【正文】 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 25 TCK Clock High or Low Time 30μs 50μs TSU Datatoclock Setup Time 5μs 25μs THLD Clocktodata Hold Time 5μs 25μs 表 定時 Form Timing 圖 定時 Fig. Timing 值得注意的是： PS2鍵盤中， 如果鍵盤被按下，鍵盤每 100ms發(fā)送一次掃描碼，當鍵盤松開后，鍵盤并不是直接發(fā)送真正的數(shù)據(jù)，而是要先發(fā)送數(shù)據(jù) F0，然后跟隨著他后面的才是真正的按鍵數(shù)據(jù)， 有一些按鍵并不只是發(fā)送 F0跟數(shù)據(jù)，而是先發(fā)送 E0然后才是 F0和真正的數(shù)據(jù)，這一點在程序編寫的時候是需要注意的 [5]。這將給主 機時間當它處理接收到的字節(jié)時抑制發(fā)送（主機在收到每個包時，通常自動做這個）。導(dǎo)致設(shè)備放棄發(fā)送當前字節(jié)（這是非常罕見的）。數(shù)據(jù)變化到時鐘脈沖的下降沿的時間至少要有 5微秒并且不大于 25微秒如圖 4， 這個定時非常重要 — 你應(yīng)該嚴格遵循它。 如我在上一節(jié)提及的鍵盤和鼠標使用一種每幀包含 11位的串行協(xié)議，這些位含義如表 ： 1 start is always 0 1 個起始位，總是為 0 8 data bits,least significanr bir first 8 個數(shù)據(jù)位，低位總在前 1 parity bit(odd parity) 1 個校驗位，總是為 1 1stop bit. This is always 1 1 個停止位，總是為 1 表 PS2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) PS2 data structure 每位在時鐘的下降沿被主機讀入，如圖 和 所示： 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 圖 PS2讀數(shù)據(jù) Fig. PS2 reading data 圖 設(shè)備到主機的通訊當時鐘為高數(shù)據(jù)線改變狀態(tài)在時鐘信號的下降沿數(shù)據(jù)被鎖存 圖 Q鍵掃描碼 Fig. Q key code scanning 圖 是 Q鍵的掃描碼從鍵盤發(fā)送到計算機，通道 A 是時鐘信號，通道 B 是數(shù)據(jù)信號 時鐘頻率為 。當鍵盤或鼠標等待發(fā)送數(shù)據(jù)時，它首先檢查時鐘以確認它是否是高電平。 當主機發(fā)送數(shù)據(jù)給鍵盤 /鼠標時設(shè)備回送一個握手信號來應(yīng)答數(shù)據(jù)包已經(jīng)收到這個位不會出現(xiàn)在設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到主機的過程中 [5]。數(shù)據(jù)位中 1 的個數(shù)加上校驗位總是為奇數(shù)這（就是奇校驗）這是用來進行錯誤檢測的，但是由于時間的關(guān)系我沒有完成奇偶校驗。 如果你要制作一個 PS/2 設(shè)備我推薦你把頻率控制在 15kHz 左右這就意味著時鐘應(yīng)該是高 40 微秒低 40 微秒 [5]。 從鍵盤 /鼠標發(fā)送到主機的數(shù)據(jù)在時鐘信號的下降沿（當時鐘從高變到低的時候）被讀??；從主機發(fā)送到鍵盤 /鼠標的數(shù)據(jù)在上升沿（當時鐘從低變到高的時候）被讀取。換句話說，每次數(shù)據(jù)線上發(fā)送一位數(shù)據(jù)并且每在時鐘線上發(fā)一個脈沖就被讀入。