基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现..
基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现
编号基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现Design and implementation of VGAinterface based on FPGA display学生姓名王雪专业控制科学与工程学号S120400520指导教师杨晓慧学院电子信息工程学院二〇一三年六月摘要利用现场可编程逻辑器件FPGA产生VGA时序信号和彩条图像信号,并将其作为信号源,应用于彩色等离子显示器的电路开发,方便彩色等离子显示器驱动控制电路的调试。
FPGA芯片具有可靠性高、编程灵活、体积小等优点，实验经过软硬件调试，最终在显示器上显示彩条正确图像。
利用此原理，可以设计更多的彩色图像，且可将采集的图像进行实时显示，将此作为信号源，应用于显示器电路的开发或某些嵌入式系统中，进行视频设备的调试与性能分析或系统中信号处理模块的调试与性能分析等。
关键词：FPGA VGA接口时序控制彩条信号AbstractVGA-timing signals and color strip image were obtained by using FPGA.The signals were used as sources when developing the circuits of color plasma display panel, and it took great convenience to the debugging of the driving and controlling circuit of color plasma display panel.The FPGA chip has the advantages of high reliability, small volume, flexible programming,just because of this,the test could achieve the desired results,display scree displays color bar signals.According to this principle, we can design color image more, and make the image real-time display, such as the signal source, used in display circuit development or some embedded systems, video equipment debugging and performance analysis of the system signal processing module debugging and performance analysis.Keywords:FPGA, VGA interface,timing control, color bar signals目录摘要 (1)Abstract (2)第一章引言 (4)第二章VGA显示接口的方案设计和原理 (5)2.1 VGA接口 (5)2.2 VGA显示原理 (5)2.3 VGA信号时序 (6)2.4 VGA显示方案实现 (7)第三章系统模块设计 (8)3.1系统模块原理图 (8)3.2 分频模块 (8)3.3 VGA彩条信号产生模块 (8)3.4 实验结果 (12)第四章结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第一章引言视频图形阵列（VGA）作为一种标准的显示接口已经得到广泛的应用。
基于FPGA的VGA显示详解(附VHDL代码)
基于FPGA的VGA显示（后附VHDL代码）整个VGA的时序操作很简单，就是形成一个具有一定占空比的电平周期。
只是整个VGA的操作涉及到一些专有名词，理解上比较困难，一旦明白了这些是什么意思后，操作即将变得很简单。
VGA工作流程：常见的彩色显示器，一般由CRT (阴极射线管)构成，彩色是由R、G、B（红、绿、蓝）三基色组成，CRT用逐行扫描或隔行扫描的方式实现图像显示，由VGA控制模块产生的水平同步信号和垂直同步信号控制阴极射线枪产生的电子束，打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生R、G、B三基色，合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始，由左至右，由上到下，逐行进行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕下一行的起始位置，在回扫期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束是用行同步信号HS进行行同步；扫描完所有行，再由场同步信号VS进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，预备下一场的扫描。
