【正文】 mages 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。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。 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。 FPGA芯片和 EDA 設(shè)計(jì)方法 的 使用 ，可 根據(jù)用戶(hù)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(mǎn)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 。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。被 廣泛應(yīng)用 于 彩色顯示領(lǐng)域 。 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。 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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即選用 FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn) VGA的顯示。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(shì)： ◆ 使用芯片更少，節(jié)省板上資源，布 線(xiàn)難度大大減少。 ◆ 采用 FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）設(shè)計(jì)的 VGA接口可以將要顯示的數(shù)據(jù)直接傳送到顯示器，跳過(guò)計(jì)算機(jī)的處理過(guò)程，加快了數(shù)據(jù)的處理速度，從而有利的節(jié)約硬件成本?，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)周期日益縮短。它同樣還被用于 LCD 的液晶顯示設(shè)備，隨著微電子制造工藝的發(fā)展，可編程邏輯器件也取得了長(zhǎng)久的進(jìn)步，早期的元器件只可以存儲(chǔ)很少的數(shù)據(jù)，邏輯功能實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)單，然而發(fā)展至今，其完成的邏輯功能相對(duì)復(fù)雜，規(guī)模更大，速度更快，功耗更低！現(xiàn)階段可編程邏輯器件主要有兩大類(lèi)，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件（ FPGA）和復(fù)雜可編程邏輯器件（ CPLD）。因此，工業(yè)控制及其他領(lǐng)域也更加重視使用 FPGA，利用 FPG 完成 VGA 顯示控制，可以使圖像的顯示脫離 PC 機(jī)的控制，形成體積小、功耗低的格式嵌入式系統(tǒng)（便基于 FPGA 的 VGA 圖像顯示控制器設(shè)計(jì) 7 攜式設(shè)備或手持設(shè)備），應(yīng)用地面勘測(cè)，性能檢測(cè)等方面，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義 [1]。 VGA 顯示接口 VGA接口是一種 D 型接口，上面共有 15針孔，分成三排 ， 每排五個(gè)。 VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類(lèi)型，多數(shù)的顯卡都帶有此種接口。一旦能夠從 FPGA發(fā)出這 5個(gè)信號(hào)到 VGA接口，就表示可以實(shí)現(xiàn)對(duì) VGA的控制。彩色則由 R， G， B(紅： RED，綠： GREEN，藍(lán)： BLUE 這三基色夠成。掃描隨即開(kāi)始從屏幕的左上方進(jìn)行，從左到右，從上到下，進(jìn)行掃描，每掃完了一行，電子束 則返回于屏幕左邊下面一行的初始位置，在這期間，