基于fpga的vga圖像顯示控制器設(shè)計(jì)-展示頁
2025-06-27 17:07本頁面
【正文】 子束所通過的每一個(gè)點(diǎn)是否顯示或已經(jīng)顯示得顏色是通過判斷電子束的通斷強(qiáng)弱來進(jìn)行控制的，電子槍在VGA顯示模塊產(chǎn)生的行同步和場(chǎng)同步等控制信號(hào)的作用下能夠進(jìn)行包括水平掃描，水平回掃，垂直掃描和垂直回掃等過程[4]。 VGA顯示模塊與CRT顯示器的控制框圖屏幕掃描即是電子束掃描一幅屏幕圖像上的各個(gè)點(diǎn)的過程。采用逐行掃描得方式進(jìn)行顯示。本設(shè)計(jì)基于標(biāo)準(zhǔn)VGA模式來實(shí)現(xiàn)。 行、場(chǎng)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擴(kuò)展圖形模式。Hs和Vs的時(shí)序圖。現(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。場(chǎng)同步則采用場(chǎng)同步信號(hào)進(jìn)行，并使掃描回到屏幕的左上方，同時(shí)場(chǎng)消隱進(jìn)行，準(zhǔn)備下一場(chǎng)的掃描。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。 VGA顯示原理VGA顯示的圖像原理：常見之彩色顯示器，一般由CRT(即：陰極射線管)構(gòu)成。: VGA接口圖在基于FPGA的VGA控制中，只需要考慮行場(chǎng)同步信號(hào)(Vs)、同步信號(hào)(Hs)、藍(lán)基色(R)、紅基色(B)、綠基色(G)這5個(gè)信號(hào)。 其中，除了2根NC（Not Connect)信號(hào)、3根顯示數(shù)據(jù)總線和5個(gè)GND信號(hào)，比較重要的是3根RGB彩色分量信號(hào)和2根掃描同步信號(hào)HSYNC和VSYNC針[2]。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(jiǎn)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。FPGA的運(yùn)行速度快，管腳資源更加豐富，大規(guī)模的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單，大量軟核可供使用用，有利于二次開發(fā)使用，不僅如此，而且FPGA具備可重構(gòu)的能力，抗看等特點(diǎn)。 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?！?整體設(shè)計(jì)費(fèi)用降低，產(chǎn)品更具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)?！?當(dāng)高速數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸時(shí)，減少高頻噪聲干擾?，F(xiàn)在，基于FPGA的設(shè)計(jì)方案越來越被用于更多的嵌入式系統(tǒng)，在基于FPGA的大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了更好的實(shí)現(xiàn)VGA顯示功能，既能使用專用的VGA接口芯SPX7111A等，又可以設(shè)計(jì)和使用基于FPGA的VGA接口軟核，其優(yōu)點(diǎn)在于能使用VGA專用芯片具有更穩(wěn)定的VGA時(shí)序和更多的顯示模式可供選擇。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)。第 32頁 可編程邏輯器件綜合實(shí)驗(yàn)1. 顯示模式為 64048060Hz 模式；2. 用撥碼開關(guān)控制 R、G、B（每個(gè)2 位），使顯示器可以顯示64 種純色；3. 在顯示器上顯示橫向彩條信號(hào)（至少 6 種顏色）；4. 在顯示器上顯示縱向彩條信號(hào)（至少 8 種顏色）；5. 在顯示器上顯示自行設(shè)定的圖形、圖像等。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。而且給出了VGA模塊的設(shè)計(jì)思路和頂層邏輯框圖。 可編程邏輯器件綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告基于FPGA的VGA圖像顯示控制器設(shè)計(jì)一．實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 本實(shí)驗(yàn)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)。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)，并通過顯示屏顯示出在傳輸過程中，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。二．任務(wù)要求設(shè)計(jì)一個(gè) VGA 圖像顯示控制器。根據(jù)課題要求，實(shí)驗(yàn)中將目標(biāo)進(jìn)行了細(xì)化，敘述如下：1. 設(shè)定4種顯示模式：橫彩模式、縱彩模式、純色模式、用戶模式；2. 撥碼開關(guān)最低兩位SW1～SW0控制4種模式的切換；3. 撥碼開關(guān)高6位SW7～SW2每?jī)晌环謩e控制RGB顯示64種純色；4. 橫向和縱向彩條均設(shè)置為8種內(nèi)置的顏色；5. 用戶模式中分3種子模式：1) 子模式1是沿固定軌跡運(yùn)動(dòng)模式，固定圖形沿水平方向運(yùn)動(dòng)，行運(yùn)動(dòng)到邊界后折回到下一行繼續(xù)水平運(yùn)動(dòng)；2) 子模式2是反彈球模式，固定圖形在矩形屏幕做內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)，到邊界后沿反射角方向反彈，周而復(fù)始；3) 子模式3是受控運(yùn)動(dòng)模式，使用上下左右4個(gè)按鍵控制固定圖形在屏幕內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方向；4) 子模式間的切換由一個(gè)單獨(dú)的按鍵進(jìn)行控制，按鍵按下后順序切換子模式。報(bào)告三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 VGA概述伴隨著市場(chǎng)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。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)即選用FPGA來實(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，布線難度大大減少?！?采用FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）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，跳過計(jì)算機(jī)的處理過程，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，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
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