【正文】 ROM 模塊，在這一模塊中需要解決的是圖像數(shù)據(jù) BMP位圖文件的來源及轉(zhuǎn)換成 HEX文件，利用 Image2lcd對(duì)本次設(shè)計(jì)圖片處理得到 BMP文件，最終在 Quartus II得到 HEX文件，在已 設(shè)置 LPM_ROM進(jìn)行加載圖像數(shù)據(jù)。利用 VHDL 硬件描述語言對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行描述，并逐一對(duì)每個(gè)功能模塊進(jìn)行編譯仿真，使頂層 VGA 顯示控制器的模塊實(shí)體仿真綜合得以順利通過。 LogicLock 軟基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 18 件的 模塊設(shè)計(jì)功能 得到相當(dāng)?shù)母倪M(jìn) ， 增加了 FastFit 編譯選項(xiàng)，網(wǎng)絡(luò)編輯性能 得于推薦 ，此外 調(diào)試能力 明顯提升很多 。支持 Altera 的片上可編程系統(tǒng)（ SOPC）開發(fā)， 將 系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì) ， 開發(fā)嵌入式 的 軟件 ， 可編程邏輯 的 設(shè)計(jì) 基于一體 ，是一 款 綜合性的 應(yīng)用 開發(fā)平臺(tái)。具有運(yùn)行速度快，界面統(tǒng)一，功能集中， 學(xué)用簡單 等特點(diǎn)。目前 Altera已經(jīng)停止了對(duì) Max+plus II 的更新支持 。符合市場的需求，使得規(guī)模大的系統(tǒng)高效，高速的完成由有多人或者多個(gè)研發(fā)組同時(shí)并行工作才得以實(shí)現(xiàn)。相比 與其他硬件描述語言， VHDL 具有功能性強(qiáng)大、設(shè)計(jì)簡單；支持面廣、修改方便；超強(qiáng)的系統(tǒng)硬件描述能力；設(shè)計(jì)可以獨(dú)立于器件并與工藝無關(guān)；移植能力強(qiáng)；容易共享與復(fù)用等諸多特點(diǎn)，于此 VHDL 于其他描述性硬件語言更具備如下優(yōu)勢： ◆ 相比于其他描述性硬件語言， VHDL擁有更為強(qiáng)大的行為描述能力，因此也使得它成為了系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域最適合的硬件描述語言。除了 擁 有 的 語句 絕大 多 數(shù) 具 備 硬件特征 外 ， 它得 語言形式、描述風(fēng)格以及語法于 普通 的計(jì)算機(jī)高級(jí)語言 基本無異 。 VHDL 語言作為 IEEE 的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此掌握 VHDL 語言是實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)硬件開發(fā)所必備的知識(shí)和技能。 VHDL 簡介 VHDL語言是一種 被 用于電路設(shè)計(jì) 中 的高級(jí)語言。 一般來說，布局布線后仿真步驟必須進(jìn)行 ，靜態(tài)時(shí)序分析被 QuartusII 自帶的時(shí)序分析工具分析完成 ， 此外它也可被第三方工具進(jìn)行時(shí)序分析與驗(yàn)證 [6]。布局 (Place)即指將在FPGA 內(nèi)部的固有硬件結(jié)構(gòu)上合理的適配邏輯網(wǎng)表中的硬件源語或者底層單元。 即便 綜合后仿真雖然比功能仿真 更為精確， 卻也只能 估計(jì)門延時(shí)， 達(dá)不到 估計(jì)線延時(shí) 的效果 ，仿真結(jié)果 相對(duì)于 布線后的實(shí)際情況 存在著相當(dāng)?shù)?差距。 綜合優(yōu)化：是指將設(shè)計(jì)輸入 (HDL 語言、原理圖 )翻譯成由基本邏輯單元（與、或、非門 ,RAM,觸發(fā)器等）組成的邏輯連接 (網(wǎng)表 ),依照其目標(biāo)與要求 (約束條件 )，將生成的邏輯連接優(yōu)化 ,同時(shí)輸出 edf和 edn等格式標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)表文件 ,能為 FPGA/CPLD廠家的實(shí)現(xiàn)布局布線器。 功能仿真：其又被稱作綜合前仿真 ,它的主要目的在于驗(yàn)證設(shè)計(jì)的電路結(jié)構(gòu)和功能與設(shè)計(jì)意圖是否相配對(duì)。圖 一個(gè)完整的 FPGA 設(shè)計(jì)過程。表 4輸入與門得例子。 CPLD 得設(shè)計(jì)基于 E2CMOS 工藝 ,它的 基本邏輯單元?jiǎng)t是由一些與、或陣列外加觸發(fā)器構(gòu)成的 ， 但 FPGA 則選擇 SRAM 工藝進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 基本邏輯單元依據(jù)查找表而進(jìn)行設(shè)計(jì)。他們離開后成品磚和 FPGA邏輯連接可以改變根據(jù)設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì) ,可以完成需要的 FPGA 邏輯功能。 