（注意：如果你打算使用象 PIC 這樣的微控制器，由于它們的 I/O 管腳是雙向的，你可以跳過晶體管和緩沖門，并且通用同一個管腳進行輸入和輸出。臵 “0” 就把線拉低，臵 “1” 就讓線上浮成高電平。 host （計算機）提供 +5V 并且鍵盤 /鼠標的地連接到 host 的電源地上。 值得注意的是在下載程序前要先在 ISE 軟件中選擇對應(yīng)的芯片，管腳約束一定要編寫正確，否則實驗將沒有現(xiàn)象。 NET VGA_HSYNC LOC = F15 | IOSTANDARD = LVTTL | DRIVE = 8 | SLEW = FAST 。 NET VGA_GREEN LOC = H15 | IOSTANDARD = LVTTL | DRIVE = 8 | SLEW = FAST 。 ROM 的地址構(gòu)建成功后就可以從 ROM 讀取吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 20 數(shù)據(jù)了，但是 ROM 是并行輸出的，而 VGA 的三基色信號是串行輸出的，因此在這中間需要一個并串轉(zhuǎn)換才能得到最后需要顯示的信號。 輸入一個 ASICII 碼，輸出 8 位像素，則地址可 以如下產(chǎn)生： Addr=IN * 12 + Y ，其中， IN 是輸入的 8位二進制 ASICII 碼， Y 為輸出該字符的第幾行數(shù)。 對于字符庫，所占的地址空間的大小已經(jīng)固定了，每個表格的偏移地址已經(jīng)固定了，即每種字符使用的像素顯示已經(jīng)固定了。RAM 的讀地址就是由這一系列嵌套的計數(shù)器得來，系統(tǒng)讀出 ASICII 碼后，經(jīng)過一個 地址的影射，影射到存有標準字符庫的 ROM 中，每個 ASICII 碼都有對應(yīng)顯示狀態(tài)，計算機字符顯示分為編碼和字符庫，字符庫以表格的形式存放每個字符，每個字符由 m*n 個像素組成，占據(jù)存儲空間的地址就是 m*n/8。這個問題首先要考慮到的是要接收 PS2 鍵盤當前發(fā)送按鍵的 acsii 值和已經(jīng)輸入過的 acsii 值在屏幕上顯示問題，因為既要顯示當前的數(shù)據(jù)，又要顯示以前的數(shù)據(jù)，所以就要用到緩存設(shè)備，而這個緩存設(shè)備既要接收 PS2 鍵盤的數(shù)據(jù)寫入有要支持 VGA 模塊讀取 數(shù)據(jù)，因此我選擇了雙口 RAM，在 VGA 模塊中暫不考慮 RAM 的寫入，僅考慮數(shù)據(jù)的讀出即可，在 RAM 中使用計數(shù)器嵌套構(gòu)建了一個 VGA顯示的區(qū)域，每個字符顯示的像素是固定的 8*12（由使用的字符庫決定）每個字符顯示的寬度是 8，每行有 640 個有效顯示點，所以每行可以顯示 80 個字符，字符的高度是 12， VGA 顯示器每列有 480 個有效顯示行，所以每列可以顯示 40 個字符。場同步信號 VS 每場有一個脈沖，場消隱期包括場同步信號，場消隱前肩，場消隱后肩共 45 行 場計數(shù)器 vctr 開始 計數(shù)，每當行計數(shù)器完成一次計數(shù)后，場計數(shù)器加一，場同步信號 VS 的實現(xiàn)與行同步信號的設(shè)計方法基本相同，行同步時間為當場計數(shù)器 vctr 大于 499 小于 502 時為 0，緩沖區(qū) blank 當計數(shù)器 vctr 大于 479 時吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 19 為 0。 