基于FPGA的VGA波形显示系统设计与实现.docx

文章编号 ：１００７－２７８０（２０１４）０１－００８８－０６基于 ＦＰＧＡ 的 ＶＧＡ 波形显示系统设计与实现郑争兵（陕西理工学院 物理与电信工程学院，陕西 汉中 ７２３０００）摘要 ：为了适应嵌入式系统显示终端的图形显示应用 需要 ，提出了一种通用的 ＶＧＡ 波 形 显 示 系 统。 依 据 ＶＧＡ 的 显 示 原理 ，该 系统 ＦＰＧＡ 内部集成 Ａ／Ｄ 控制模块 、双 口 ＲＡＭ 模块 和 ＶＧＡ 显 示 控 制 模 块 ，利 用 双 口 ＲＡＭ 完成了采集数据 的缓存 ，通 过 ＶＧＡ 显示控制模块读取缓存数 据 ，产 生 标 准 的 ＶＧＡ 控 制 时 序 信 号 ，实现数据的图形显示 。 测 试 结 果 表 明 ：基 于 ＦＰＧＡ 的波形显示系统能够产生正确的 ＶＧＡ 接口时序 ，完成波形数据的稳定显 示。 该系统具有自主知识产权 核 ，方 便移植 ，为 基于 ＦＰＧＡ 的嵌入式可视化终端提供一种较好的解决方案。关 键 词 ：现 场可编程门阵列 ；视 频图形阵列 ；波 形显示 ；显 示模式中图分类号 ：ＴＮ８７３文献标识码 ：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＹＪＹＸ００８８ＤｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＶＧＡｗａｖｅｆｏｒｍｓ ｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡＺＨＥＮＧＺｈｅｎｇ－ｂｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｚｈｏｎｇ７２３０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｇｒａｐｈｉｃｓｄｉｓｐｌａｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｎｅｅｄｓｏｆｔｈｅｄｉｓｐｌａｙｔｅｒｍｉｎａｌｏｆｔｈｅｅｍｂｅｄ－ ｄｅｄｓｙｓｔｅｍ，ａｕｎｉｖｅｒｓａｌＶＧＡ ｗａｖｅｆｏｒｍｓｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍ ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅＶＧＡｄｉｓｐｌａｙ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｒｎａｌＦＰＧＡｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ａ／ Ｄｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅ，ｄｕａｌ－ｐｏｒｔＲＡＭ ｍｏｄｕｌｅａｎｄ ＶＧＡｄｉｓｐｌａｙｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｅｄｕａｌ－ｐｏｒｔＲＡＭ ｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｄａｔａｃａｃｈｅ， ｔｈｅＶＧＡｄｉｓｐｌａｙｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅｒｅａｄｔｈｅｃａｃｈｅｄｄａｔａ，ｐｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄＶＧＡｃｏｎｔｒｏｌｔｉｍｉｎｇｓｉｇ－ ｎａｌ，ａｎｄｔｈｅｎｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｇｒａｐｈｉｃａｌｄｉｓｐｌａｙｏｆｄａｔａ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｄｉｓｐｌａｙ ｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡｃａｎｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｔｉｍｉｎｇｏｆｔｈｅＶＧＡ ｐｏｒｔａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｓｔａｂｌｅｄｉｓ－ ｐｌａｙｏｆｔｈｅｗａｖｅｆｏｒｍｓｄａｔａ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｃｏｒｅｉｓｅａｓｙｔｏｔｒａｎｓ－ ｐｌａｎｔａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｂｅｔｔｅｒｓｏｌｕｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｔｅｒｍｉｎａｌｓｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；ＶＧＡ；ｗａｖｅｆｏｒｍｓｄｉｓｐｌａｙ；ｄｉｓｐｌａｙｍｏｄｅ１引言视频图形阵列（ＶｉｄｅｏＧｒａｐｈｉｃＡｒｒａｙ，ＶＧＡ）是一种视频显示标准，具 有分辨率高，反 应速度快， 显示彩色颜色等优点，被 广泛应用于各类显示终 端。为了较好地实现终端的图形显示 ，通 常采用 专门的显卡完成视频信号的采集 、缓 存和显示。收稿日期 ：２０１３－０７－１５；修 订日期 ：２０１３－０９－０９．基金项目 ：陕西省教育厅科研计划项目资助（Ｎｏ．２０１３ＪＫ１０５９）；陕西理工学院科研计划（Ｎｏ．ＳＬＧＫＹ１２－２１）第 １期郑争兵：基于 ＦＰＧＡ 的 ＶＧＡ 波形显示系统设计与实现 ８９这种系统的 硬 件 较 为 复 杂 ，集 成 度 低，而 且 成 本 较高，很难 满 足 嵌 入 式、便 携 式 智 能 仪 表 的 应 用 要求。 随着高性能的现场可编程 门 阵 列 （Ｆｉｅｌｄ ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）的广泛应用， ＦＰＧＡ 拥有丰富的硬件资源 ，较 强的可重配置能 力，可以实 现 自 主 知 识 产 权 核，减 小 系 统 硬 件 规 模，已经成为嵌入 式系统设计的主流硬件平台之 一［１－３］。 因此，提出一种基于 ＦＰＧＡ 的 ＶＧＡ 波形 显