行同步信号HS 和场同步信号VS是两个重要的信号。
注意点：什么时候消隐？为什么要消隐？当一行扫描完毕后然后电子枪又转到下一行的这段时间或是扫描完所有的行后电子枪回到第一行的这段时间，这两段时间都要消隐。
在消隐的时间内，数据是无效的。
这样就保证电子枪的回扫的个动作不干扰显示，因为回扫这个动作是很频繁的，若在这个时间段内数据有效，那么就回在显示屏上出现电子枪回扫的轨迹。
消隐的时候我们干什么？消隐这个动作是显示屏（CRT）执行的，我们在编程时只要注意有这么个东西就行。
同步信号（包括HS和VS）是什么？这个就相当于一个数据起始信号，表明数据马上就要开始了。
如果撇开具体的设备，那么这个信号和AD、DA中常用的Sync(同步)、CS(片选)信号相当。
该信号一般为负电平，但对于有的显示器可不关心该信号的极性，因为它内部可自动转换正负逻辑。
对于普通的VGA显示器，需要引出5个信号：R,G,B:三原色；HS:行同步信号;VS:场同步信。
基于FPGA的VGA图像显示
基于FPGA的VGA图像显示1、VGA显示原理VGA标准是一种计算机显示标准，最初是由IBM公司在1987 年提出的，分辨率是640*480。
VGA 接口也叫做D_Sub 接口，是显卡上输出模拟信号的接口。
目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的D/A 转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。
常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT) 构成，彩色由GRB(Green Red Blue) 基色组成。
显示采用逐行扫描的方式解决,阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生GRB 基色，合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始,从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步；扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。
要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。
VGA的标准参考显示时序如图1所示。
行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿(Front porch d)四个部分。
2、方案设计由VGA的显示原理可知，该任务的关键是VGA时序控制部分和汉字图形显示部分：（1）VGA时序控制部分，采用FPGA本地50MHz时钟，根据所需时序要求，经Verilog语言编写的计数模块分频而得到，该部分十分重要，如果产生的时序有偏差，那么就会使汉字图形无法显示或显示结果混乱；（2）汉字图形显示部分，有2种方法可以实现：第1 种是在对像素进行行计数、场计数的时候，就把字库信息直接赋值给颜色信号R、G、B，这种方法虽然简单，但是控制很不灵活，需要对汉字的显示像素一一判定对应的位置，容易出现错误，不易修改，所以本次采用的是第2 种方法，第2 种方法是使用FPGA内部的一种资源来存储汉字的字库信息，然后由程序将其提取出来作为显示信号发送到VGA 接口，以实现汉字图形的显示，这样就克服了第一种方法易出错又不易修改的缺点。
基于FPGA的VGA显示系统的设计与实现
责任编辑：叶雷
基于FPGA的VGA显示系统的设计与实现
Design and implementation of VGA display system based on FPGA
陈启武 白天蕊 西南交通大学 信息科学与技术学院（四川 成都 610031）
基色信号实现图像的正确显示。
图像显示控制模块vga_control_module.v的部分代码如
下：
module vga_control_module
(
input CLK, RSTn, Ready_Sig;
input [10:0] Column_Addr_Sig, Row_Addr_Sig,
input [63:0] Rom_Data;
