VGA显示的FPGA设计与实现
基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现
编号基于FPGA的VGA接口显示的设计与实现Design and implementation of VGAinterface based on FPGA display学生姓名王雪专业控制科学与工程学号S120400520指导教师杨晓慧学院电子信息工程学院二〇一三年六月摘要利用现场可编程逻辑器件FPGA产生VGA时序信号和彩条图像信号,并将其作为信号源,应用于彩色等离子显示器的电路开发,方便彩色等离子显示器驱动控制电路的调试。
FPGA芯片具有可靠性高、编程灵活、体积小等优点,实验经过软硬件调试,最终在显示器上显示彩条正确图像。
利用此原理,可以设计更多的彩色图像,且可将采集的图像进行实时显示,将此作为信号源,应用于显示器电路的开发或某些嵌入式系统中,进行视频设备的调试与性能分析或系统中信号处理模块的调试与性能分析等。
关键词:FPGA VGA接口时序控制彩条信号AbstractVGA-timing signals and color strip image were obtained by using FPGA.The signals were used as sources when developing the circuits of color plasma display panel, and it took great convenience to the debugging of the driving and controlling circuit of color plasma display panel.The FPGA chip has the advantages of high reliability, small volume, flexible programming,just because of this,the test could achieve the desired results,display scree displays color bar signals.According to this principle, we can design color image more, and make the image real-time display, such as the signal source, used in display circuit development or some embedded systems, video equipment debugging and performance analysis of the system signal processing module debugging and performance analysis.Keywords:FPGA, VGA interface,timing control, color bar signals目录摘要 (1)Abstract (2)第一章引言 (4)第二章VGA显示接口的方案设计和原理 (5)2.1 VGA接口 (5)2.2 VGA显示原理 (5)2.3 VGA信号时序 (6)2.4 VGA显示方案实现 (7)第三章系统模块设计 (8)3.1系统模块原理图 (8)3.2 分频模块 (8)3.3 VGA彩条信号产生模块 (8)3.4 实验结果 (12)第四章结论 (13)致谢 (14)参考文献 (15)第一章引言视频图形阵列(VGA)作为一种标准的显示接口已经得到广泛的应用。
2006-12-06-VGA图形显示控制器的FPGA实现方法
ROM读取模块在Qurturs2综合后的RTL级图形
ROM读取控制模块仿真波形:
BMP图像数据存入ROM
本项工作的目的 由于没有现成的软件工具能把BMP图像 存为VGA格式的文件,并最终转化为 Intel hex 文件存入ROM,所以利用Visual C++ 自己编译生成转化工具mifmaker
数字视频系统中VGA图形显示 控制器的FPGA实现方法
华侨大学信息科学与工程学院
基于FPGA的VGA图形控制 系统设计
VGA标准简介--VGA接口定义
VGA标准简介—关键参数
VGA时序标准 VGA工业标准中,像素输出频率为25.175MHz; 行频(线频率)为31.469KHz;场频(刷新率)为 59.94Hz。 分辨率 VGA标准的显示器来说,它的分辨率可以达到 640×480。 VGA显示模式 VGA显示模式分为字符模式和图形模式两大类。
场同 步头 对应位置 Tf Ta Tb Tc 场图 像 Td Te 场周 期 Tg
时间 (lines)
2
2
25
8
480
8
525
基于FPGA的VGA图形控制器系统框图
显示控制芯片各功能模块
VGA时序控制模块 彩条生成模块 汉字显示模块 ROM读取控制模块
顶层模块在Qurturs2综合后的RTL级图形
Tf
Ta
Tb
Tc
Td
Te
Tg
8
96
40
8
640
8
800
场同步信号
VS为场同步信号,场周 期为16.683ms,每场有 525行,其中480行为有 效显示行,45行为场消 隐区,场同步信号每场 有一个脉冲,该脉冲的 低电平宽度为63μs(2 行)
基于FPGA的VGA显示详解(附VHDL代码)
基于FPGA的VGA显示(后附VHDL代码)整个VGA的时序操作很简单,就是形成一个具有一定占空比的电平周期。
只是整个VGA的操作涉及到一些专有名词,理解上比较困难,一旦明白了这些是什么意思后,操作即将变得很简单。
VGA工作流程: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。
注意点:什么时候消隐?为什么要消隐?当一行扫描完毕后然后电子枪又转到下一行的这段时间或是扫描完所有的行后电子枪回到第一行的这段时间,这两段时间都要消隐。
在消隐的时间内,数据是无效的。
这样就保证电子枪的回扫的个动作不干扰显示,因为回扫这个动作是很频繁的,若在这个时间段内数据有效,那么就回在显示屏上出现电子枪回扫的轨迹。
