FPGA控制VGA
VGA显示的FPGA设计与实现
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
基于FPGA的VGA图像显示
基于FPGA的VGA图像显示1、VGA显示原理VGA标准是一种计算机显示标准，最初是由IBM公司在1987 年提出的，分辨率是640*480。
VGA 接口也叫做D_Sub 接口，是显卡上输出模拟信号的接口。
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D/A 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。
常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT) 构成，彩色由GRB(Green Red Blue) 基色组成。
显示采用逐行扫描的方式解决,阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生GRB 基色，合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始,从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步；扫描完所有行，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。
要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。
VGA的标准参考显示时序如图1所示。
行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿(Front porch d)四个部分。
2、方案设计由VGA的显示原理可知，该任务的关键是VGA时序控制部分和汉字图形显示部分：（1）VGA时序控制部分，采用FPGA本地50MHz时钟，根据所需时序要求，经Verilog语言编写的计数模块分频而得到，该部分十分重要，如果产生的时序有偏差，那么就会使汉字图形无法显示或显示结果混乱；（2）汉字图形显示部分，有2种方法可以实现：第1 种是在对像素进行行计数、场计数的时候，就把字库信息直接赋值给颜色信号R、G、B，这种方法虽然简单，但是控制很不灵活，需要对汉字的显示像素一一判定对应的位置，容易出现错误，不易修改，所以本次采用的是第2 种方法，第2 种方法是使用FPGA内部的一种资源来存储汉字的字库信息，然后由程序将其提取出来作为显示信号发送到VGA 接口，以实现汉字图形的显示，这样就克服了第一种方法易出错又不易修改的缺点。
基于FPGA的VGA-DVI视频转换器设计
号送 入数字系统 中。 市面上现在 已经有很 多基于单片机 控制实 等 信号， 按照转换设置 进行模式转 换、 色彩调整 等工作后输 出 现 的Ｖ Ｇ Ａ － Ｄ Ｖ Ｉ 转换器 的设计成品， 考虑到在航天、 军事等一些特 Ｒ ［ ７ ： ０ ］ 、 Ｇ ［ ７ ： ０ ］ 、 Ｂ ［ ７ ： ｏ ］ 、 Ｈ Ｓ 、 ｖ ｓ 、 Ｄ Ｅ 、 Ｐ Ｉ ｘ Ｃ Ｌ Ｋ 等数字信号。 殊 场合 的应用， 本文提 供了一种基于Ｆ Ｐ Ｇ Ａ 控制实现 的Ｖ Ｇ Ａ 向Ｄ Ｖ Ｉ
Ｔｈｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇｎ ｏ ｆ ＶＧＡ。 － 。 Ｄ ＶＩ Ｖｉ ｄｅ ｏ Ｃｏ ｎｖｅ ｒ ｔ ｅ ｒ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰＧＡ
VGA显示控制
基于FPGA 的VGA显示控制摘要VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM公司1987年推出的一种传输标准，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应用。
