【正文】 正是由于 有 他們 的幫助 ，我才能在各方面 逐步逐步地提升自我 ， 了解自己的學習方向， 在此向他們表示我由衷的謝意，并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，培養(yǎng)出報效祖國的國家棟梁 ！ 26 參 考 文 獻 [1] 張壓平 , 賀占莊 . 基于 FPGA的 VGA顯示模塊設計 [J].計算機技術(shù)與發(fā)展 . 2020， 17(6)：12. [2] 王磊 . 基于 FPGA 的嵌入式系統(tǒng)設計： (碩士學位論文 ). 哈爾濱 : 哈爾濱工程大學 , 2020. [3] 包晗 . FPGA的器件應用研究 : (碩士學位論文 ). 大 連 : 大連海事大學 , 2020. [4] 徐偉業(yè) , 江冰 , 虞湘賓 . CPLD/FPGA 的發(fā)展與應用之比較 . 現(xiàn)代電子技術(shù) , 2020, (1): 46. [5] 韓俊剛 . 論 ASIC與 FPGA之爭 . 計算機工程 , 2020, 30(8): 1012. [6] 小馬哥 . VGA 驅(qū)動及實現(xiàn) 基礎教程 [J]. , 2020. 6. 29. [7] 張文愛 , 張博 , 程永強 . 基于 FPGA 的高分辨率 VGA 顯示控制器的設計 , 現(xiàn)代顯示 , 2020, 9. [8] 陳桂 , 田學隆 . ARM嵌入式平臺的 VGA接口設計 , 單片機及嵌入式系統(tǒng)應用 , 2020, 5 [9] 王恒心 , 熊慶國 . 基于 FPGA/CPLD 的嵌入式 VGA 顯示系統(tǒng) [J]. 微計算機信息 . 2020年 (9): 147148. [10] 周立功 . EDA實驗與實踐 [M]. 北京 : 北京航天大學出版社 , 2020. 232234. [11] PONG P. CHU. FPGA Prototyping By Verilog Examples[M]. WILEY PUBLICATION. 2020, 251252 [12] 百度百科 . PLL[J/0L]. 百度百 科 , [13] 鄒其洪 . 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FPGA 作為專用 集成電路 (ASIC)領域中的一種半定制電路而出 現(xiàn)的。 可通過修改 VGA模塊的參數(shù)，可顯示不同的分辨率與范圍；修改 PS2鼠標模塊中的坐標位置計算模塊的參數(shù)，可改變鼠標移動的最大范圍。 23 圖 25 鼠標鍵盤測試模塊 設計實現(xiàn)效果 在 VGA顯示器 上看到藍色背景，一個動態(tài)的粉紅色鼠標圖案。從設計流程上，讀取鼠標的按鍵，經(jīng)過按鍵消抖程序輸出消抖后的按鍵信息，再處理并輸出不同的按鍵值相應地實現(xiàn)不同的功能。仿真波形如圖 24所示。原理圖如圖 23所示。否則進入 m2_await_response狀態(tài)接收應答字，接收完成進入 m2_verify數(shù)據(jù)校驗，然后進入 m2_use狀態(tài)，鎖存輸出數(shù)據(jù)，并進入 m2_wait狀態(tài)，等待接收數(shù)據(jù)，當檢測到時鐘下降沿后進入 m2_gather狀態(tài)，進行接收鼠標數(shù)據(jù)包，接收完成進入 m2_verify狀態(tài) ， 這 便形成了數(shù)據(jù)接收循環(huán)。完成后進入 m2_data_high_1狀態(tài)，發(fā)送 d[2]（ d[2]=1）并進入 m2_data_low_2狀態(tài)，此時向鼠標發(fā)送 d[3]位（ d[3]=0），完成發(fā)送進入 m2_data_high_2狀態(tài)，向鼠標發(fā)送 d[4],d[5],d[6],d[7](d[4]=d[5]=d[6]=d[7]=1 ） , 完 成 發(fā) 送 進 入m2_data_low_3狀態(tài)，向鼠標發(fā)送奇偶校驗位，然后進入 m2_data_high_3狀態(tài)，22 將數(shù)據(jù)線拉高，等待鼠標返回應答信號。 圖 21 M1狀態(tài)機 圖 22 M2狀態(tài)機 M2狀態(tài)機的功能為初始化 PS2鼠標，接收 PS2鼠標數(shù)據(jù)包。 M1狀態(tài)機的功能為同步 PS2時鐘，在 PS221 的時鐘邊沿產(chǎn)生邊沿標 志。原理圖如圖 20所示。 圖 17 VGA模塊原理圖 20 圖 18 VGA硬件效果 圖 19 VGA模塊仿真波形 PS/2 模塊 PS/2 鼠標接口模塊 本模塊是 PS/2鼠標接口模塊，通過 PS/2協(xié)議與 PS/2鼠標通信。由于三原色信號線只有 0或 1，沒有 用 DA芯片，只能輸出 8種顏色。計數(shù)到某一時刻，信號就置 1或置 0。 圖 16 PLL原理圖 VGA 模塊 本模塊實現(xiàn)了 VGA圖像控制器， 原理圖如圖 17所示。鎖相環(huán)通常由鑒相器（ PD, Phase Detector）、環(huán)路濾波器（ LF, Loop Filter）和壓控振蕩器（ VCO, Voltage Controlled Oscillator）三部分組成 [10]。因鎖相環(huán)可以實現(xiàn)輸出信號頻率對輸入信號頻率的自動跟蹤，所以鎖相環(huán)通常用于閉環(huán)跟蹤電路。 PLL 模塊 鎖相環(huán)路是一種反饋控制電路，簡稱鎖相環(huán)（ PLL,PhaseLocked Loop）。