VGA彩条信号课程设计.docVIP

VGA彩条信号发生器 第 PAGE 14页 共 NUMPAGES 14页 绪论 本设计采用EDA技术，通过CPLD芯片实现了实现VGA彩条信号的显示的设计，本文采用Verilog 硬件描述语言描述VGA彩条信号的显示电路，完成对电路的功能仿真。通过按键来实现横彩条、竖彩条、棋盘式方格图案的选择，并能进一步设计出文字、图像的显示。与传统的设计方式相比，本设计由于采用了CPLD芯片来实现，它将大量的电路功能集成到一个芯片中，并且可以由用户自行设计逻辑功能，提高了系统的集成度和可靠性。 1.1 课程设计要求 通过两周的时间，小组成员进行学习和讨论，来设计一个VHDL/Verilog 程序来实现以下功能： 1. 利用 FPGA 实现 VGA 彩条信号发生器. 2. 可以产生彩色横条, 彩色竖条信号, 彩色棋盘格信号. 3. 由一个按键按照顺序选择不同模式的信号输出. 4. 选用 GW48-PK2系统, 编写程序在 FPGA 上实现并加以验证. 1.2 课程设计目的 1、熟悉VGA显示器的实现原理 2、加深对VHDL语言的设计编程和设计语言规则的应用 3、熟悉集成电路设计的流程，学习使用EDA集成电路设计软件QuartusII 进行模拟综合，然后在FPGA上实现。 1.3 实验环境 开发过程中采用集成工具QuartuaII实现设计，选用 GW48-PK2实验箱，以及一个显示器。 2．总体方案设计 2.1 系统的工作原理和组成框图 CPLD是整个系统的核心，通过对其编程可输出RGB三基色信号和HS 、VS行场扫描同步信号。当 CPLD接受单片机输出的控制信号后，内部的数据选择器模块根据控制信号选通相应的图像生成模块，输出图像信号，与行场扫描时序信号一起通过15针D型接口电路送入VGA显示器，在VGA显示器上便可以看到对应的彩色图像。CPLD所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供，系统原理框图如图1。 控制按键 控制按键 电源 CPLD 接口电路 VGA 显示器 时钟电路 图2.1 系统原理框图 2.2 VGA视频显示原理 　　工业标准的VGA显示模式为：640×468×16色×60Hz。常见的彩色显示器，一般由CRT (阴极射线管)构成，彩色是由R、G、B（红、绿、蓝）三基色组成，CRT用逐行扫描或隔行扫描的方式实现图像显示，由VGA控制模块产生的水平同步信号和垂直同步信号控制阴极射线枪产生的电子束，打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生R、G、B三基色，合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始，由左至右，由上到下，逐行进行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕下一行的起始位置，在回扫期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束是用行同步信号HS进行行同步；扫描完所有行，再由场同步信号VS进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，预备下一场的扫描。行同步信号HS 和场同步信号VS是两个重要的信号。显示过程中，HS 和VS的极性可正可负，显示器内可自动转换为正极性逻辑。 VGA行同步信号HS和场同步信号VS的时序图如图2所示， T1为行同步消隐（约为6μs）；T2为行显示时间（约为26μs）；T3为场同步消隐（两个行周期）；T4为场显示时间（480个行周期）。 显示器每扫描完一行，再扫描一下行时会花一定时间来准备，因此要满足时序要求，见图2。 从0计数到639 从0计数到639 图2.2 VGA行扫描时序图 同样每扫描完一帧，再扫描下一帧行时也会花一定时间来准备，因此也要满足其时序要求，见图3。 图2.3 VGA场扫描时序图 对于VGA 显示器的上述五个信号的时序驱动要严格遵循“VGA工业标准”，即640×480×60HZ模式，否则无法显示正确地图象。 VGA工业标准要求的频率： 　　时钟频率：25.175MHz(像素输出的频率) 　　行频： 31469Hz 　　场频： 59.94Hz（每秒图像刷新频率） 图象信号显示的颜色种类与表示R、G、B三基色的二进制数位数有关，表1列出了8种颜色的编码方式。 表1 3．单元模块设计 3.1 图像信号产生模块的设计 产生图像信号的核心器件采用Altera公司的MAXⅡ CPLD芯片EPM240T100C5。它具有240个逻辑单元。典型等价宏单元192个。最大用户I/O数 80个。器件中用户闪存比特数8192，能够被配置来支持多种操作模式，包括RAM、ROM、FIFO及单口和双口模式。 MAXⅡ器件具有高级外部存储器接口，允许设计者将外部单数据率（SDR）SDRAM，双数据率（DDR）、SDRAM和 DDR FCRAM 器件集成到复杂系