课程设计基于fpga的vga图像汉字显示及_ps_2键盘控制设计与应用_精品.doc
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电子信息工程专业综合设计(报告)
(课 程 设 计)
题目 基于FPGA的VGA图像汉字显示及PS/2键盘控制设计与应用
二级学院
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基于FPGA的VGA图像汉字显示及PS/2键盘控制设计与应用
摘 要:现在社会,以计算机技术为核心的信息技术迅速发展,以及信息的爆炸式增长,人类获得视觉信息的很大一部分是从各种各样的电子显示器件上获得的,对这些电子显示器件的要求也越来越高,在这些诸多因素的驱动下,显示技术也取得了飞速的发展。VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS/2机一起推出的一种视频传输标准,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点,在彩色显示器领域得到了广泛的应用。使用FPGA设计的VGA显示控制器具有很高的灵活性,可以根据其不同的类型、尺寸、适用场合特别是不同的工业产品,做一些特殊的设计,以最小的代价满足系统的要求,而且可以解决通用的显示控制器本身固有的一些缺点。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。本文依据VGA显示原理,介绍了利用 FPGA 实现对VGA图形控制器VHDL设计及PS/2键盘与按键对显示图象控制的方法。详细描述了各硬件模块的工作原理及实现途径,并给出了软件设计思路及部分代码。
关键词:VGA;FPGA;VHDL;PS/2
0. 引言 随着可编程逻辑器件的不断发展及其价格的不断下降,EDA 开发软件的不断完善,可编程逻辑设计的应用优势逐渐显示出来, 特别是大规模可编程器件。 而 FPGA 具有功能强大,开发过程投资小、周期短等特点,成为当今硬件设计的首选方式之一。VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛地应用。利用 FPGA 芯片和 EDA设计方法,可以灵活地根据用户需求,设计出针对性强的 VGA 显示控制器,不仅降低了生产成本也可以快速地对产品进行升级换代。 本文设计采用 Quartus II 9.0软件工具,并以 Altera公司的 Cyclone 系列 FPGA 的器件EP1C12F324C8为主实现硬件平台的设计。
1. 方案设计及工作原理
1.1 VGA模块方案设计
采用模块化设计方法,我们对 VGA 图形控制器按功能进行层次划分。本设计的VGA控制器主要由以下模块组成:VGA 时序控制模块、ROM 内存地址控制模块、ROM内存模块、按键扫描控制模块。如图 1 所示。
图1.方案模块框图
1.2工作原理
VGA时序控制 模块 ROM内存地址控制模块 ROM 按键扫描 控制模块 50MHz 5Hz addr data 首坐标xx、yy VGA 接口 RGB HS、VS D/A CRT
根据VGA的显示协议,可以选择不同的显示分辨率。本设计选择的是800*600的分辨率。根据相应协议,在“VGA时序控制模块”对行扫描信号HS和场扫描信号VS进行相应的时序控制(具体控制详细信息见“VGA驱动原理”资料文档)。 “ROM内存地址控制模块”根据“按键扫描控制模块”获得的图片显示首坐标xx、yy信息和“VGA时序控制模块”传送过来的hcnt(列计数器值)、vcnt(行计数器值)及相关控制信号计算出正确的内存地址,从rom中取出所需要的像素点的三基色数据。
1.3 PS/2接口电路的工作原理
PS/2协议和接口最初是IBM公司开发并推广使用的一种应用于键盘/鼠标的协议和接口,PS/2键盘按键接口是6芯的插头与PC机的键盘相连接,插头、插座定义如图所示。
键盘/鼠标接口的数据线和时钟线采用集电极开路结构,平时都是高电平当这些设备等待发送数据时,它首先检查clock是否为高。如果为低,则认为PC抑制了通讯,此时它缓冲数据直到获得总线的控制权。如果clock为高电平,设备则开始向PC发送数据。一般都是由ps2设备产生时钟信号。发送按帧格式。数据位在clock为高电平时准备好,在clock下降沿被PC读入。图3所示是按下Q键的时序图“Q”键的扫描码从键盘发送到计算机(通道A是时钟信号,通道B是数据信号)。因本设计只需进行控制,所以PS/2模块并未设计转码功能。
2. 模块设计及仿真
2.1 VGA显示模块
图片想要在
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