消隐的时候我们干什么?消隐这个动作是显示屏(CRT)执行的,我们在编程时只要注意有这么个东西就行。
同步信号(包括HS和VS)是什么?这个就相当于一个数据起始信号,表明数据马上就要开始了。
如果撇开具体的设备,那么这个信号和AD、DA中常用的Sync(同步)、CS(片选)信号相当。
该信号一般为负电平,但对于有的显示器可不关心该信号的极性,因为它内部可自动转换正负逻辑。
对于普通的VGA显示器,需要引出5个信号:R,G,B:三原色;HS:行同步信号;VS:场同步信。
华科基于FPGA的VGA显示实验
电子线路测试与实验报告基于FPGA的VGA显示实验姓名:专业班级:光电1208学号:U2012一、实验要求功能要求:利用Basys2实验板实现图片在VGA接口显示器上的显示。
基本要求:1)实现240*160以上像素的图片在VGA接口显示器上的显示;2)利用算法实现特定图片在VGA接口显示器上的放大、缩小旋转及其他动作的自动变换。
二、实验具体目标1.首先实现特定图片在显示器上的显示;2.图片自动旋转90度;3.实现图片的放大与缩小,同样通过一个按键实现;4.添加复位键,按下复位键后图片返回最初的状态。
三、实验原理1.VGA的显示原理在基于FPGA的VGA控制中,只需考虑行同步信号(HS),场同步信号(VS),以及红绿蓝三基色(R、G、B)这五个信号,即可实现对VGA显示的控制。
2.对图片的旋转与缩放操作对图片的旋转操作在本质上是对IP核ROM的输入地址addr进行变换的过程。
在这里,假定显示的坐标分别为x_vdn以及y_vdn,由于图片是160*40的,在正常的显示时,addr 与x_vdn以及y_vdn的对应关系应该为:addr=x_vdn+y_vdn*160即依次取像素点,图片正常显示。
要把图片顺时针旋转90度,那么相当于显示的图片是40*160的,重新考虑addr与两个坐标之间映射关系。
容易得到,此时:addr=(39-x_vdn)*160+y_vd对图片的缩放操作对图片的缩放操作则只考虑以下两种变化,即放大一倍,此时图片的大小为320*80;缩小一倍,此时图片的大小为80*20。
对于图片的放大一倍,则要考虑不同的像素点对显示信号的共用(在这里即为m信号)。
由通常的规则,按照顺序,构成一个正方形的每四个相邻的像素点共用一个m信号。
同时,在这里对x_vdn以及y_vdn的最后一位判断,并且形成不同的映射规则。
具体的映射规则在源代码中给出。
对于图片的缩小,则相对简单的多。
此时的映射关系为:addr=y_vdn*320+x_vdn*2;3.工程结构与解读如图,下图为系统的结构框图。
FPGA—VGA显示
VGA一、设计目的1、利用VHDL语言的描述方法进行设计完成VGA显示的系统设计;2、自行选择VGA显示模式;3、通过FPGA产生VGA Monitor的控制时序;4、通过FPGA产生彩条图形,在VGA显示器上显示;5、扩展要求:可以在拨动开关控制下,通过FPGA+VGA接口的系统在屏幕上显示不同图像。
二、设计原理1、VGA简要介绍显示绘图阵列(video graphic array,VGA)接口是LCD液晶显示设备的标准接口,大多应用在显示器与显卡之间,同时还可以用在等离子电视输入图像的模数转换上。
VGA显示输出RGB三原色信号,RGB色彩模式是工业界的一种颜色标准,是通过对红(R)、绿(G)、蓝(B)三个颜色通道的变化以及它们相互之间的叠加来得到各式各样的颜色,目前在图像显示领域中应用非常广泛。
2、VGA的显示特点(1)扫描格式繁多,分辨率从320×200一直延伸到1280×102,行频15.8~70Hz,场频50~100Hz。
常见的行频有31.4Hz,37.8Hz,57.9Hz,62.5Hz 等,常见场频有50Hz,60Hz,70Hz,100Hz,16700K之分。
(2)显示器的显示方式有两种:A/N显示方式和APA显示方式,即文本显示方式和图形显示方式。
A/N方式已淘汰不用,目前微机都采用APA图形方式。
(3)VGA接口为显示器提供两类信号,一类是数据信号,一类是控制信号。
数据信号包括红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)信号,简称RGB信号,控制信号包括水平同步信号和垂直同步信号。
输出不同分辨率时,水平同步信号和垂直同步信号的频率也不相同。
3、VGA显示原理常见的彩色显示器一般由CRT(阴极射线管)构成,彩色是由R(红)、G(绿)、B(蓝)三种基色组成。
显示是采用逐行扫描的方式,阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生RGB三色基,最后合成一个彩色图像。
基于FPGA的VGA显示控制器设计 (2)
页眉内容课程设计开课学期:第六学期课程名称:FPGA课程设计学院:专业:班级:学号:姓名:任课教师:2015 年7 月20日基于FPGA的VGA显示控制器设计一、设计方案1.设计的主要内容此设计要求实现某一分辨率下(如640*480@60Hz)的VGA显示驱动,能简单显示彩条和图像等。
能够熟悉VGA接口协议、工作时序及VGA工作原理,并计算出合适的时序,对原始时钟进行分频处理以获取符合时序要求的各率,此外须要显示的图像等可存储于外部存储器,运行时,从外部存储器读取显示数据。
将图像控制模块分为这样几部分;二分频电路、地址发生器、VGA时序控制模块、图像数据存储器读出模块.如图1-1所示:图1-1VGA显示控制系统框图2.设计原理显示控制器是一个较大的数字系统,采用模块化设计原则、借鉴自顶向下的程序设计思想,进行功能分离并按层次设计。
利用VHDL硬件描述语言对每个功能模块进行描述,并逐一对每个功能模块进行编译仿真,使顶层VGA显示控制器的模块实体仿真综合得以顺利通过。
其中二分频把50MHZ实在频率分成25Mhz并提供给其它模块作为时钟;VGA时序控制模块用于产生640X480显示范围,并控制显示范围和消隐范围以及产生水平同步时序信号HS和垂直同步时序信号VS的值;存储器读出模块提供给SRAM地址并按地址读出八位数据(灰度值Y),然后得到R、G、B的值(若Y>中间值,则R=G=B=1;否则R=G=B=0),并把R、G、B的值通过VGA接口传送给VRT显示器[9]。