摘要：针对VGA（视频图形阵列）接口显示器的检测需求，设计了一种基于Altera FPGA的VGA显示系统。详细介 绍了VGA显示的原理，采用硬件描述语言Verilog完成了VGA显示所需的驱动时序和图像存储相关模块的设计，并 对整个系统进行了综合仿真，验证了设计的正确性。仿真与测试结果表明，该设计可以在简单的情况下实现图像 或字符显示，节约了硬件成本，还可以满足不同显示标准的需要。 关键词：VGA；图像显示；FPGA；设计实现 DOI: 10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.013
此外，FPGA电路的可重构性，为系统功能的优化和升级以及
功能拓展提供
了很大的设计
空间。因此，
由FPGA完成
VGA图像的显
示和控制，较
好的实现了图
图1 VGA接口电路
像数据处理的
实时性和可靠性，具有成本低、结构简单、应用灵活的优点， 可以广泛应用于视频和计算机的显示技术领域。
基于FPGA的VGA图像控制器设计与实现
ＶＡ 图像 控制 器 是一 个较 大 的数字 系 统 。采用 模块 化 设计 原 Ｇ 则和 自顶 向 下的设 计思想 ，进 行功 能分 离并按 层 次设 计 。将 Ｖ Ｄ ＨＬ 硬件 描述 语言 设计 与 原理 图设 计相 结合 ，逐 一对 每个 功 能模 块进 行仿 真 ，使顶 层 Ｖ Ａ图像 控制 器 的模块 实 体仿真 综合 得 以顺利 通 Ｇ 过 。Ｖ Ａ 控制 器主 要 由 以下模 块组成 ：消 隐模块 ，显 示模 块 ，分 Ｇ 频模 块 ，网格 生成 模块 ，汉字 显示模 块 ， 图像控 制模 块 ，动 画生 成模 块 ，ＬＭＲ Ｍ 用模 块 ，ＥＰ Ｏ Ｐ— Ｏ 调 Ｅ ＲＭ调用 模块 等 。 三 、模块 设计 （ ）消 隐模块 一 消 隐模 块 是整个 显示 控制 器 的关 键部 分 ，显示 模 块 、汉字 模 块 、彩 条模 块 、 网格 模块 、动画控 制 模块 、Ｌ ＭＲ Ｍ 调用 模块 等 Ｐ－ Ｏ 都 由消 隐模 块控 制 ，并且 行 同步信 号 （ｓ 和场 同步 信 号 （ｓ都 由 Ｈ） ｖ）
Ｈｕ Ｙｉ ａｎａ ｎＱａ
（ ｈ ｎ ｄ ｓｔｔ ｆ ｉ ｕ ｎＮ ｒ ｌ ｎ ｅｓｙＣｈ ｎ ｄ ６ ５ ，ｈｎ ） Ｃ ｅ ｇ ｕＩ ｔｕｅｏ Ｓｃ ａ ｏｍａ Ｕ ｉ ｒｉ， ｅ ｇ ｕ １ ４Ｃ ｉａ ｎｉ ｈ ｖ ｔ １ ７
Ａｂ ｔａ ｔ ＤＡ ｃ ｎ ｌｇ ｓｒ ｃ： Ｅ ｔ ｈ ｏｏ ｙｎ１ｉ ｔｅｃ ｒ ｆｍｏ ｅ ｅｅｔｏ ｉ ｅｉｎｔｃ ｎ ｌｇ ， ｌ ｓｏ ｏ ｒｕ ｏ ｕｅ ｌｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｈ ｏｅｏ ｄ ｍ ｌｃ ｎｃｄ ｓ ｅｈ ｏｏ ｙｉｒ ｉ ｎｐ ｗｅｆ１ｃ ｍｐ ｔｒｐａｆ ｍ ｒ ｇ ｔｅ ｅ ｏ ｎ
计 算机 光盘 软件 与应 用
毕业设计-基于FPGA的VGA显示
VGA显示器控制电路论文前言VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。
利用FPGA 芯片和EDA设计方法，可以因地制宜，根据用户的特定需要，设计出针对性强的VGA显示控制器，不仅能够大大的降低成本，还可以满足生产实践中不断变化的用户需要，产品升级换代方便迅速。
在本设计中采用Altera公司的EDA软件工具Quartus II,并以Cyclone II 系列的FPGA的器件作为主实现硬件平台的设计。
一、FPGA的原理FPGA 是Filed Progranmmable Gate Array的缩写，即现场可编程逻辑阵列。
FPGA是在CPLD的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件它一般采用SRAM工艺，也有一些专用器件采用Flash工艺或反熔丝（Anti_Fuse）工艺等。
FPGA的集成度很高，其器件密度从数万系统门到数千万系统门不等，可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。
FPGA的基本组成部分有可编程输入/输出单元，基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用硬核等。
FPGA 的主要器件供应商有Xilinx、 Altera、 Lattice、 Actel和 Atmel 等。
二、 VGA转换接口的简单描述本设计另外自制VGA接口电路。
VGA时序控制模块是整个显示控制器的关键部分，最终的输出信号行、场同步信号必须严格按照VGA时序标准产生相应的脉冲信号。
对于普通的VGA显示器，其引出线的共含5个信号：G,R,B（三基色信号），HS（行同步信号），VS（场同步信号）。
在五个信号时序驱动时，VGA显示器要严格遵循“VGA工业标准”，即640Hz×480 Hz×60Hz模式。
