【正文】 D U C T O R 1C11 0 4C31 0 2C21 0 4V C CR 1 733S Y S _ C L K _ 5 0 MC F G _ n C O N F I GR 1 51 0 KV C Cn R S T _ I ND1L E DR14 .7 KV C C 51VOUT2V I N3GNDU2S P X 1 5 8 7 3. 31VOUT2V I N3GNDU1S P X 1 5 8 7 2. 5GND1V R E F4V S N S3SD2A V I N6P V I N7VDDQ5V T T8u3L P 2 9 9 6V C C 5V C C 5V D D 2. 5V D D 3. 3V D D 2. 5V D D 1. 2C11 04C21 04C31 04C41 04C71 04C61 04C 1 11 00 uC 1 21 04C81 0uC91 0uC 1 42 20 uC 1 01 0uC 1 31 0uC51 04R21 20 KR33KR42KR50九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 13 VGA 接口電路 VGA 接口概述 常見的 VGA 接口 的彩色顯示器，一般由 CRT（陰極射線管）構(gòu)成，色彩由 R、 G、B（紅： Red，綠： Green，藍(lán)： Blue）三基色組成。采用該結(jié)構(gòu)，就形成了一個簡單實用的控制信號輸入通道。雙口 RAM 可用于提高 RAM 的吞吐率，適用于實時數(shù)據(jù)緩存。每行結(jié)束時，用行同步信號進(jìn)行行同步；掃描完所有行，用場同步信號進(jìn)行場同步，并使掃描回到屏幕的左上方，進(jìn)行場消隱，預(yù)備下一場的掃描。 波形顯示控制模塊 波形數(shù)據(jù)存儲格式 采集的波形數(shù)據(jù)存放在 FPGA 內(nèi)部定義的雙口 RAM 中，存儲深度為 1024，數(shù)據(jù)寬度為 10bits，這樣數(shù)據(jù)的每一位就對應(yīng)于每一通道的波形數(shù)據(jù)，采樣到高電平就存“ 1”，低電平就存“ 0”。 256 色 VGA 接口，提供 8 位數(shù)據(jù)輸入，包含三基色信號 R、 G、 B 信號，分別為 R： 3 位； G： 3 位； B： 2 位，總共可以顯示 28=256 種顏色。 dat a[ 9. . 0]rd addr es s [ 9. . 0]rd c loc krd c loc k enw ra ddr es s [ 9. . 0]w rc loc kw rc loc k enw re nq[ 9. . 0]dpr amins t九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 19 VGA 時序 VGA 的時序包括水平時序和垂直時序，且兩者都包含的時序參數(shù)有： 水平 (垂直 )同步脈沖、水平 (垂直 )同步脈沖結(jié)束到有效顯示數(shù)據(jù)區(qū)開始之間的寬度 (后沿 )、有效顯示區(qū)寬度、有效數(shù)據(jù)顯示區(qū)結(jié)束 到水平 (垂直 )同步脈沖寬度開始之間的寬度 (前沿 )。下面將對各個功能模塊進(jìn)行簡單的介紹。 （ 2）信號與輸出電壓的關(guān)系 在電路中，權(quán)值電阻為 512Ω、 1KΩ、 2KΩ，分壓電阻為一個接地的 75Ω電阻，74ALS573 的端口輸出電壓為 ，通過如圖 25 所示的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行分壓后， 8 位二進(jìn)制RGB 顏色編碼，對應(yīng)的輸出模擬電壓值，如表 所示。 本設(shè)計中，為了節(jié)約成本，采用了電壓串聯(lián)供電的方式。系統(tǒng)若配置成功，則發(fā)光二極管變亮。 (5) VHDL類型眾多而且支持用戶自定義類型，支持自頂 而下的設(shè)計方法和多種電路的設(shè)計。它是作為專用集成電路（ ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。當(dāng) FPGA 接受輸出的控制信號后，內(nèi)部的數(shù)據(jù)選擇器模塊根據(jù)控制信號選擇相應(yīng)的圖像生成模塊，輸出圖像信號， 與行場掃描時序信號一起通過 VGA 接口電路送入顯示器， 在 VGA 顯示器上便可看到對應(yīng)的彩色圖像。 （ 3）第 3 章：系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。 目前 VGA 顯示器應(yīng)用已經(jīng)很普遍， VGA 的顯示能力，分辨 率亦較高。 除了擴充為 256色的 EGA式色版，這 256種色彩其實可以透過 VGA DAC（ Digitaltoanalog converter），任意的指定為任何一種顏色。這種設(shè)計方案，設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，難以解決系統(tǒng)資源占用多，操作復(fù)雜的瓶頸。 關(guān)鍵詞： VGA；邏輯分析儀； EDA； FPGA 基于 VGA顯示的邏輯分析儀 II Display Based on the Logic Analyzer Design Abstract Logic analyzer is an effective, most representative of digital logic devices have been widely used at present, but its high price and plex mode of operation, limited in a small laboratory or educational institution use. Desktop machine based on one design, the paper proposes a lowcost FPGA using digital logic signal acquisition, processing, generic VGA display by the digital signal of the logic analyzer. VGA display output with the patibility, display rich content and do not need to rely on the puter39。 最終實現(xiàn)多路邏輯信號的采集、處理，最終將波形數(shù)據(jù)顯示于 VGA 顯示器上。虛擬邏輯分析儀雖然以較小的成本提供了相應(yīng)的性能，但是卡式虛擬邏輯分析儀也有很大缺點，它需要搭配計算機才能使用，操作方式復(fù)雜，使虛擬邏輯分析儀的應(yīng)用難以展開。 VGA 的背景 VGA(Video Graphics Array)是 IBM 在 1987 年隨 PS／ 2 機一起推出的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而對于 LCD、 DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的Ａ /Ｄ（模擬 /數(shù)字）轉(zhuǎn)換器，將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。