本次课程设计是基于FPGA和主芯片为 EP4CE30F23C8N的ALTER公司的开发板Cyclone IV来实现的。
数字图像信息在VGA接口显示器正确、完整地显示,涉及到时序的构建和数字图像信息的模拟化两方面,提出一种能够广泛应用的VGA显示接口方案,详细阐述了数字图像数据DA转化并输出到VGA接口显示器显示的方法,其中包括接口的硬件设计、视频DA转换器的使用方法、通过FPGA构造VGA时序信号的方法等等。
方案可以应用于各种仪器,数字视频系统、高分辨率的彩色图片图像处理、视频信号再现等。
课设主要用到的芯片是ADV7123，它是一款高速、高精度数模转换芯片。
拥有三路十位D/A转换器，能够将代表颜色的数据锁存到数据寄存器中，然后通过D/A 转换器转换成模拟信号输出，得到我们要的色彩。
VGA显示的硬件设计和原理1.1 FPGA主芯片课程设计所用开发板的主芯片是EP4CE30F23C8N——Cyclone IV，其由Altera公司开发，值得注意的是该开发板所支持的QUARTUS II的版本较高，并且11.0的版本较12.0的版本编译好的程序更好下载。
图-11.2 ADV7123实现VGA的控制显示主要用到的芯片就是ADV7123，ADV7123由完全独立的三个I0位高速D/A转换器组成,RGB（红绿蓝）视频数据分别从R9~R0、G9~G0、B9~B0输入，在时钟CLOCK的上升沿锁存到数据寄存器中，然后经告诉D/A转换器转换成模拟信号。
三个独立的视频D/A转换器都是电流型输出，可以接成差分输出，也可以接成单端输出。
DE2-115上按单端输出，在模拟输出端用75欧姆电阻接地，以满足工业标准。
VGA的调试
用FPGA控制VGA显示图形和响应PS/2键盘摘要：本设计实现了FPGA对VGA和PS/2键盘的控制。
可以响应键盘的按键控制VGA显示字符和图片，并具有简单的文本编辑功能，包括光标移动、删除、换行、背景颜色变换等，借助片内rom存储器存储图片像素信息。
本设计的硬件平台为实验室已有的Cyclone II开发板， FPGA的器件全称为EP2C35F672C6。
设计采用Verilog HDL语言进行基本模块的编写，采用原理图输入方式进行顶层模块和ROM存储器的设计，开发环境为Quartus II8.1。
一设计原理(1) 用FPGA进行VGA时序控制的基本原理VGA显示器因为其输出信息量大，输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备，FPGA以其结构的优势可以使用很少的资源产生VGA的各种控制信号。
VGA显示器总共需要五根信号线，分别为R\G\Ｂ三原色信号和行同步(HSYNC)、场同步(VSYNC)信号。
在通用的标准中，VGA的像素输出频率为25.175 MHz，行频率是31.496 KHz，场频率是59.94 Hz。
分辨率为640*480，即每行显示640个像素，每场显示480行。
这640*480是显示器的有效显示区(Visible area)，除此之外，还有行、场消隐区(Back Porch)，以及行、场同步区（Sync Pulse）以实现行列的同步操作。
[1]如果利用实验室的液晶屏，可以增加分辨率至800*600，在这个标准下屏幕的刷新频率设为72Hz，行频率是48.08KHz。
FPGA需实现的扫描时序如下图：用FPGA实现VGA时序的原理：本设计的硬件平台为Altera公司的Cyclone II系列NIOS开发板(The Nios Development Board, Cyclone II Edition)，所用的FPGA是Altera Cyclone II系列器件中的EP2C35F672C6，它具有483,840bit的嵌入式存储器;33216个逻辑单元(LE); 105个M4K RAM Block。
基于FPGA的VGA图形控制器设计
ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｅ，ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｉ ｐ ｅ ，ｌ ａ ｔ ｔ ｉ ｃ ｅ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ａ ｎ ｄ Ｓ Ｏ ｏ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ８ ｂ ｉ ｔ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ．
逻 辑描 述 语 言 ． 在 Ｘ ｉ ｌ ｉ ｎ ｘ的 开 发 板 Ｎ ｅ ｘ ｙ ｓ ２上 完 成 了设 计 的 功 能 。 通 过 按 动 开 发 板 上 的 按 键 可 切 换 显 示 屏 显 示 的 图形 ， 可 实现 横 条 纹 、 竖条纹、 方格 棋 盘 等 ８ ｈ ｉ ｔ 彩 色图形 的 显 示 。
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ＶＧＡ；Ｆ Ｐ ＧＡ； ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ；８ ｂ ｉ ｔ ｃ ｏ ｌ ｏ ｒ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ
随 着 电 子 技 术 的 进 步 和 数 字 图 像 处 理 应 用 领 域 的
过 软件进 行 的， 通用性 和灵 活性极 强 。 在产 品升级 时 ， 不
关 键 词 ：ＶＧ Ａ； Ｆ Ｐ Ｇ Ａ； 图形控 制 器 ； ８ ｂ ｉ ｔ彩 色 图 形
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｐ ３ ３ ４ ． ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ４ — ７ ７ ２ ０（ ２ ０ １ ３） １ ５ — ０ ０ ２ ２ — ０ ３
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ＶＧＡ ｇ ｒ ａ ｐｈ ｉ ｃ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰＧＡ
需 要额 外 改变 原有 的硬 件 电路 ， 只需 修 改程 序 ， 大 大 宿 短 了 系 统 设 计 周 期 。Ｎ ｅ ｘ ｙ ｓ ２作 为 一 款 比 较 经 典 的 Ｆ Ｐ ＧＡ
基于FPGA的VGA控制器实现
据有 效时 间 ，ｋ 为场 消 隐前肩 时 间。 不 同 的分 辨率 下 ，行 同步和 场 同步 信号 的周 期 是 不 同 的 ，时 序 上 的 时 间也 不 一 样 。表 １ 出 列 了Ｖ Ａ的常用 分辨 率参数 。 Ｇ
一
（） Ｂ 、红基 色 （ ） Ｒ 、绿 基 色 （ ）这 ５ 信 号 ，如 果 Ｇ 个
能 从Ｆ Ｇ Ｐ Ａ中按 其 时 的需 要 求 准 确 发 送 这 些 信 号
到Ｖ Ａ接 口。就 可 以实现 对 Ｖ Ａ的控 制 。Ｖ Ａ的 Ｇ Ｇ Ｇ
种用ＦＧ Ｐ Ａ实 现 Ｖ Ａ显 示 的 控 制 器 ，从 而 实 现 Ｇ
可编程 逻辑 单元 、嵌 入 式Ｒ Ｍ模块 、丰 富 的布 线 Ａ
确 定 Ｖ Ａ显示 接 口时序 主要 应 考 虑行 同步信 Ｇ 号 ｆ Ｙ Ｃ 、 场 同 步 信 号 （ Ｓ ＮＣ 、蓝 基 色 ＨＳ Ｎ ） ＶＹ ）
资源 、底 层 嵌 入式 功 能单 元 和 内嵌 专 用 硬 核 等 ６ 部 分 组 成 。基 于 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ的产 品设 计 具 有 开 发 过 程 简 单 ，投 资小 ，可反 复修 改 ，周 期 短 ，易 于 产 品 升 级等 优 点 ，故其 应用 越 来越 广 泛 。本 文 介 绍 了