地址发生器接收所要显示的数据读取控制信号,产生与图像数据ROM模块对应得地址,根据VGA显示的像素分布,确定读取对应数据的地址,由于所显示的图形每行需256个像素,而ROM 中每个地址存储的数据时64位,故每4个地址取出的数据用于一行的显示。
VGA显示控制模块:主要分为时序信号和数据颜色的控制,imgrom模块即图像数据ROM模块,在这一模块中需要解决的是图像数据BMP位图文件的来源及转换成HEX文件,利用Image2lcd 对本次设计图片处理得到BMP文件,最终在QuartusII得到HEX文件,在已设置LPM_ROM 进行加载图像数据。
基于FPGA的VGA显示设计报告
正文一,VGA时序标准VGA是一种常用的显示输出接口,采用行场扫描控制结合RGB三色合成原理,输出显示信号。
每个VGA接口为15针接口,分三行排布,每行5针。
如图所示:图1.1 VGA接口15针并未全部使用,有效的信号线共5根,即红绿蓝三基色信号线:R,G,B,每线电压从0V到0.71V变化,表示无色到饱和,依据电平高低,显示颜色的饱和程度。
行同步控制信号,Hsync,控制每行扫描像素的有效和失效。
场同步:Vsync,控制场方向,即整个图像显示过程的时间长度,场同步中的显示部分的时间长度,等于每行扫描时间的总和。
在不同刷新频率下,显示每个像素的时间是不同的,相同刷新频率下,每个像素显示时间是固定的,所以,不同的每个像素写入时间,导致了分辨率的不同。
因为VGA的显示是逐行扫描,每行从左到右扫描,到了行尾,回归到下一行的行头,继续向尾部扫描。
所以,显示原理是逐次写入每行的像素数据,直到整幅图像显示成功为止。
VGA显示的数据是不能锁存的,所以必须一次又一次的连续输入数据,72Hz的刷新率下,一秒钟显示72幅图像,所以,需要连续写入72幅图像,才能达到一秒的显示效果。
所以,VGA显示图像,要反反复复写入图像数据,才能得到持续的显示效果。
图1.2 VGA接口线序VGA显示,无法做到类似于TFT液晶屏的定点写入,VGA是扫描式暂时显示,所以时序显得尤为重要,时序出现失误,图像会出现走形,无法达到准确效果。
而显示的时序控制主要依靠两条数据通道:行同步和场同步,即Hsync和Vsync,其控制了扫描显示的起点和终点,同时控制扫描起点的时间,通过时间的控制,达到确定的显示效果。
具体的控制时序图如下:图1.3 VGA 同步时序VGA显示中,以每个像素写入时间作为FPGA时钟周期,所以每个时钟周期写入一组RGB像素值。
逐行写入,所以每行数据显示的结果,拼凑成一帧图像,72Hz下,每秒显示72帧图像。
由于本设计要求静态显示效果,所以,我们只定义一帧的数据,最后无限循环执行即可。
FPGA基础设计之VGA显示方法(文字、图形、波形)
FPGA基础设计之VGA显示方法(文字、图形、波形)概述VGA是一种学习FPGA最常见的基础实验。
虽然现在的显示屏大多已经采用DVI和HDMI 方案,但其实VGA在另一个地方还有应用,那就是大屏的LCD。
目前4.3寸以上的TFT 基本都是VGA接口,这样在完成一个FPGA系统设计时,选择一个VGA接口的TFT用来显示便是最简单方便的方案。
现在2017年全国大学生电子设计大赛还有不到一个月,熟练的使用VGA显示各种图形、文字、波形还是很重要的,而不是停留在只能显示彩条的入门实验上。
这篇博文便致力于解决这个问题。
VGA显示驱动目前常见的电路板上的VGA接口是这样的,单独使用R、G、B三条线控制颜色:或者是这样的,增加一个电阻网络来使可以控制的颜色更加丰富:现在应该很少会看到专门使用VGA驱动芯片的了。
使用电阻网络已经能获得不错的显示效果。
FPGA需要处理的信号有行同步信号HSYNC和场同步信号VSYNC,以及R、G、B三组颜色控制信号。
在驱动VGA之前,我们首先要确定自己的显示参数,分辨率及刷新率,比如800*600@60Hz的显示方式其时序参数如下所示:不同的分辨率和刷新率有不同的参数,这个数据可以在这个网页中查到。
进下来就进行VGA的时序驱动,我的习惯是先将关键性数据用parameter定义出来://-------------------------------------------------//// 扫描参数的设定640*480 60Hz VGA//-------------------------------------------------//parameter H_SYNC_END = 96; //行同步脉冲结束时间。
毕业设计-基于FPGA的VGA显示
VGA显示器控制电路论文前言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。
利用FPGA 芯片和EDA设计方法,可以因地制宜,根据用户的特定需要,设计出针对性强的VGA显示控制器,不仅能够大大的降低成本,还可以满足生产实践中不断变化的用户需要,产品升级换代方便迅速。
在本设计中采用Altera公司的EDA软件工具Quartus II,并以Cyclone II 系列的FPGA的器件作为主实现硬件平台的设计。
一、FPGA的原理FPGA 是Filed Progranmmable Gate Array的缩写,即现场可编程逻辑阵列。
FPGA是在CPLD的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件它一般采用SRAM工艺,也有一些专用器件采用Flash工艺或反熔丝(Anti_Fuse)工艺等。
FPGA的集成度很高,其器件密度从数万系统门到数千万系统门不等,可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能,适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。
FPGA的基本组成部分有可编程输入/输出单元,基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用硬核等。
