《基于FPGA的VGA显示设计》5300字.doc

基于FPGA的VGA显示设计

摘要

当今社会科技已经很发达了，人们生活的各个领域中充斥各种高科技产品的身影，而最常见到的则是数码产品，目前市面上的数码产品大多都带有显示屏，因此对显示屏的控制电路进行研究具有很大意义，作为标准显示接口之一的VGA接口，在生活中的应用相当广泛，同时基于VGA技术的显示控制器也拥有广泛的使用领域。本文设计的VGA控制器是以FPGA芯片和高速数模转换芯片为核心，通过Verilog硬件描述语言进行代码设计。首先将图片转化为数据，然后存放到由FPGA芯片例化得到的ROM中，再按照VGA时序要求，将图片数据取出，经过高速数模转换芯片转化为模拟信号，然后由VGA接口均匀传输到显示器中，达到显示图片的效果。

关键词：FPGA；VGA；时序控制；

目录

TOC\o1-3\h\u190611绪论 1

277742方案设计及工作原理 2

255182.1方案设计 2

235722.2工作原理 2

299363VGA显示接口 3

41953.1VGA接口介绍 3

18893.2VGA接口定义及引脚功能 4

51363.3VGA信号时序 5

286644系统程序设计 7

44974.1系统模块原理图 7

69804.2分频模块 7

182754.3VGA驱动模块 8

269604.4VGA显示模块 9

249965结论 15

30389参考文献 16

18505附录一：部分电路原理图 17

2660附录二：设计作品实物图 18

9215附录三：程序清单 19

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1绪论

伴随当今社会正飞速的发展,科学技术也在不断地进步，人们生活中所用到的数码产品越来越多,数码产品中所用到的接口也越来越多，其中最为常用的接口之一的VGA接口已经得到广泛的应用。它广泛用于公共场所的广告和提示信息显示上,虽然在如今的市场上已经过时,但是在视频传输中具有特殊的意义。

VGA接口是一种标准的显示接口，自问世以来，就被广泛应在计算机、视频等显示器领域。传统的图像处理系统要显示图像，需要先将图像的数据传入到电脑内，在将数据传输到显示器显示出图片。在此传输过程中会造成资源的浪费。而用FPGA来对VGA接口进行设计，则不会出现此问题，数据在系统的内部传输，它在显示和控制图像时，不需要用到VGA显示卡和计算机。该设计会使系统更稳定，扩展性和可靠性变得更强，且所需成本低。FPGA具有强大的处理功能，其在视频领域的应用也很广泛，因此成为了本次设计的首选方案。

2方案设计及工作原理

2.1方案设计

本设计中,以FPGA芯片为核心，用以控制整个系统的处理。该方案的设计采用模块化原则,运用自顶向下的设计思想,进行功能的分离，并按层次进行设计。使用VHDL语言来实现每个模块的功能,并对每个功能模块逐一进行编译和仿真,以便顶层VGA显示控制器的模块实体仿真综合可以顺利通过。我们根据功能级别划分VGA图形控制器。此设计的VGA控制器主要由以下模块组成:

时钟分频模块：把FPGA芯片输出的频率分频成VGA显示用到的像素时钟

VGA驱动模块：根据VGA时序的参数输出行同步、场同步信号

VGA显示模块：将数据通过VGA接口传输到显示器上

基于FPGA的VGA图片显示系统框图如图1所示

图1基于FPGA的VGA图片显示系统框图

2.2工作原理

工作原理为系统加电后,FPGA进入工作状态，FPGA芯片读入了已经转化为数据的图片信息，然后将其存放到由FPGA芯片例化得到的ROM中，再按照VGA显示的时序要求，将图片数据取出，经过高速数模转换芯片转化为模拟信号，然后由VGA接口均匀传输到显示器中，从而达到显示图片的效果。

3VGA显示接口

3.1VGA接口介绍

1987年，IBM公司发明了一种新的视频传输的标准,它就是VGA显示，它的优点很多，如颜色很丰富，显示的速率很快，分辨率很高等等，因此，它被广泛应用在彩色显示器领域中。VGA的中文名称是视频图形阵列，它在进行视频传输时所使用到的信号为模拟信号。早期时由于科学技术还不是很先进，所设计制造的CTR显示器不能接受数字信号输入，只能接收到模拟信号输入，因此数模转换的任务就由电脑内部显卡来进行，由显卡进行数模转换处理后的信息通过显卡的输出接口传输到显示器上，该接口就是VGA接口，它相当于电脑和显示器之间的桥梁。

VGA接口是一种D型接口，因此它又被称作D-Sub接口。现在的科学技术发展迅速，显示器的制造技术也有了很大的进步，现在的液晶显示器已经可以直接接受数字信号了，由于VGA接口在显卡