首先 hctr 計數(shù)器開始計數(shù)，每當系統(tǒng)時鐘（ CLK25HZ）上升沿來臨時計數(shù)器值加一，當計數(shù)器值大于 663小于 757時 ,同步時間信 號 hsync_int變?yōu)?0，其余時間為 1，實現(xiàn)了同步時間后要考慮同步時間與有效顯示區(qū)之間的緩沖即行消隱前肩跟行消隱后肩，對于緩沖區(qū)的實現(xiàn)同樣使用了計數(shù)器，當計數(shù)器 hctr大于 639 時，緩沖信號 blank 為 0，同步時間信 hsync_int 與緩沖信號 blank相于即實現(xiàn)了行同步信號 HS。行同步信號 HS 每行有一個脈沖，行消隱期包括行同步時間，行消隱前肩和行消隱后肩，共 160 個點時鐘。 對于 VGA 顯示部分，首先是基本時序的完成。 VGA 顯示 模塊 的進階： VGA 模塊 到后期可以實現(xiàn)圖象顯示，和視頻顯示，但這部分 FPGA 本身的容量是不夠用的，需要外掛存儲器來完成。 普通的 VGA 顯示器，其引出線共含 5個信號： R、 G、 B：三基色信號 HS：行同步信號 VS：場同步信號 VGA 工業(yè)標準是 640*480*60HZ VGA 工業(yè)標準要求的頻率： 時鐘頻率： （像素輸出的頻率） 行頻： 31496HZ 場頻： （每秒圖象刷新頻率） VGA 工業(yè)標準模式要求：行同步、場同步都為負極性，即同步頭脈沖要求是負脈沖 VGA 部分的設(shè)計分為兩個階段，第一階段是 VGA 彩條顯示 [6]，這一步分很容易實現(xiàn)，只要在有效顯示區(qū)域內(nèi)規(guī)定幾個范圍沒個范圍顯示不同的顏色即可，彩條顯示的延伸：可以實現(xiàn) 橫彩條顯示，豎彩條顯示以及棋盤格的顯示。 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 17 顯示控制模塊 顯示控制模塊是 VGA 系統(tǒng)的關(guān)鍵，因為它將輸出行同步、場同步，以及三基色信號，并且送往顯示器。顯示是用逐行掃描的方式解決，陰極射線槍發(fā)生出電子束打在涂有熒光粉的屏幕上，產(chǎn)生 R、 G、 B 三 基色，合成一個彩色像素。 顯像原理 圖 基本時序圖 Fig. Basic timing plans VGA 顯示圖象原理：常見的彩色顯示器，一般由 CRT（陰極射線管）構(gòu)成。如果說它所顯示的顏色還不能完全吻合自然界的某鐘色彩的話，那幾乎是我們?nèi)庋鬯荒芊直娉鰜淼牧恕? 而與我們電腦相關(guān)的地方，就是目前的顯示器大都采用了 RGB 顏色標準，這就是為什么它對我們來說這么重要了。為什么叫加色模式呢？ 舉個例子，通常使用的電視屏幕和電腦屏幕上的顯示就是這樣的模式，在沒有圖象是，屏幕是黑的，若 R、 G、 B 三色亮度都為 255時混合疊加打在屏幕上時則顯示成白色，就是加起來是白色的意思，叫加色模式。 相對的，有些公司開發(fā)蔭柵式顯像管，它不像以往把磷光材料分布為點狀 ，而是以垂直線的方式進行涂布，并在磷光涂料的前方加上相當細的金屬線用以取代蔭罩，金屬線用來阻絕散射的電子束 ,原理和蔭罩相同，這就是所謂的蔭柵式吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 15 顯像管。倘若電子束瞄準得不夠精確，就可能會打到鄰近的磷光涂層，這樣就會產(chǎn)生不正確的顏色或輕微的重像，因此必須對電子束進行更加精確的控制。經(jīng)典的 CRT 顯像管使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，最后高速電子擊打屏幕上的磷光物質(zhì)使其發(fā)光，通過電壓來調(diào)節(jié)電子束的功率，就會在屏幕上形成明暗不同的光點形成各種圖案和文字。它是目前應(yīng)用最廣泛的顯示器之一， CRT 純平顯示器具有可視角度大、無壞點、色彩還原度高、色度均吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 14 勻、可調(diào)節(jié)的多分辨率模式、響應(yīng)時間極短等 LCD 顯示器難以超越的優(yōu)點，而且現(xiàn)在的 CRT 顯示器價格要比 LCD 顯示器便宜不少。