下图（1）为VGA显示控制器控制CRT显示器VGA（Video Graphic Array）接口，即视频图形阵列，也叫做D-Sub接口，是15针的梯形插头，分3排，每排5个，传输模拟信号。
华科 基于FPGA的VGA显示实验
电子线路测试与实验报告基于FPGA的VGA显示实验姓名：专业班级：光电1208学号：U2012一、实验要求功能要求：利用Basys2实验板实现图片在VGA接口显示器上的显示。
基本要求：1）实现240*160以上像素的图片在VGA接口显示器上的显示；2）利用算法实现特定图片在VGA接口显示器上的放大、缩小旋转及其他动作的自动变换。
二、实验具体目标1.首先实现特定图片在显示器上的显示；2.图片自动旋转90度；3.实现图片的放大与缩小，同样通过一个按键实现；4.添加复位键，按下复位键后图片返回最初的状态。
三、实验原理1.VGA的显示原理在基于FPGA的VGA控制中，只需考虑行同步信号（HS），场同步信号（VS），以及红绿蓝三基色（R、G、B)这五个信号，即可实现对VGA显示的控制。
2.对图片的旋转与缩放操作对图片的旋转操作在本质上是对IP核ROM的输入地址addr进行变换的过程。
在这里，假定显示的坐标分别为x_vdn以及y_vdn，由于图片是160*40的，在正常的显示时，addr与x_vdn以及y_vdn的对应关系应该为：addr=x_vdn+y_vdn*160即依次取像素点，图片正常显示。
要把图片顺时针旋转90度，那么相当于显示的图片是40*160的，重新考虑addr与两个坐标之间映射关系。
容易得到，此时：addr=(39-x_vdn)*160+y_vd对图片的缩放操作对图片的缩放操作则只考虑以下两种变化，即放大一倍，此时图片的大小为320*80；缩小一倍，此时图片的大小为80*20。
对于图片的放大一倍，则要考虑不同的像素点对显示信号的共用（在这里即为m信号）。
由通常的规则，按照顺序，构成一个正方形的每四个相邻的像素点共用一个m信号。
同时，在这里对x_vdn以及y_vdn的最后一位判断，并且形成不同的映射规则。
具体的映射规则在源代码中给出。
对于图片的缩小，则相对简单的多。
此时的映射关系为：addr=y_vdn*320+x_vdn*2;3．工程结构与解读如图，下图为系统的结构框图。
利用FPGA实现外设通信接口之： 典型实例-VGA接口的设计与实现
利用FPGA 实现外设通信接口之：典型实例-VGA 接口
的设计与实现
10.9典型实例19：VGA接口的设计与实现10.9.1实例内容及目标1．实例的主要内容本节旨在设计实现了FPGA与VGA显示器的接口，帮助读者进一
步了解VGA接口的时序和设计方法。
2．实例目标通过本实例，读者应达到以下目标。
-掌握VGA接口的标准时序。
-掌握利用FPGA设计驱动的基本思想和方法。
-熟练掌握状态机的使用。
10.9.2VGA接口实例内容红色飓风开发板的VGA接口可以产生8种颜色，
可以用来显示字符和简单图形。
本实例要求通过VGA接口，在显示器上依次
显示8种颜色的彩色条纹，条纹宽度相同。
10.9.3FPGA代码设计实现按照VGA时序要求产生行/列同步信号，并且在指定的时间（有效像素期间）将要显示的颜色数据输出到RGB。
不同的显示模式和刷新频率下，具体同步信号前、后、同步信号、有效像素
数是不同的，要根据像素时钟频率来设置。
以800乘以600，60Hz为例，像素时钟为40MHz，即：
像素时钟=(800+40+128+88)乘以(600+1+4+23)乘以60=40MHz
设计中可根据系统时钟频率来选择合适的显示模式。
10.9.4ModelSim仿真验证1．行显示设定一个列计数器，计数到相应的值时，给出相应的同步信号，并在像素有效期间，输出有效的颜色数据，行计数器通
过检测列同步信号来计数，检测到列同步信号，表示新一行的开始，这样就可。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
编号基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现Design and implementation of VGAinterface based on FPGA display学生姓名王雪专业控制科学与工程学号S120400520指导教师杨晓慧学院电子信息工程学院二〇一三年六月摘要利用现场可编程逻辑器件FPGA产生VGA时序信号和彩条图像信号,并将其作为信号源,应用于彩色等离子显示器的电路开发,方便彩色等离子显示器驱动控制电路的调试。
FPGA芯片具有可靠性高、编程灵活、体积小等优点，实验经过软硬件调试，最终在显示器上显示彩条正确图像。
利用此原理，可以设计更多的彩色图像，且可将采集的图像进行实时显示，将此作为信号源，应用于显示器电路的开发或某些嵌入式系统中，进行视频设备的调试与性能分析或系统中信号处理模块的调试与性能分析等。