介紹了 VGA 的背景及發(fā)展與應(yīng)用，簡述了基于 VGA 顯示的邏輯分析儀的優(yōu)勢，介紹了本設(shè)計的研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)處理 采集部分，則由 FPGA來完成。 采用的主要技術(shù) 本設(shè)計采用了 Altera公司的 EDA軟件 Quartus II，并以 Cylone系列 FPGA器件為系統(tǒng)硬件平臺。 (2) 獨立實現(xiàn)，修改方便，系統(tǒng)硬件描述能力強。 本設(shè)計中，設(shè)置了上述兩種配置方式。 基于 VGA顯示的邏輯分析儀 12 圖 系統(tǒng)復(fù)位及時鐘電路 System Reset and clock circuit 系統(tǒng)電源 FPGA 工作于高速狀態(tài)，對電源的要求比較高。以 R 為例，這三個電阻分別對應(yīng) R2,R1,R0進(jìn)行加權(quán)。 其中虛線以內(nèi)的模塊屬于邏輯分析，本文處理虛線以外的其他模塊。 生成模塊如圖 所示。除去消隱部分，實際有效的掃描點有 640 480 個像素點，在此范圍內(nèi)顯示圖像。假設(shè)有如表 所列的一組波形數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的波形圖如圖 所示。行掃描時序如圖 所示。根據(jù)功能的要求，將數(shù)據(jù)的存儲寬度設(shè)為 10 位，存儲的深度設(shè)定為 1024。因此，本設(shè)計將狀態(tài)顯示電路單獨出來，用八位共陽 LED 數(shù)碼管，采用動態(tài)掃描的方式，顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)。 VGA 顯示器的驅(qū)動時序，要嚴(yán)格遵循“ VGA 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”，即 640 480 60Hz 模式，對應(yīng)的頻率要求如表 所示，否則可能會損壞 VGA 顯示器。另外一種是配置復(fù)位，如圖 中按鍵 S1 所示。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 所示。 VHDL主要用于描述數(shù)字系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，行為，功能和接口。 VGA 顯示器的輸入是模擬信號 ,所以由 VGA 顯示控制器產(chǎn)生的 RGB 信號在進(jìn)入 VGA 接口前要經(jīng)過一個 D/A 轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，最終才在 VGA 顯示器上顯示出來。介紹了裝置的人機交互界面，控制方法和工作方式。 結(jié)合以上情況，設(shè)計一款基于 FPGA，用 VGA 作為顯示載體的邏輯分析儀，就是一個比較理想的設(shè)計方案。 VGA 的發(fā)展與應(yīng)用 顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡的輸出接口就是電腦與顯示器之間的橋梁，它負(fù)責(zé)向顯示器輸出相應(yīng)的圖像信號。但其相對昂貴的價格，限制了其在普通用戶領(lǐng)域中的使用，因而設(shè)計一種廉價的，便于實現(xiàn)的邏輯分析 儀，支持一般的小型實驗室或教育機構(gòu)進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)的開發(fā)、科研活動，具有很大的現(xiàn)實意義。微處理器和存儲器的應(yīng)用需要不同于時域和頻域的測試儀器，數(shù)域測試儀器 —— 邏輯分析儀應(yīng)運而生。 JIU JIANG UNIVERSITY 數(shù)字邏輯系統(tǒng)課程設(shè)計 題 目 基于 VGA 顯示的邏輯分析儀 （顯示控制部分） 英文題目 The Logic Analyzer Based on VGA Display（ Display Control） 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 I 摘 要 邏輯分析儀是一種有效的、最具代表性的數(shù)字邏輯分析儀器，目前得到了廣泛的應(yīng)用，但其昂貴的價格和復(fù)雜的操作方式，限制了其在小型實驗室或教育機構(gòu)的使用。 FPGA 九江學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 1 目 錄 摘 要 ..................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 引 言 .................................................................................................................................... 1 1 緒論 ...................................................................................................................................... 2 VGA 的背景 ............................................................................................................. 2 VGA 的發(fā)展與應(yīng)用 ................................................................................................. 3 基于 VGA 顯示的邏輯分析儀的優(yōu)勢 .................................................................... 3 論文的結(jié)構(gòu) ............................................................................................................... 4 2 基于 VGA 顯示的邏輯分析儀的設(shè)計 ............................................................................... 5 總體方案的設(shè)計 ....................................................................................................... 5 硬件設(shè)計的方案 ....................................................................................................... 5 軟件設(shè)計的方案 ...................................