FPGA 的主要器件供应商有Xilinx、 Altera、 Lattice、 Actel和 Atmel 等。
二、 VGA转换接口的简单描述本设计另外自制VGA接口电路。
VGA时序控制模块是整个显示控制器的关键部分,最终的输出信号行、场同步信号必须严格按照VGA时序标准产生相应的脉冲信号。
对于普通的VGA显示器,其引出线的共含5个信号:G,R,B(三基色信号),HS(行同步信号),VS(场同步信号)。
在五个信号时序驱动时,VGA显示器要严格遵循“VGA工业标准”,即640Hz×480 Hz×60Hz模式。
下图(1)为VGA显示控制器控制CRT显示器VGA(Video Graphic Array)接口,即视频图形阵列,也叫做D-Sub接口,是15针的梯形插头,分3排,每排5个,传输模拟信号。
基于FPGA的VGA视频显示的设计与实现
机 电产 品 开 笈 与钏 崭
VOI . 2 9, NO. 6 Nov . , 20 1 6
基于 F P GA的 V GA视频显 示的设计与 实现
赵 誉 婷
( 公 安 部 第一 研 究 所 ,北 京 1 0 2 2 0 0 )
摘 要 : 论 文 介 绍 了 基 于 F P GA 芯 片 Cy c l o n e I I I 的 VG A 视 频 显 示 的 设 计 与 实 现 。 重 点 阐 述 并 解 决 了设 计
据存 储 采 用 S DR A M, 并 实 现 了常 见标 准 显 示格 式 S X G A
( 1 2 8 0 x 1 0 2 4 @6 0 H z ) 的视 频 显 示 。本 文 采 用 C y c l o n e I I I
中遇到 的难 点 : S DRAM 控 制模 块设 计 、 视 频 显 示时序 设 计及 高速 电路设 计 。 实现 了标 准格 式 s x-
GA 模 式 的 视 频 显 示 。
关 键 词 :F P G A ;Cy c l o n e ;S DKA M ; 高 速 电 路 设 计 ;VGA 时序
0 引言
模 拟 视 频传 输 标 准 V G A 接 口【 l j 提 供 了 一种 简 单 、 低
成 本 的连 接显示 器 , 显 示 图像和 信息 的方 法 。 作为 一种 标
1 S DR AM 控 制 模 块 的设 计
1 . 1 SD R AM 的 控 制
本文采用 了 S D R A M 芯 片MT 4 8 L C 3 2 M1 6 A 2 【 引 。S D R A M
ZHA 0 Yu 一死 几 g
( T h e F i r s t I n s i t t u t e o f Mi n i s t r y o f P u b l i c S e c u r i t y o f P . R. C, Be i j i n g 1 0 2 2 0 0, Ch i n a )
基于FPGA的VGA显示控制器设计
EDA设计基础实验课程论文基于FPGA的VGA显示控制器设计摘要该报告简述了QuartusⅡ仿真软件的基本操作方法,同时介绍FPGA逻辑器件的相关知识和Verilog硬件描述语言的相关知识,在基于FPGA逻辑器件、QuartusⅡ仿真软件和Verilog硬件描述语言下,设计了VGA显示控制器。
该VGA图象显示控制器是用模块设计并通过它们的级连实现的,具体是通过硬件电路的设计且能实现的方案来用Verilog语言对硬件电路进行描述,同时把Verilog 语言在QuartusⅡ中进行仿真关键词:VGA显示控制;Verilog;QuartusⅡ目录摘要 (II)第一章VGA显示概述 (2)1.1 VGA显示的发展状况 (2)1.2 VGA显示接口 (3)1.3 VGA显示的原理 (3)1.4 VGA标准 (4)1.4.1 VGA文字模式 (4)1.4.2 VGA色版 (5)1.4.3 VGA显示标准 (5)1.5 FPGA简介 (6)1.6 QuartusII软件概述 (9)第二章显示控制实现技术 (11)2.1 研究的基本内容 (11)2.2 硬件电路实现 (12)2.3 软件实现 (13)2.4 设计方案 (16)第三章VGA显示调试与显示 (17)3.1 软件程序设计 (17)3.2 程序在QuartusⅡ下的编译与仿真 (22)3.3 总结 (25)第四章学习心得 (26)参考文献 (1)摘要在电子电路领域中,设计自动化工具已经被广大电子工程师所接受,它必将取代人工设计方法并成为主要的设计手段。
目前,Verilog语言已经成为各家EDA工具和集成电路厂商认同和共同推广的标准化硬件描述语言,随着科学技术的迅猛发展,电子工业界经历了巨大的飞跃。
集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展,这种发展必将导致集成电路的设计规模日益增大。
该实训的设计是用Verilog语言硬件描述语言设计出一个VGA图象显示控制器,用Verilog硬件描述语言进行编程,把Verilog语言描述的VGA图象显示控制器所需的程序在QuartusⅡ软件环境下进行模拟仿真,以此来验证所设计的结果是否满足设计的要求。
基于FPGA的VGA接口设计 精品
基于FPGA的VGA接口设计摘要VGA(Video Graphics Array视频图形阵列)是一种标准的显示接口。
伴随着嵌入式系统的迅速发展,尤其是高速图像处理的发展,对可以将实时图像处理进行显示有了更多的需求。
VGA广泛应用于机场、车站等公共场所的广告宣传和文字提示。
本文基于Altera公司的Cyclone II系列FPGA(现场可编程门阵列)、依据VGA接口时序采用Verilog HDL语言设计了VGA显示模块,并验证了设计结果。
通过采用FPGA设计VGA 接口使系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点。