关键词：FPGA VGA接口时序控制彩条信号AbstractVGA-timing signals and color strip image were obtained by using FPGA.The signals were used as sources when developing the circuits of color plasma display panel, and it took great convenience to the debugging of the driving and controlling circuit of color plasma display panel.The FPGA chip has the advantages of high reliability, small volume, flexible programming,just because of this,the test could achieve the desired results,display scree displays color bar signals.According to this principle, we can design color image more, and make the image real-time display, such as the signal source, used in display circuit development or some embedded systems, video equipment debugging and performance analysis of the system signal processing module debugging and performance analysis.Keywords:FPGA, VGA interface,timing control, color bar signals目录摘要 (1)Abstract (2)第一章引言 (4)第二章VGA显示接口的方案设计和原理 (5)2.1 VGA接口 (5)2.2 VGA显示原理 (5)2.3 VGA信号时序 (6)2.4 VGA显示方案实现 (7)第三章系统模块设计 (8)3.1系统模块原理图 (8)3.2 分频模块 (8)3.3 VGA彩条信号产生模块 (8)3.4 实验结果 (12)第四章结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第一章引言视频图形阵列（VGA）作为一种标准的显示接口已经得到广泛的应用。
利用现场可编程逻辑器件产生VGA时序信号和彩条图像信号，并将其作为信号源，应用于电视机或计算机等彩色显示器的电路开发，方便彩色显示器驱动控制电路的调试。
计算机显示器的显示有许多标准，常见的有VGA，SVGA等。
在这里尝试用FPGA实现VGA图像显示控制器，这一过程通过编程实现，之后通过软件的测试和仿真，当软件验证无误后完成硬件的下载验证，最终在CRT显示器上实现输出，基本原理就是利用FPGA的可编程原理和VGA的时序控制原理，这在产品开发设计中有许多实际应用。
第二章VGA显示接口的方案设计和原理2.1 VGA接口VGA（Video Graphics Array）作为一种标准的显示接口已经得到非常广泛的应用。
VGA在任何时刻都必须工作在某一显示模式下，其显示模式分为字符显示模式和图形显示模式，而在应用中讨论的是图形显示模式。
VGA显示卡端的接口为 15 针母插座,接口如图2-1所示。
该端口通过标准的监视电缆直接连接到PC 监视器或平板 LCD 上。
图2-1为VGA接口。
图2-1 VGA接口2.2 VGA显示原理常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成,彩色由GRB(Green Red Blue)基色组成。
显示采用逐行扫描的方式解决,阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生GRB基色,合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始,从左到右,从上到下,逐行扫描,每扫完一行,电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置,在这期间,CRT对电子束进行消隐,每行结束时,用行同步信号进行行同步;扫描完所有行,用场同步信号进行场同步,并使扫描回到屏幕的左上方,同时进行场消隐,并预备进行下一次的扫描。
VGA显示原理图如图2-2所示。
在本文中，FPGA 通过串联电阻直接驱动 5 个 VGA 信号。
每个颜色信号串一个电阻，每位的颜色信号分别是 VGA_RED，VGA_GREEN，VGA_BLUE。