信 号 时 序 如 图 １ 示 ，它 分 为 行 数 据 时序 和场 数 所
据时 序 两部 分 。 所谓 行 时序 ，就是 显 示一 行 数据 的时 序 。从 图 １（）可 以看 出 ，显 示 一 行 数 据 需 要 的 时 序 分 ａ
四部 分 。 产 生 行 同步 脉 冲信 号 Ｈ ＹＮ 的 周期 ｅ＝ Ｓ Ｃ
刘峰
（ 电子科技 大学 ，四 川 成都 ６ １３ ） １７ １
摘 要 ：依 据 标 准 Ｖ Ａ 示接 口的显 示 原 理 ，介 绍 了一 种 利 用 可 编程 逻 述 工具 来 完成ＶＧ Ｘ ｅｉ ｇ ｌ ＨＤ 语 Ａ接 口的控 制 ，从 而 实现 简单 的彩 色条纹 显 示 的
基于FPGA的VGA图像控制器设计与实现
ＶＡ 图像 控制 器 是一 个较 大 的数字 系 统 。采用 模块 化 设计 原 Ｇ 则和 自顶 向 下的设 计思想 ，进 行功 能分 离并按 层 次设 计 。将 Ｖ Ｄ ＨＬ 硬件 描述 语言 设计 与 原理 图设 计相 结合 ，逐 一对 每个 功 能模 块进 行仿 真 ，使顶 层 Ｖ Ａ图像 控制 器 的模块 实 体仿真 综合 得 以顺利 通 Ｇ 过 。Ｖ Ａ 控制 器主 要 由 以下模 块组成 ：消 隐模块 ，显 示模 块 ，分 Ｇ 频模 块 ，网格 生成 模块 ，汉字 显示模 块 ， 图像控 制模 块 ，动 画生 成模 块 ，ＬＭＲ Ｍ 用模 块 ，ＥＰ Ｏ Ｐ— Ｏ 调 Ｅ ＲＭ调用 模块 等 。 三 、模块 设计 （ ）消 隐模块 一 消 隐模 块 是整个 显示 控制 器 的关 键部 分 ，显示 模 块 、汉字 模 块 、彩 条模 块 、 网格 模块 、动画控 制 模块 、Ｌ ＭＲ Ｍ 调用 模块 等 Ｐ－ Ｏ 都 由消 隐模 块控 制 ，并且 行 同步信 号 （ｓ 和场 同步 信 号 （ｓ都 由 Ｈ） ｖ）
Ｈｕ Ｙｉ ａｎａ ｎＱａ
（ ｈ ｎ ｄ ｓｔｔ ｆ ｉ ｕ ｎＮ ｒ ｌ ｎ ｅｓｙＣｈ ｎ ｄ ６ ５ ，ｈｎ ） Ｃ ｅ ｇ ｕＩ ｔｕｅｏ Ｓｃ ａ ｏｍａ Ｕ ｉ ｒｉ， ｅ ｇ ｕ １ ４Ｃ ｉａ ｎｉ ｈ ｖ ｔ １ ７
Ａｂ ｔａ ｔ ＤＡ ｃ ｎ ｌｇ ｓｒ ｃ： Ｅ ｔ ｈ ｏｏ ｙｎ１ｉ ｔｅｃ ｒ ｆｍｏ ｅ ｅｅｔｏ ｉ ｅｉｎｔｃ ｎ ｌｇ ， ｌ ｓｏ ｏ ｒｕ ｏ ｕｅ ｌｔ ｒ ｉ ｅ ｓ ｈ ｏｅｏ ｄ ｍ ｌｃ ｎｃｄ ｓ ｅｈ ｏｏ ｙｉｒ ｉ ｎｐ ｗｅｆ１ｃ ｍｐ ｔｒｐａｆ ｍ ｒ ｇ ｔｅ ｅ ｏ ｎ
计 算机 光盘 软件 与应 用
VGA显示控制资料
基于FPGA 的VGA显示控制摘要VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM公司1987年推出的一种传输标准，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应用。
本次课程设计是基于FPGA和主芯片为 EP4CE30F23C8N的ALTER公司的开发板Cyclone IV来实现的。
数字图像信息在VGA接口显示器正确、完整地显示,涉及到时序的构建和数字图像信息的模拟化两方面,提出一种能够广泛应用的VGA显示接口方案,详细阐述了数字图像数据DA转化并输出到VGA接口显示器显示的方法,其中包括接口的硬件设计、视频DA转换器的使用方法、通过FPGA构造VGA时序信号的方法等等。
方案可以应用于各种仪器,数字视频系统、高分辨率的彩色图片图像处理、视频信号再现等。
课设主要用到的芯片是ADV7123，它是一款高速、高精度数模转换芯片。
拥有三路十位D/A转换器，能够将代表颜色的数据锁存到数据寄存器中，然后通过D/A 转换器转换成模拟信号输出，得到我们要的色彩。