关键词:FPGA,VGA接口,VerilogDesign of VGA Interface Based on FPGAABSTRACTAs a standard display interface, VGA has been widely used. As the fast development of embedded system, especially the development of high speed image processing, there are more and more need in displaying the result of the process in real time. VGA is widely used in airports, railway stations and other public places advertising and text prompts .The design of VGA display interface and control module is introduced in this paper which based on Altera's Cyclone II series FPGA, according to the principle of VGA display, an interface of VGA with the Verilog HDL is designed. VGA Interface through the use of FPGA design the system with low cost, simple structure, flexible application advantages.KEY WORDS:FPGA,VGA Interface ,Verilog目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 概述 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 发展趋势 (2)1.3 研究方法和手段 (3)1.4 研究预期成果 (4)2 硬件电路设计 (5)2.1 系统整体结构框架 (5)2.1.1 系统硬件结构 (5)2.1.2 系统拓展硬件结构 (5)2.2 总体设计原理图 (6)2.3 主控制器固件模块 (7)2.3.1 DE2开发板介绍 (7)2.3.2 Cyclone Ⅱ系列芯片介绍 (8)2.3.3 外部时钟 (9)2.4电源模块 (10)2.5 D/A转换电路模块 (10)2.5.1 ADV7132视频D/A转换器 (10)2.6 VGA显示模块 (12)2.6.1 VGA接口 (12)2.6.2 VGA常用模式 (13)2.6.3 VGA工作原理 (13)2.6.4 RGB数据帧的结构 (15)3 固件代码设计 (16)3.1. Quartus Ⅱ及Verilog语言介绍 (16)3.1.1 Quartus Ⅱ软件介绍 (16)3.1.2 Verilog HDL语言介绍 (17)3.2 VGA代码设计 (17)3.2.1 VGA的显示时序程序 (18)3.2.2 时钟、频率程序 (21)3.2.3 SRAM程序 (22)IV3.2.4 汉字显示程序 (24)3.2.5 RGB控制液晶颜色显示程序 (25)4 代码调试 (26)4.1 编译仿真 (26)4.2 配置加载 (27)4.2.1 引脚配置 (27)4.2.2 文件加载 (27)4.3 显示图像 (28)4.3.1 使用DE2控制面板显示图像 (28)4.2 显示结果 (32)总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录固件代码 (38)基于FPGA的VGA接口设计 11概述1.1选题背景自1985年Xilinx公司推出第一片现场可编程器件(FPGA)至今,FPGA历史已经经历了几十年的发展历史。
基于FPGA的VGA显示控制器设计
课程设计开课学期:第六学期课程名称:FPGA课程设计学院:专业:班级:学号:姓名:任课教师:2015 年7 月20 日基于FPGA的VGA显示控制器设计一、设计方案1. 设计的主要内容此设计要求实现某一分辨率下(如640*480@60Hz)的VGA显示驱动,能简单显示彩条和图像等。
能够熟悉VGA接口协议、工作时序及VGA工作原理,并计算出合适的时序,对原始时钟进行分频处理以获取符合时序要求的各率,此外须要显示的图像等可存储于外部存储器,运行时,从外部存储器读取显示数据。
将图像控制模块分为这样几部分;二分频电路、地址发生器、VGA时序控制模块、图像数据存储器读出模块.如图1-1所示:图1-1 VGA显示控制系统框图2. 设计原理显示控制器是一个较大的数字系统,采用模块化设计原则、借鉴自顶向下的程序设计思想,进行功能分离并按层次设计。
利用VHDL硬件描述语言对每个功能模块进行描述,并逐一对每个功能模块进行编译仿真,使顶层VGA显示控制器的模块实体仿真综合得以顺利通过。
其中二分频把50MHZ实在频率分成25Mhz并提供给其它模块作为时钟;VGA时序控制模块用于产生640X480显示范围,并控制显示范围和消隐范围以及产生水平同步时序信号HS和垂直同步时序信号VS的值;存储器读出模块提供给SRAM地址并按地址读出八位数据(灰度值Y),然后得到R、G、B的值(若Y>中间值,则R=G=B=1;否则R=G=B=0),并把R、G、B 的值通过VGA接口传送给VRT显示器[9]。
地址发生器接收所要显示的数据读取控制信号,产生与图像数据ROM模块对应得地址,根据VGA显示的像素分布,确定读取对应数据的地址,由于所显示的图形每行需256个像素,而ROM中每个地址存储的数据时64位,故每4个地址取出的数据用于一行的显示。
VGA显示控制模块:主要分为时序信号和数据颜色的控制,imgrom模块即图像数据ROM模块,在这一模块中需要解决的是图像数据BMP位图文件的来源及转换成HEX文件,利用Image2lcd 对本次设计图片处理得到BMP文件,最终在Quartus II得到HEX文件,在已设置LPM_ROM 进行加载图像数据。
FPGA平台的VGA图像显示的设计与实现
2013.4平板显示责任编辑:万翀引言利用FPGA 产生VGA 时序信号和发送图像信息,并将其作为图像信号采集系统,将大大减小图像开发的难度和投入[2]。