表 640X480時(shí)序信號(hào) Symbol Parameter Vertical Sync Horizontal Sync Time Clocks Liens Time Clocks TS Sync pulse time 4168,800 521 32μ s 800 TDISP Display time 384,000 480 s 640 TPW Pulse width 64μ s 1,600 2 s 96 TFP Front porch 320μ s 8,000 10 640 16 TBP Back Porch 928μ s 23,200 29 s 48 圖 各時(shí)序之間的聯(lián)系 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 13 第 2 章 FPGA 簡介及設(shè)計(jì)流程 FPGA 簡介 目前以硬件描述語言（ Verilog 或 VHDL）所完成的電 路設(shè)計(jì)，經(jīng)過簡單的綜合與布局，可以很快的燒錄到 FPGA 上進(jìn)行測試，是現(xiàn)代 IC設(shè)計(jì)驗(yàn)證的主流技術(shù)。給定的刷新頻率的水平線的數(shù)量定義了水平折回頻率。 VGA控制器產(chǎn)生水平同步時(shí)序信號(hào)（ HS）和垂直同步時(shí)序信號(hào) (VS)，調(diào)節(jié)在每個(gè)像素時(shí)鐘視頻數(shù)據(jù)的傳送。 視頻數(shù)據(jù)一般來自重復(fù)顯示存儲(chǔ)器中一個(gè)或多個(gè)字節(jié) —— 它們被分配到每個(gè)像素單元。在消隱周期 —— 電子束重新分配和穩(wěn)定于新的水平或垂直位時(shí)，丟失了許多信息。因此，下面的討論均適合 CRT和 LCD。以下提供的 VGA系統(tǒng)和時(shí)序信息作為例子來說明 FPGA在 640 480模式下是如何驅(qū)動(dòng) VGA監(jiān)視 器的。每個(gè)顏色信號(hào)串一個(gè)電阻，每位的顏色信號(hào)分別是 VGA_RED， VGA_BLUE， VGA_GREEN。 此外考慮節(jié)約成本得想法 ， 由于要用到專用 DA轉(zhuǎn)換器 ,成本必會(huì)增加。如果所有的水平掃描都以完成，電子束被結(jié)束并關(guān)閉在屏幕的右下角，隨即及時(shí)回到屏幕得左上角（垂直回掃），啟動(dòng)下一次的光柵掃描。當(dāng)今的顯示器都采用光柵掃描這一方式來進(jìn)行它的屏幕掃描。采用逐行掃描得方式進(jìn)行顯示。 圖 行、場掃描時(shí)序示意圖 VGA得圖形模式可以分成三類： CGA、 EGA兼容的圖形模式，標(biāo)準(zhǔn) 的 VGA圖形模式及 VGA基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 9 擴(kuò)展圖形模式?，F(xiàn)拿正極性分析，說明 CRT的全工作過程： R， G， B 呈現(xiàn)正極性的信號(hào)，即視為高電平是有效的。顯示則采取逐行掃描得方式解決，使得從陰極射線槍中發(fā)出的電子束得以打在具有熒光粉得熒光屏上，產(chǎn)生R， G，三基色的彩色像素。 其排列及接口定義如圖 所示 : 圖 VGA接口圖 在基于 FPGA的 VGA控制中，只需要考慮行場同步信號(hào) (Vs)、同步信號(hào) (Hs)、藍(lán)基色基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 8 (R)、紅基色 (B)、綠基色 (G)這 5個(gè)信號(hào)。本設(shè)計(jì)在 FPGA 開發(fā)板上使用 VGA 接口的顯示器顯示彩條及簡單的圖形，可以成為整個(gè)采集系統(tǒng)的參考設(shè)計(jì)，實(shí)用價(jià)值良好。 VGA 顯示技術(shù)的發(fā)展概況 VGA 接口，它是一種被廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)顯示接口，大多數(shù)的顯卡和顯示器之間，以及二色等離子的電視輸入圖像模數(shù)的轉(zhuǎn)換上使用了 VGA接口。 ◆ 當(dāng)高速數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，減少高頻噪聲干擾。如果想要驅(qū)動(dòng)此類顯示器，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來實(shí)現(xiàn)對(duì) VGA顯示器的驅(qū)動(dòng)。 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)不同類型，規(guī)模，和不同的適用場合，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)。 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。 蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院專 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 專業(yè)名稱 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)。 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 。被 廣泛應(yīng)用 于 彩色顯示領(lǐng)域 。 基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 6 第 1 章 VGA 概述 伴隨著市場上液晶顯示器的出現(xiàn)，越來越多的數(shù)字產(chǎn)品開始使用液晶作為顯示終端，不過基于 VGA標(biāo)準(zhǔn)的顯示器仍是目前普及率最高的顯示器。此外設(shè)計(jì)和使用 VGA接口軟核更具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢： ◆ 使用芯片更少，節(jié)省板上資源，布 線難度大大減少?，F(xiàn)代 EDA軟件發(fā)展迅速 ， 設(shè)計(jì)、仿真 更容易實(shí)現(xiàn) ， 量化設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié) ， 使得設(shè)計(jì)周期日益縮