGA恢复成白片，内部逻辑关系消失，因此，FPGA能够反复使用。FP

5、GA的编程无须专用的FPGA编程器，只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时，只需换一片EPROM即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数据，可以产生不同的电路功能。因此，FPGA的使用非常灵活。2VGA介绍VGA(VideoGraphicsArray)是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。VGA（VideoGraphicsArray，视频图像阵列）接口是一种D型接口，上面

6、共有15针孔，分成三排，没排五个。其中，除了2根NC（NotConnect）信号、3根显示数据总线和5个GND信号，比较重要的是3根RGB彩色分量信号和2根扫描同步信号HSYNC和VSYNC针。VGA接口中彩色分量采用RS343电平标准。RS343电平标准的峰峰值电压为1V。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，多数的显卡都带有此种接口。现行的VGA接口设计都用于CRT显示器，用于计算机的输出设备。主要端口说明如表2.1所示。表2.1主要端口说明端口功能OSC_50输入，时钟信息RST_n输入

7、，复位信号，低电平有效SW输入，电键选择VGA_CLK输出，VGA工作时钟，由OSC_50二分频产生VGA_HS输出，VGA行频率输入信号VGA_VS输出，VGA场频率输入信号VGA_BLANK输出，VGA复合空白对照输入信号，高电平时有效VGA_SYNC输出，VGA同步信号，低电平有效VGA_R输出，VGA红色信号输入信号，10位VGA_G输出，VGA绿色信号输入信号，10位VGA_B输出，VGA蓝色信号输入信号，10位工作原理通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS（Bas

8、icInputOutputSystem即基本输入输出系统）程序三个部分组成。控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D/A（DigitaltoAnalog即将数字信号转换为模拟信号）转换等功能；显示缓冲区提供显示数据缓存空间；视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM（Read-OnlyMemory即只读存储器）中。要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。VGA的标准参考显示时序如图2所示。行时序和帧时序都需要