显示器的显示有许多标准,常见的有VGA 、 SVGA 等。
在本设计中,设计了一种基于Xilinx 公司7系列FPGA 的VGA 图像显示控制器,并在Zedboard 板卡上进行了测试,并成功地在显示器上显示了企鹅的头像。
利用该原理,可以脱离PC 机实现图像显示的功能,减少成本投入。
VGA的原理VGA 作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用。
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: Red 、绿: Green 、蓝:B1ue)三色组成。
显示是采用逐行扫描的方式,阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生RGB 三基色,最后合成一个彩色图像[3]。
在VGA 接口协议中,不同的显示模式因为有不同的分辨率或不同的刷新频率,所以其时序也不相同[4]。
对于每种显示模式的时序,VGA 都有严格的工业标准。
图1、图2为VGA 行扫描、场扫描的时序图。
图片显示原理首先利用Image2lcd 软件,将我们所需要的图片转换为二进制的文件,需要注意的是对于不同的VGA 接口设计方式,需要转换的文件格式也是不一样的,在这里,设置生成256色的图片文件。
图片显示需要将图片的信息发送到VGA 接口,该设计采用的方案是在对像素进行计数、场计数的时候,就把图片信息直接赋值给颜色信号R 、G 、B ,需要对图片的显示像素一一判断对应的位置。
FPGA系统的实现在这里我们采用Zedboard 板卡作为控制核心,其板卡的VGA 接口原理图如图3所示。
时序信号Zedboard 提供了50MHz 的时钟信号,VGA 显示需要的是 25.175 MHz的时钟,所以在设计时首先要对时钟信号进行二分频,得到 25 MHz 的时钟频率。
我们采用分频后的信号作为HS 和VS 的时序信号。
VGA显示的FPGA实现方法
示器上显示一个有颜色的区域了,在这个小 节中我们再举一个简单的例子,在显示器中 显示两个镶嵌的正方形,字符等显示与其类 似,可以参考瑞芯科技其他设计示例。
例如我们可以在 xpos 与 ypos 的某一区 间给 RGB 信号赋不同的值将得到如图 2 所 示的显示效果。
而隔行扫描指电子束在扫描时每隔一 行扫一线,完成一屏后再返回来扫描剩下的 线,这与电视机的原理一样。隔行扫描的显 示器比逐行扫描闪烁得更厉害,也会让使用 者的眼睛更疲劳。目前微机所用显示器几乎 都是逐行扫描。
完成一行扫描所需时间称为水平扫描 时间,其倒数称为行频率;完成一帧(整屏) 扫描所需的时间称为垂直扫描时间,其倒数 为垂直扫描频率,又称刷新频率,即刷新一 屏的频率。常见的有 60Hz、75Hz 等,标准 VGA 显示的场频 60Hz,行频为 31.5kHz。
而与我们电脑相关的地方,就是目前的 显示器大都是采用了 RGB 颜色标准,这就 是为什么它对我们来说这么重要了。
在显示器上,是通过电子枪打在屏幕的 红、绿、蓝三色发光极上来产生色彩的,目 前的电脑一般都能显示 32 位颜色,约有一 百万种以上的颜色。如果说它所显示的颜色 还不能完全吻合自然界中的某种色彩的话, 那已经几乎是我们肉眼所不能分辩出来的 了。
显示器尺寸 显示器屏幕尺寸以对角线来度量,常用
的显示器有 14、15、17、19、21 英寸等。 显示器水平方向长度与垂直方向高度之比 一般为 4:3。
扫描频率 显示器采用光栅扫描方式,即轰击荧光
屏的电子束在 CRT 屏幕上从左到右(受水 平同步信号 HSYNC 控制)、从上到下(受 垂直同步信号 VSYNC 控制)做有规律的移 动。光栅扫描又分逐行扫描和隔行扫描。电 子束采用光栅扫描方式,从屏幕左上角一点 开始,向右逐点进行扫描,形成一条水平线; 到达最右端后,又回到下一条水平线的左 端,重复上面的过程;当电子束完成右下角 一点的扫描后,形成一帧。此后,电子束又 回到左上方起点,开始下一帧的扫描。这种 方法也就是常说的逐行扫描显示。
VGA显示的FPGA实现2
课程设计报告课程名称数字系统设计自动化院部名称电子信息工程学院(筹)专业电子信息工程班级学生姓名学号课程设计地点课程设计学时指导教师金陵科技学院教务处制课程设计报告书写要求课程设计报告原则上要求学生手写,要求书写工整。
若因课程特点需打印的,要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。
纸张一律采用A4的纸张。
课程设计报告书写说明课程设计报告应包含以下七部分内容:1、摘要2、目录3、前言/引言 4.正文 5. 结论 6. 参考文献7. 附录,每部分的书写要求参见具体条目要求。
填写注意事项(1)准确说明,层次清晰。
(2)尽量采用专用术语来说明事物。
(3)外文、符号、公式要准确,应使用统一规定的名词和符号。
(4)应独立完成课程设计报告的书写,严禁抄袭、复印,一经发现,以零分论处。
课程设计报告批改说明课程设计报告的批改要及时、认真、仔细,一律用红色笔批改。
课程设计报告的批改成绩采用五级计分制或百分制,具体评分标准由各院部自行制定。
课程设计报告装订要求报告批改完毕后,任课老师应将课程设计报告以自然班为单位、按学号升序排列,并附上一份该课程设计的教学大纲。
课程设计题目:通过fpga驱动vga输出,实现简单的vga显示一、摘要(所进行设计工作的主旨、缘起、目的,设计工作的主要内容、过程,采用的方法及取得的成果。
关键字(Key Words): 一般3~5个,最能代表报告内容特征,或在报告起关键作用,最能说明问题的词组)本文介绍了一种利用可编程逻辑器件实现VGA图像显示控制的方法,阐述了VGA图像显示控制器中VGA显像的基本原理以及功能演示,利用可编程器件FPGA设计VGA图像显示控制的Verilog设计方案,并在Xilink公司的Xilinx ISE软件环境下完成VGA模块的设计。
而且给出了VGA模块的设计思路和顶层逻辑框图。