每个电阻与终端的 75 欧电缆电阻相结合，确保颜色信号保持在VGA规定的0V～0.7V之间。
VGA_HSYNC 和VGA_VSYNC 信号使用 LVTTL 或 LVCMOS3I/O 标驱动电平。
通过VGA_RED，VGA_GREEN，VGA_BLUE 置高或低来产生 8 种颜色。
实际应用中，VGA_RED，VGA_GREEN 和 VGA_BLUE 可以接到 DAC 的输出，每个 DAC 用 8 bit 或更多的比特控制，3 条色彩控制线根据DAC 输出的电压大小配合实现更多种颜色的显示。
VGA 显示的原理是利用水平扫描信号和竖直信号实现二维平面的像素扫描显示，以640×480 像素的扫描显示示意图为例，当水平扫描信号VGA_HSYNC 信号为高时，VGA 显示器从左向右依次扫描当前行的 640 个像素点。
每扫描完一行，VGA_HSYNC 信号电平拉低，水平扫描位置回到最左端。
显示处理控制电路显示设备R GB HS,VS图2-2 VGA 显示基本原理图2.3 VGA 信号时序普通的VGA 显示器，其引出线共含5个信号：G,R,B 三基色信号；HS ：行同步信号；VS ：场同步信号。
对于5个信号的时序驱动，以及VGA 显示器，要严格遵循“VGA 工业标准”，即640*480*60Hz 模式。
通常我们用的显示器都满足工业标准，因此设计VGA 控制器是要参考显示器的技术规格。
图2-3为VGA 行扫描、场扫描的时序图。
图2-3 VGA 行扫描、场扫描时序VGA 工业标准所要求的频率： 1) 时钟频率（Clock frequency ）：25.175Hz （像素输出的频率）； 2) 行频（Line frequency ）：31469Hz; 3) 场频（Field frequency ）：59.94Hz （每秒图像刷新频率）表 2-1 行、场扫描时序要求2.4 VGA显示方案实现本文以FPGA芯片作为中央控制器控制整个系统的处理,根据自顶向下的设计流程,按照层次化、结构化的设计方法可以将FPGA系统划分为以下几个模块:顶层模块、分频模块、VGA控制模块。
FPGA系统功能的实现框图如图2-4所示。
二分频VGA时序控制顶层控制模块显示设备RAM读取控制CLK50MHz图2-4 FPGA系统功能实现框图系统工作原理为系统加电FPGA芯片读入配置信息,配置完成后, FPGA进入工作状态,将要显示的信息初始化到单口RAM中,由系统时钟产生时序,程序根据时序信息控制VGA接口输出行、场同步及颜色信息到显示器上。
第三章系统模块设计3.1系统模块原理图系统主要有分频模块、VGA彩条信号产生模块以及显示设备构成，系统模块顶层原理框图如图3-1所示。
图3-1 系统顶层原理框图3. 2 分频模块3.2.1 PLL分频模块原理图VGA工业标准所要求的频率为25.175Hz，而FPGA芯片输出的频率为50MHz,因而必须对FPGA输出频率进行分频，采用二分频即可，利用锁相环的分频功能得到，分频模块如图3-2所示。
图3-2 PLL分频模块原理3.3 VGA彩条信号产生模块3.3.1系统控制原理VGA时序信号产生包括行点计数器x_cnt(计数个数用nx表示)、场点计数器y_cnt(计数个数用ny表示)、行同步信号hsync、场同步信号vsync、有效显示区Visible area等。
其中行点计数器是800进制计数器,场点计数器是525进制计数器。
根据VGA时序的工业标准行、场同步信号有4种状态:同步脉冲信号(Sync),显示后沿信号(Back Porch),可视显示区(Visible area),显示前沿(FrontPorch)。
这4种状态具有很清晰的时序规律,可以用有限状态机来实现这4种状态的转换,用h_state来表示行同步状态机的4种状态: h_sync, h_back, h_visible,h_fron;t v_state来表示场同步状态机的4种状态: v_sync, v_back, v_visible, v_front。
行、场计数器的值决定了状态机在何时进行状态翻转。
竖彩条发生模块根据行点数器h cnt的计数值来产生彩条,它对行点数计数器的数值进行判断,每80条竖线生成一种竖彩条,共8种竖彩条红、绿、黄、蓝、粉、青、灰和黑。
