【正文】 蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院專(zhuān) 科畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 1304010123 所 在 系 信息工程系 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 嵌入式技術(shù)與應(yīng)用 班 級(jí) 2021級(jí) 1 班 指導(dǎo)教師 蕪湖職業(yè)技術(shù) 學(xué)院 二○一 五 年 十 月 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 1 摘 要 本文介紹了 一種利用可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn) VGA 圖像顯示控制的方法，闡述了 VGA圖像顯示控制器中 VGA 顯像的 基本原理以及功能演示， 利用可編程器件 FPGA 設(shè)計(jì) VGA圖像顯示控制的 VHDL 設(shè)計(jì)方案，并在 Altera 公司的 QuartusII 軟件環(huán)境下完成 VGA 模塊的設(shè)計(jì)。而且給出了 VGA模塊的設(shè)計(jì)思路和頂層邏輯框圖。最終實(shí)現(xiàn) VGA 圖像顯示控制器， VGA 圖像控制器是一個(gè)較大的數(shù)字系統(tǒng)，傳統(tǒng)的圖像顯示的方法是在圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并通過(guò)顯示屏顯示出在傳輸過(guò)程中，將圖像數(shù)據(jù)的 CPU 需要不斷的信號(hào)控制，所以造成 CPU 的資源浪費(fèi)，系統(tǒng)還需要依靠計(jì)算機(jī)，從而減少了系統(tǒng)的靈活性。 FPGA芯片和 EDA 設(shè)計(jì)方法 的 使用 ，可 根據(jù)用戶的需求 ，為 設(shè)計(jì)提供了有針對(duì)性的 VGA 顯示控制器， 不需要依靠計(jì)算機(jī)，它可以大大降低成本，并可以滿足生產(chǎn)實(shí)踐中 不斷 改變的 需要 ，產(chǎn)品的升級(jí)換代和方 便迅 速 。 關(guān)鍵詞 ： 可編程邏輯器件 VGA 圖像控制器 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 2 Abstract This paper introduces a kind of make use of the programmable logic devices realize VGA images show control method, and expounds the VGA images show controller VGA imaging the basic principle and the demo function, using the programmable device FPGA design VGA images show the control design VHDL, Altera pany in the QuartusII software environment plete VGA module design. Given the VGA module, the design idea and top logic diagram. Finally realize the VGA image display controller, VGA image controller is a larger number system, the traditional image shows the method is in the image data transmission to the puter, and through the screen shows in the transmission process, the image data CPU requires constant signal control, therefore creates CPU resources waste, the system also need to rely on the puter, thus reducing the flexibility of the system. FPGA chip and EDA design method of use, can according to customer demand, designed to provide targeted VGA display controller, don39。t need to rely on the puter, it can greatly reduce the cost, and can satisfy the production practice changing needs, product upgrading and convenient quickly. Keywords: Programmable logic devices VGA Image controller 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 3 目 錄 前 言 .................................................................... 5 第 1 章 VGA 概述 .......................................................... 6 VGA顯 示技術(shù)的發(fā)展概況 .................................................... 6 VGA顯示接口 .............................................................. 7 VGA顯示原理 .............................................................. 8 VGA時(shí)序 ................................................................. 10 第 2 章 FPGA 簡(jiǎn)介及設(shè)計(jì)流程 .............................................. 13 FPGA 簡(jiǎn)介 ....................................................... 13 FPGA 設(shè)計(jì)流程 ................................................... 14 VHDL 簡(jiǎn)介 ....................................................... 16 Quartus II 簡(jiǎn)介 ................................................. 17 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 ........................................................ 19 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 .................................................. 19 設(shè)計(jì)原理 ........................................................ 19 第 4 章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) ........................................................ 21 VGA 顯示控制模塊 ................................................ 21 imgrom(圖像數(shù)據(jù) ROM) ............................................ 24 圖像原理 .................................................. 24 具體實(shí)現(xiàn)步驟 .............................................. 25 二分頻模塊 ...................................................... 28 地址發(fā)生器模塊 .................................................. 29 頂層設(shè)計(jì) ........................................................ 29 設(shè)計(jì)結(jié)果 ........................................................ 31 第 5 章 結(jié)束語(yǔ) .......................................................... 33 附 錄 ................................................................... 35 顯示掃描模塊代碼 ........................................................ 35 二分頻器模塊代 碼 ........................................................ 36 地址發(fā)生器模塊代碼 ...................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................ 38 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 4 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 5 前 言 現(xiàn)在社會(huì)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)飛速發(fā)展 ，以及信息的爆炸式增長(zhǎng)， 人們獲得很大一部分的視覺(jué)信息是從各種電子顯示設(shè)備上獲得的 ,為此對(duì) 電子顯示設(shè)備的要求也越來(lái)越高 ,在 這些因素影響下 ,顯示技術(shù)也取得了快速發(fā)展。 1987年 IBM推出了 一種 高分辨率的視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn) 即 VGA（視頻圖形陣列）， 其具備 顯示速度快， 分辨率高， 和豐富的顏色等 特點(diǎn)。被 廣泛應(yīng)用 于 彩色顯示領(lǐng)域 。 使用 VGA顯示控制器的 FPGA設(shè)計(jì) 有著高度的靈活性，并 能夠 根據(jù)不同類(lèi)型，規(guī)模，和不同的適用場(chǎng)合，尤其是工業(yè)產(chǎn)品，做一些特殊的設(shè)計(jì)，用最低的價(jià)格，滿足系統(tǒng)的要求 ， 并能解決一般顯示控制器本身固有的一些點(diǎn)。 VGA圖像控制器是一個(gè)較大的數(shù)字系統(tǒng)，傳統(tǒng)的圖像顯示的方法是 將 圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并通過(guò)顯示屏顯示出在傳輸過(guò)程中， 在 圖像數(shù)據(jù) 中 的 芯片 需要不斷的信號(hào)控制，所以造成 芯片 的資源浪費(fèi)，系統(tǒng)還需要依靠計(jì)算機(jī)，從而減少了系統(tǒng)的靈活性。 采用 FPGA芯片和 EDA設(shè)計(jì)方法， 可 根據(jù)用戶的需求， 為 設(shè)計(jì)提供了有針對(duì)性的 VGA顯示控制器，不需要依靠計(jì)算機(jī)，它可以大大降低成本，并可以滿足生產(chǎn)實(shí)踐中 不斷 改變的 需要 ，產(chǎn)品的升級(jí)換代和方 便迅 速 。 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 6 第 1 章 VGA 概述 伴隨著市場(chǎng)上液晶顯示器的出現(xiàn)，越來(lái)越多的數(shù)字產(chǎn)品開(kāi)始使用液晶作為顯示終端，不過(guò)基于 VGA標(biāo)準(zhǔn)的顯示器仍是目前普及率最高的顯示器。如果想要驅(qū)動(dòng)此類(lèi)顯示器，必須得有很高的掃描頻率， 以及極短的處理時(shí)間，綜合諸多特點(diǎn)需要，所以選用 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) VGA顯示器的驅(qū)動(dòng)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即選用 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn) VGA的顯示。 現(xiàn)在，基于 FPGA的設(shè)計(jì)方案越來(lái)越被用于更多的嵌入式系統(tǒng)，在基于 FPGA的大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了更好的實(shí)現(xiàn) VGA顯示功能，既能使用專(zhuān)用的 VGA接口芯 SPX7111A等，又可以設(shè)計(jì)和使用基于 FPGA的 VGA接口軟核，其優(yōu)點(diǎn)在于能使用 V