VGA显示控制器讲稿.docx

VGA显示控制器摘要前言3一、课程设计要求和设计目的41.1 课程设计要求41.2.课程设计目的4二、课程设计方案论证和设计原理42.1．课程设计方案论证42.2．课程设计原理42.2.1．VGA扫描原理42.3．外围电路原理5三、电路原理分析和系统设计63.1、系统原理框图63.1.1．时钟分频模块（PLL）63.1.2． VGA行列控制模块(VGA)63.1.3． VGA色彩显示控制模块（R_G_B）63.2、系统电路Magicsopc实验箱中VGA电路原理图和管脚分配7四、系统各模块及其工作原理84.1、系统设计流程84.2、PLL锁相环模块设计84.3、VGA控制模块设计94.3.1． VGA时序分析94.3.2．显示标准与参数分段94.3.3． VGA扫描控制流程图114.3.4． RGB模块设计流程图124.3.5．顶端模块12五、编译、仿真以及Magicsopc实验箱实现135.1．程序编译135.2．下载试验箱验证145.3．测试仿真155.3.1．测试仿真软件Modelsim155.3.2．仿真结果及分析155.3.2.1 PLL模块155.3.2.2 VGA显示控制模块155.3.2.3 RGB控制模块16六、实验心得16七、参考文献17附件17VGA模块程序17RGB模块程序19TOP顶层模块程序20测试模块程序21前 言Verilog HDL是目前应用最为广泛的硬件描述语言．Verilog HDL可以用来进行各种层次的逻辑设计，也可以进行数字系统的逻辑综合，仿真验证和时序分析等。Verilog HDL进行设计最大的优点是其工艺无关性．这使得工程师在功能设计，逻辑验证阶段可以不必过多考虑门级及工艺实现的具体细节，只需根据系统设计的要求施加不同的约束条件，即可设计出实际电路。Verilog HDL是一种硬件描述语言为了制作数字电路而用来描述ASICs和FPGA的设计之用。是以 C编程语言为基础设计一种语言。1995年12月，IEEE制定了Verilong HDL的标准。VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，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，VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，现在的VGA有着更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为Super VGA模式，简称SVGA，本实验采用的是800X600，, VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个,是应用最为广泛的接口类型。实验是基于FPGA设计，并且采用Verilog HDL硬件描述语言描述的VGA显示控制器，将QuartusⅡ集成开发环境作为软件编程实现，将MgicSOPC实验箱作为设计的硬件实现资源， FPGA控制了分辨率为800x600VGA显示器的显示色彩和显示区域，分别输出的是红绿蓝三根色彩控制线vga_r、vga_g和vga_b，行信号控制线和列信号控制线vga_vs和vga_hs。实验的重心放在了显示控制器的系统层面的设计，采用了自顶向下的思路进行设计。课程设计报告中给出了完整的设计思路和过程，并将系统分模块进行了详细的设计；绘出带有外围电路示意图的总框图，系统功能描述以及方案对比的详细说明，采用可编程逻辑器件进行设计，给出了电路原理分析和状态转换图，并且给出了Verilog HDL语言源代码和测试代码；完成了状态机和核心模块以及系统整体的仿真验证，并且给出仿真波形及说明。最终下载到MgicSOPC实验箱上调试和测验，得出课程设计成果。关键词：VGA显示控制；FPGA；Verilog； QuartusⅡ；一、课程设计要求和设计目的1.1 课程设计要求利用 Verilog HDL 设计 VGA 显示控制模块，并在 Magic SOPC 实验箱上实现，该控制模块，可以根据 VGA 国际显示标准，设定屏幕显示像素和刷新频率，在 PC 液晶显示器上显示出多种彩色条纹或类似电脑屏幕检测程序那样的纯色切换。基本细节要求如下：采用显示模式为800×600的VGA显示器；可以通过逻辑编写产生所设定的彩色条纹信号。1.2.课程设计目的学习 VGA 标准；学习 VGA 显示控制器的设计。二、课程设计方案论证和设计原理2.1．课程设计方案论证 本设计采用Verilog HDL硬件描述语言描述的VGA显示控制器，将开发软件采用Altera公司的Quartus Ⅱ13.0集成开发环境作为软件编程实现，将MgicSOPC实验箱作为设计的硬件实现资源，箱上包含VGA接口，并可提供50MHZ的时钟频率经过锁相环PLL产生系