某些高檔的主板內(nèi)臵了顯示卡的功能， CRT 顯示器背面有一個與顯示器連接好的視頻電纜，電纜的末端是 15 針的插入式連接器，使用時將它直接插入主機機箱背面的 15 孔 D 型插座上即可。 640*48016 色的 VGA 顯示一屏需 642*480*Log2 16/8=154KB顯示存儲器， 1024*768 真彩顯示一屏則需要 1024*768*24/8=。 顯示卡的性能主要取決于卡上使用的圖形芯片，早期的圖形芯片沒有幀緩存器，有關(guān)幀的操作都要有 CPU 去處理，降低了顯示速度，現(xiàn)在多數(shù)顯示卡上都設(shè)臵具有圖形處理功能的加速芯片，可處理像 Windows 類型的圖形任務(wù)而減少CPU 參與，更高級的顯示卡上有協(xié)處理器，可大大減免 CPU 的處理和參與。 顯示卡主要有圖形 處理芯片，視頻儲存器及 BIOS 芯片等組成。隨著Windows 的普及和對快速度、多色彩、高分辨率的需要，一些廠家在 SVGA 芯片中增加更多的硬件來支持 Windows 的加速，這類顯示適配器一般被稱做吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 13 AVGA（ Accelerated VGA：加速 VGA）。從最初的 MDA（單色顯示適配器） →CGA （彩色圖形顯示適配器） →EGA （增強型圖形適配器） →VGA （視頻圖形陣列適配器）， VGA 一改以前顯示卡采用的數(shù)字視頻信號輸出，而改用模擬視頻信號輸出， VGA 卡內(nèi)的 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為控制 R、 G、 B 三原色的模擬信號，使像素色彩變化非常平滑，更適合人的視覺感受。顯示卡內(nèi)的D/A（數(shù) /模）轉(zhuǎn)換電路將每個像素的位寬（二進制整數(shù)）轉(zhuǎn)換成相應(yīng)亮度的 R、G、 B（紅、綠、藍）模擬信號，控制屏幕上相應(yīng)的三色螢光點發(fā)光，產(chǎn)生所要求的顏色。 顯示卡術(shù)語 一個像素點可有多種顏色，由表示該像素的二進位數(shù)（又稱像素的位寬） 決定。 早期的顯示器頻率固定，現(xiàn)在流行的多屏顯示器采用自動跟蹤技術(shù)，使顯示器的掃描頻率自動與顯示卡的輸出同步，達到較寬的適用范圍。 顯示帶寬 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 帶寬則指顯示器可以處理的頻率范圍。 完成一行掃描所需時間稱為水平掃描時間，其倒數(shù)稱為行頻率；完成一幀（整屏）掃描所需的時間稱為垂直掃描時間，其倒數(shù)為垂直掃描頻率，又稱刷新頻率，既新一屏的頻率。隔行掃描的顯示器比逐行掃描閃爍的更厲害，也會讓使用者的眼睛更疲勞。這種方法也就是常說的逐行掃描顯示。電子束采用光柵掃描方式，從屏幕左上角一點開始，向右逐點進行掃描，形成一條水平線；到達最右端后，有回到下一條水平線的左端，重復(fù)上面的過程；當電子束完成右下角一點的掃描后，形成一幀。 掃描頻率 顯示器采用光柵掃描方式，即轟擊熒光屏的電子束在 CRT 屏幕上從左到右（受水平同步信號 HSYNC 控制）、從上到下（受垂直同步信號 VSYNC 控制）做有規(guī)律的移動。 顯示器尺寸 顯示器屏幕尺寸以對角線 來度量，常用的顯示器有 1 1 1 1 21英寸等。這同屏幕吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 11 尺寸及點距密切相關(guān)，可有屏幕的實際顯示的尺寸與點距相除來近似求得。顯示器的點距有、 、 、 等多種。組成屏幕顯示畫面的最小單位是像素，像素之間的最小距離為點距（ Pitch）。 吉林農(nóng)