图3-3 VGA控制3.3.2 仿真波形图3-4 仿真波形图3.3.3 模块程序使用verilogHDL 硬件语言描述波特率发生器的完整代码如下：module VGA_controller (// VGA SideoVGA_R,oVGA_G,oVGA_B,oVGA_H_SYNC,oVGA_V_SYNC,// Control SignaliCLK,iRST_N);//Horizontal Parameter ( Pixel )parameter H_SYNC_CYC = 11'd96;parameter H_SYNC_BACK = 11'd48;parameter H_SYNC_ACT = 11'd640; // 646parameter H_SYNC_FRONT= 11'd16;parameter H_SYNC_TOTAL= 11'd800;// Virtical Parameter ( Line )parameter V_SYNC_CYC = 11'd2;parameter V_SYNC_BACK = 11'd32;parameter V_SYNC_ACT = 11'd480; // 484parameter V_SYNC_FRONT= 11'd11;parameter V_SYNC_TOTAL= 11'd525;// Start Offsetparameter X_START = H_SYNC_CYC+H_SYNC_BACK; parameter Y_START = V_SYNC_CYC+V_SYNC_BACK; // VGA Sideoutput reg oVGA_R;output reg oVGA_G;output reg oVGA_B;output reg oVGA_H_SYNC;output reg oVGA_V_SYNC;// Control Signalinput iCLK;input iRST_N;// Internal Registers and Wiresreg [10:0] H_Cont;reg [10:0] V_Cont;wire [10:0] x_position;assign x_position=H_Cont-X_START;//generate coloralways @(H_Cont)beginif(x_position<80) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b001;else if(x_position<160) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b010;else if(x_position<240) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b011;else if(x_position<320) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b100;else if(x_position<400) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b101;else if(x_position<480) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b110;else if(x_position<560) {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b111;else {oVGA_R,oVGA_G,oVGA_B}<=3'b000;end// H_Sync Generator, Ref. 25.175 MHz Clockalways@(posedge iCLK or negedge iRST_N)beginif(!iRST_N)beginH_Cont <= 11'd0;oVGA_H_SYNC <= 1'b0;endelsebegin// H_Sync Counterif( H_Cont < H_SYNC_TOTAL )H_Cont <= H_Cont+11'd1;elseH_Cont <= 11'd0;// H_Sync Generatorif( H_Cont < H_SYNC_CYC )oVGA_H_SYNC <= 1'b0;elseoVGA_H_SYNC <= 1'b1;endend// V_Sync Generator, Ref. H_Syncalways@(posedge iCLK or negedge iRST_N) beginif(!iRST_N)beginV_Cont <= 11'd0;oVGA_V_SYNC <= 1'b0;endelsebegin// When H_Sync Re-startif(H_Cont==11'd0)begin// V_Sync Counterif( V_Cont < V_SYNC_TOTAL )V_Cont <= V_Cont+11'd1;elseV_Cont <= 11'd0;// V_Sync Generatorif( V_Cont < V_SYNC_CYC )oVGA_V_SYNC <= 1'b0;elseoVGA_V_SYNC <= 1'b1;endendendEndmodule3.4实验结果尝试用FPGA实现VGA图像显示控制器，经过查阅相关资料，制定系统方案，硬件设计和软件设计以及系统调试得到实验结果为显示器显示红、绿、黄、蓝、粉、青、灰和黑八种竖向条文。