顯示模塊在 VGA顯示器 上顯示出當前鼠標的狀態(tài)和位置。主機根據(jù)應答字節(jié)來判斷鼠19 標是否正確應答。 主機復位后，首先向鼠標發(fā)送初始化命令 (0xF4)。頂層模塊原理圖如圖 14所示。當鼠標左鍵按下時鼠標圖像能改變顏色。若是不帶滾輪的三鍵鼠標，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包沒有 Byte4 其余的相同。同樣鼠標在收到主機不是Resend(0xFE)命令外的其他命令計數(shù)器也會復位。 Byte4的低四位表示滾輪的位移計數(shù)器，也是二進制的補碼證書，可表示的值的范圍是 8~+7；而 Byte4中的 D D4表示第 4鍵是否按下。位移計數(shù)器可表示的值的范圍是 256~+255。其中，最高位作為符號位出現(xiàn)，當鼠標讀取輸入發(fā)現(xiàn)有位移時被計數(shù)器更新。 表 6 三字節(jié)數(shù)據(jù)包格式 字節(jié) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Byte1 Y溢出位 X溢出位 Y符號位 X符號位 Always1 中間 鍵 右按鍵 左按鍵 Byte2 X位移增量 Byte3 Y位移增量 Byte4 Always0 Always0 第 4鍵 第 5鍵 Z位移增量 Byte1中的 Bit0、 Bit Bit2分別表示左、右、中鍵的狀態(tài)，狀態(tài)值 0表示釋放 ,1表示按下。 此外，還有一個受歡迎的擴充石 Microsoft 和 Intellimouse，它既支持標準輸入也支持滾輪和兩個附加的按鍵。位移計數(shù)器表示從最后一次位移數(shù)據(jù)包被送往主機后有位移量發(fā)生。標準的鼠標有兩個計數(shù)器，以保持位移的跟蹤X位移計數(shù)器和 Y 位移計數(shù) 器。在 stream 模式下 ，源源不斷地在預先 設 定的報文 送 給了 PS2 鼠標 的信息 [9]。其內(nèi)部電路測量相對距離的運動，并檢查按鈕的狀態(tài)。主機也可以再第 11個時鐘脈沖應答位前中止一次傳送，只要下拉時鐘線至少 100us[8]。 在停止位發(fā)送后 ， 設備要應答接收到的字節(jié) ， 就把數(shù)據(jù)線拉低并產(chǎn)生最后一16 個時鐘脈沖 ， 如果主機在第 11 個時鐘脈沖后不釋放數(shù)據(jù)線 ， 設備將繼續(xù)產(chǎn)生時鐘脈沖直到數(shù)據(jù)線被釋放 ， 然后設備將產(chǎn)生一個錯誤。 當設備檢測到這個狀態(tài) ， 它將開始產(chǎn)生時鐘信號 ， 并且時鐘脈沖標記下輸入八個數(shù)據(jù)位和一個停止位 。 發(fā)送狀態(tài)如下示： (1)通過下拉時鐘線至少 100 微秒來抑制通訊 ； (2)通過下拉數(shù)據(jù)線來應用請求發(fā)送然后釋放時鐘 。在主機釋放抑制后，設備至少應該在發(fā)送任何數(shù)據(jù)前等 50us。在停止位發(fā)送后設備在發(fā)送下個包前應該至少等待 50us，給主機時間做相應的處理。對于 PS/2設備，一般來說從時鐘脈沖的上升沿到一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變的時間至少要有 5us；數(shù)據(jù)變化到下降沿的時間至少要有 5us，并且不大于25us，這個時序非常重要應該嚴格遵循。 表 5 PS/2通信數(shù)據(jù)幀格式 數(shù)據(jù) 含義 1個起始位 總是邏輯 0 8個數(shù)據(jù)位 (LSB)地位在前 1個奇偶校驗位 奇校驗 1個停止位 總是邏輯 1 1個應答位 僅用在主機對設備的通信中 PS/2 設備到主機的 通信 PS/2到主機的通信時序如圖 11所示。推薦值在 15kHz左右，也就是說， CLOCK 高、低電平的持續(xù)時間都為 40us。如果是 PC機和 PS/2 設備間的通信，則 PCji 機必須做主機，也就是說， PC 機可以抑制 PS/2 設備發(fā)送數(shù)據(jù)，而 PS/2 設備則不會抑制 PC 機發(fā)送數(shù)據(jù)，也即主機總是在總線上有優(yōu)先權(quán)。通信的兩端通過 CLOCK(時鐘腳 )同步，并通過國 DATA(數(shù)據(jù)腳 )交換數(shù)據(jù)。圖 10就是兩種連接器的引腳定義，使用中，主機提供 +5V電源給鼠標，鼠標的地連接到主機電源地上。實物圖如圖 9所示。 列出下列常見刷新率時序如表 4所示。 在顯示時序段 (Displav interval c)，數(shù)據(jù)讀寫控制器從數(shù)據(jù)緩存區(qū)讀取像素顏色，用這些顏色 來控制輸出設備 (顯示器 )的亮度。可以用幀大小得到縱向回掃次數(shù)，為了得到縱向同步長度 (Sync Length)，可以從縱向幀大小減去縱向分辨率，也就是 1066102442。對于分辨率大小為 1280x1024來說，幀的大小為 1688x1066，這個大小與像素時鐘 (Pixel Clock)有關(guān)，所謂像素時鐘就是對像素的刷新頻率。 一個示例就是 60Hz時 1280x1024分辨率顯示的 VESA標準，在 60Hz時，屏幕每16． 67毫秒更新一次。 幾種常用的時序參數(shù)如表 l和表 2所示，首先，根據(jù)顯示器的性能選擇一種合適的 VGA模式，然后由象素時鐘頻率和圖像分辨率計算出行總周