最终实现VGA图像显示控制器,VGA图像控制器是一个较大的数字系统,传统的图像显示的方法是在图像数据传输到计算机,并通过显示屏显示出在传输过程中,将图像数据的CPU需要不断的信号控制,所以造成CPU的资源浪费,系统还需要依靠计算机,从而减少了系统的灵活性。
基于FPGA的VGA图像显示控制器设计..
四川师范大学成都学院本科毕业设计基于FPGA的VGA图像显示控制器设计学生姓名郑旺明学号2008104058所在系电子工程系专业名称电子信息工程(工民电)班级2008级2班指导教师胡迎刚四川师范大学成都学院二○一二年五月摘要本文介绍了一种利用可编程逻辑器件实现VGA图像显示控制的方法,阐述了VGA 图像显示控制器中VGA显像的基本原理以及功能演示,利用可编程器件FPGA设计VGA 图像显示控制的VHDL设计方案,并在Altera公司的QuartusII软件环境下完成VGA模块的设计。
而且给出了VGA模块的设计思路和顶层逻辑框图。
最终实现VGA图像显示控制器,VGA图像控制器是一个较大的数字系统,传统的图像显示的方法是在图像数据传输到计算机,并通过显示屏显示出在传输过程中,将图像数据的CPU需要不断的信号控制,所以造成CPU的资源浪费,系统还需要依靠计算机,从而减少了系统的灵活性。
FPGA 芯片和EDA设计方法的使用,可根据用户的需求,为设计提供了有针对性的VGA显示控制器,不需要依靠计算机,它可以大大降低成本,并可以满足生产实践中不断改变的需要,产品的升级换代和方便迅速。
关键词:可编程逻辑器件 VGA 图像控制器AbstractThis paper introduces a kind of make use of the programmable logic devices realize VGA images show control method, and expounds the VGA images show controller VGA imaging the basic principle and the demo function, using the programmable device FPGA design VGA images show the control design VHDL, Altera company in the QuartusII software environment complete VGA module design. Given the VGA module, the design idea and top logic diagram. Finally realize the VGA image display controller, VGA image controller is a larger number system, the traditional image shows the method is in the image data transmission to the computer, and through the screen shows in the transmission process, the image data CPU requires constant signal control, therefore creates CPU resources waste, the system also need to rely on the computer, thus reducing the flexibility of the system. FPGA chip and EDA design method of use, can according to customer demand, designed to provide targeted VGA display controller, don't need to rely on the computer, it can greatly reduce the cost, and can satisfy the production practice changing needs, product upgrading and convenient quickly.Keywords:Programmable logic devices VGA Image controller目录前言 (5)第1章 VGA概述 (6)1.1 VGA显示技术的发展概况 (6)1.2 VGA显示接口 (7)1.3 VGA显示原理 (8)1.4 VGA时序 (10)第2章 FPGA简介及设计流程 (13)2.1 FPGA简介 (13)2.2 FPGA设计流程 (14)2.3 VHDL简介 (16)2.4 Quartus II简介 (17)第3章设计方案 (19)3.1 设计的主要内容 (19)3.2 设计原理 (19)第4章系统实现 (21)4.1 VGA显示控制模块 (21)4.2 imgrom(图像数据ROM) (24)4.2.1 图像原理 (24)4.2.2 具体实现步骤 (25)4.3 二分频模块 (28)4.4 地址发生器模块 (29)4.5 顶层设计 (29)4.6 设计结果 (31)第5章结束语 (33)附录 (35)显示扫描模块代码 (35)二分频器模块代码 (36)地址发生器模块代码 (37)参考文献 (38)前言现在社会,以计算机技术为核心的信息技术飞速发展,以及信息的爆炸式增长,人们获得很大一部分的视觉信息是从各种电子显示设备上获得的,为此对电子显示设备的要求也越来越高,在这些因素影响下,显示技术也取得了快速发展。
基于FPGA实现VGA的彩色图片显示
基于FPGA实现VGA的彩色图片显示
0 引言
视频图形阵列显示接口是微机系统使用的一种通用显示接口,广泛应用于智能控制系统中,作为系统的显示终端。
对于由嵌入式微处理器构成的
图像处理系统来说,采用VGA显示输出具有兼容性强、显示内容丰富的优势。
同时,VGA显示接口具有结构简单、性能可靠、兼容性强、时序容易控
制的特点。
因此,结合FPGA的VGA图像控制器在嵌入式的图像处理系统中有广泛的应用前景。
目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/模拟转换器转
