时间(Pixels) 8 96 40 8 640 8 800
表3 场扫描时序要求(单位:行)
行同步头 行图像 行周期
对应位置 Tf Ta Tb Tc Td Te Tg
时间(Lines) 2 2 25 8 480 8 525
VGA工业标准要求的频率,时钟频率(Clock Frequency):25.175MHz(像素输出的频率),行频(Line Frequency):31469Hz,场频(Field Frequency):59.94Hz(每秒图像刷新频率)。当VS=1、HS=1时,显示器显示亮,此时正向扫描,约需26μs。扫描完一行, HS=0,约需6μs;期间,射线管进行消隐;480行扫描完后,场同步VS=0,产生场同步信号。HS和VS的时序如图1-3所示:T1为行同步消隐时间;T2为行显示;T3为场同步消隐时间(2行);T4为场显示(480行)。
图1-3 HS、VS时序图
1.4 VGA显示接口
VGA接口是一种D型接口,上面共有15针孔,分成三排,每排五个。 其中,除了1根自测信号、4根地址码总线和5个GND信号,比较重要的是3根RGB彩色分量信号和2根扫描同步信号HSYNC和VSYNC针。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,多数的显卡都带有此种接口[7]。其排列及接口定义如图1-4所示。
图1-4 VGA接口图
在基于FPGA的VGA控制中,只需要考虑场同步信号(VS)、行同步信号(HS)、蓝基色(R)、红基色(B)、绿基色(G)这5个信号。一旦能够从FPGA发出这5个信号到VGA接口,就表示可以实现对VGA的控制。
2. FPGA开发工具与流程
2.1 FPGA简述
FPGA(Field Programmable Gate Array),即现场可编程逻辑门阵列,是1984年由Xilinx公司提出的一类半定制通用器件。FPGA是在PLA(Programmable Logic Array,可编程逻辑阵列)、GAL(Generic Array Logic,通用阵列逻辑)、CPLD(Complex Programmable Logic Devices,复杂可编程逻辑器件)等可编程逻辑器件的基础上进一步发展起来的产物,具有丰富的可编程I/O引脚、逻辑宏单元、门电路以及RAM 空间。在FPGA内,这些可以可编程部件包括记忆元件,如触发器(Flip-flop)或其他更完整的记忆块。设计者可以根据需要,通过编辑FPGA内部逻辑门电路的连接,完成需要的功能逻辑。FPGA使用了可编程查找表结构LUT(Look Up Table),LUT是可编程的最小逻辑构成单元。大多数的FPGA是基于SRAM(静态随机存储器)的LUT结构[1,2]。
2.2 QuartusⅡ软件简介
Quartus II是由Altera推出的CPLD/FPGA集成开发环境,提供了完整的多平台设计环境,能满足各种特定设计的需求,完全支持Verilog、VHDL的设计流程,其内部嵌有Verilog、VHDL逻辑综合器。Quartus II支持MAXIICPLD系列、Cyclone系列、CycloneII、StratixII系列、Stratix GX系列等。支持IP核,包含许多十分有用的LPM(Library of Parameterized Modules)模块,例如各类片上存储器、DSP模块、LVDS驱动器、PLL等电路模块。本次设计中用到了PLL锁相环模块、存储器模块。支持层次化设计,可以在一个新的编辑输入环境中对用不同设计完成的模块进行调用,从而支持原理图设计输入与文本设计输入混合使用。在设计输入完成后Quartus II的编译器将给出设计输入的错误报告。并且能够定位文本或图形设计中的错误。使用HDL文本完成的设计可以RTL Viewer观察综合后的RTL图。在编译后,利用波形编辑器编辑一个波形激励文件可对设计进行时序仿真。编译和时序仿真无误后即可下载至目标器件。 VGA图像显示控制器的设计+VHDL代码(3):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_9119.html