变为R、G、B三原色信号和行场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。
1 VGA显示
常见的VGA接口的彩色显示器,一般由cRT(阴极射线管)构成,
色彩由R、G、B(红:Red,绿:Green,蓝:Blue三基色组成。
显示采用逐。
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第 6期
三峡大学学报 ( 自然 科 学 版 )
J o f Ch i n a Th r e e Go r g e s Un i v . ( Na t u r a l S c i e n c e s )
Vo 1 . 3 5 No . 6
De c . 201 3
2 0 1 3年 1 2月
VG A显示 的 F P GA 设 计 与 实 现
唐 庭 龙 张 莉 夏 平
( 1 .三峡 大 学 计算机 与 信 息 学院 ,湖 北 宜 昌 4 4 3 0 0 2 ; 2 . : VGA( v i d e o g r a p h i c s a r r a y ) 是 一 种标 准 的显 示 接 口. 根 据 VG A 接 口的原 理 , 提 出 了用 F P - GA( f i e l d — p r o g r a mma b l e g a t e a r r a y ) 控 制 VG A 接 口的 方法 , 通过 设计 L P M— R OM( 1 i b r a r y p a r a me —
t e r i z e d mo d u l e s r e a d o n l y me me r y ) 及 相 应 的控 制模 式来 实现 图片 的 显 示 以及 控 制. 设计 完成 了
F P GA 控 制 C RT( c a t h o d e r a y t u b e ) 显 示器 显 示 彩 色 B MP ( b i t ma p ) 图 片, 并 实 现 了图 片在 屏 幕 的
FPGA De s i g n a n d I mp l e me nt a t i o n o f VGA Di s pl a y i ng
Ta n g Ti n g l o n g Zha ng Li Xi a Pi ng
( 1 .Co l l e g e o f Co mp u t e r& I n f o r ma t i o n Te c h n o l o g y,Ch i n a Th r e e Go r g e s Un i v .,Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2 ,Ch i n a ;2 .
t r ol l e d b y FPGA ,wi t h e f f e c t s of t i l i n g,e nl a r g i ng,f i l l i ng t he who l e s c r e e n,a n y whe r e d i s pl a y i n g a n d mo vi ng . The r e s u l t s s how t h a t t he me t ho d i s c or r e c t ,e x t e ns i bl e a n d c o nv e n i e nt t o mo d i f y .
Th e J o u r n a l Cl u b ,Ch i n a Th r e e Go r g e s Un i v .,Yi c h a n g 4 4 3 0 0 2,Ch i n a )
Ab s t r a c t Vi d e o g r a p h i c s a r r a y ( V GA )i s a s t a n d a r d d i s p l a y i n t e r f a c e .Ac c o r d i n g t o t h e p r i n c i p l e o f VGA d i s - p l a y,a me t h o d o f t h e f i e l d — p r o g r a m ma b l e g a t e a r r a y ( FP GA)i s u s e d t o c o n t r o l t h e VGA i n t e r f a c e ,wh i c h wi l l d i s p l a y i ma g e s i g n a l s b a s e d o n d e s i g n i n g t h e LP M— ROM ( 1 i b r a r y p a r a me t e r i z e d mo d u l e s t e a d o n l y me mo r y ) a n d t h e c o n t r o l l i n g mo d e s . Th e d e s i g n r e a l i z e d BM P ( b i t ma p )i ma g e s s h o we d o n CRT( c a t h o d e r a y t u b e )c o n -
平铺 , 放 大 以及 满屏 显 示, 任 意位 置 显 示 以及 移 动 的效 果. 结果 表 明, 本设计方法正确, 扩 展 性好 ,
便 于修 改.
关键 词 : VGA; FP GA; L PM— RoM
中 图分类 号 : TP 3 9 1
文 献标 识码 : A
文章 编号 : 1 6 7 2 — 9 4 8 X( 2 O 1 3 ) O 6 一 o 0 9 7 一 O 4
Ke y wo r d s v i d e o g r a p h i c s a r r a y( VGA ) ; f i e l d — p r o g r a m ma b l e g a t e a r r a y( F PGA ) ; mo d u l e s r e a d o n l y me mo r y ( LP M— R0M )