VGA显示的硬件设计和原理1.1 FPGA主芯片课程设计所用开发板的主芯片是EP4CE30F23C8N——Cyclone IV，其由Altera公司开发，值得注意的是该开发板所支持的QUARTUS II的版本较高，并且11.0的版本较12.0的版本编译好的程序更好下载。
图-11.2 ADV7123实现VGA的控制显示主要用到的芯片就是ADV7123，ADV7123由完全独立的三个I0位高速D/A转换器组成,RGB（红绿蓝）视频数据分别从R9~R0、G9~G0、B9~B0输入，在时钟CLOCK的上升沿锁存到数据寄存器中，然后经告诉D/A转换器转换成模拟信号。
三个独立的视频D/A转换器都是电流型输出，可以接成差分输出，也可以接成单端输出。
DE2-115上按单端输出，在模拟输出端用75欧姆电阻接地，以满足工业标准。
基于FPGA的变电站智能电子设备VGA控制器的研究
Ｎｏ ．∞ ６ ｖ２ 、０．２Ｎｏ４ ｒＩ １ ．
￣ Ｇ的 电 智 电 设 ＶＡ 制 的 究 Ｔ Ｐ 变 站 能 子 备 Ｇ控 器 研 ＦＡ
丁青锋 ， 林知 明
（ 华东交通大学 电气 与电子工程学 院， 江西 南 昌 ３ ０ １ ３ ０ ３） 摘 要： 利用可编程器件 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ实现 Ｖ Ａ彩色显示控制器在工业现场 中有很多的应用。用硬 件描述语言 Ｇ Ｖ Ｌ ＨＤ 对可编程器件 Ｆ ＧＡ进行功能模块设计、 Ｐ 仿真综合 ． 可实现 Ｖ Ａ控制器显示各种图形、 Ｇ 图像 、 文字等 。 关键词： Ｇ 现场可编程门阵列 ； Ｖ Ａ； 硬件描述 语言 ； 控制器 中图分类号 ： Ｎ ７ ． 文献标识码： 文章编号：０ ７ ４６ （０ ６０ － ０ ３ ０ Ｔ ８ ３９ Ａ １０ － ２０２０ ）４ ０５ － ３
近 年 来 ， 着 变 电 站 综 合 自动 化 技 术 的 发 展 ， 散 式 结 构 的 变 电 站 自动 化 的 优 越 性 得 到 充 分 体 现 ， 随 分 其 中 ｌ Ｄ（ 能 电子 设 备 ） 了 广 泛 使 用 ， 其 中 的 视 频 显 示 控 制 器 一 般 都 安 装 在 设 备 机 箱 中 ， 就 对 其 Ｅ 智 有 而 这
３１ 消 隐 模 块 ．
消 隐 模 块 是 整 个 ＶＧ 控 制 器 的 关 键 部 分 ， 示 模 块 、 格 模 块 、 字 显 示 模 块 等 都 由 消 隐 模 块 控 Ａ 显 网 汉 制 ， 且 行 同 步 信 号 （ ｓ 和 场 同 步 信 号 （ Ｓ 也 是 由消 隐 模 块 产 生 。 并 ｈ） Ｖ） 设 计 行 场 同 步 信 号 ， 般 有 两 种 方 式 ： 找 表 方 式 和 编 程 逻 辑 方 式 。查 找 表 方 式 主 要 由 存 储 芯 片 构 一 查
基于FPGA的VGA图像控制器设计
是用来模拟 Ｄ Ａ转换器 的． 将输入信号 的电压分 成几段 。这样做的原因， 一方 面是考虑到实际应 用中， 很少会用到要显示 ２ ４位真彩色的情况 ； 另
一
方面是出于节约成本 的 目的． 因为要使用专用 的Ｄ Ａ转换器 ， 必定增加成本。其 中． 显示器耍求
Ｉ Ｖ Ａ图像控制器的硬件 电路设计 Ｇ
硬件电路如 图 １使用 ＦＧ ， Ｐ Ａ实现 Ｖ Ａ控制器 ， Ｇ 将产生 的信 号经 Ｄ Ａ转换送往显示 器的 Ｖ Ａ 口。 Ｇ 该电路 的 Ｖ Ａ接 口的 Ｒ Ｇ Ｂ引脚每个 引脚有两个信号线输 入， Ｇ 、、 可知 ． 电路只能显示 ６位色 的图片． 该 即： 可以显示 ６ 总共 ４种颜色。 由于显示器要求 Ｖ Ａ 口输入的必 须是模拟信 号， Ｇ 所以在 ６ 信号进入 个
啊１ ———斗 Ｔ 卜＿＿ｏＩ ｈ・ － ＿２ ——ห้องสมุดไป่ตู้ １
一
幅图片要想在显示器上显示 出来 ．
叫 Ｄ ■ Ｈ ｈｌ ＿ －－ Ｉ
二
它主要 需要 ５个信 号， 同步信 号 行
（ ｏ ｚ ｔ＿ ｙｃ 、 Ｈ ｒｏ ａ Ｓｎ ） 场同步信号 （ ｅ ｉｎ ｌ Ｖｒ －
ｔ ａ Ｓｎ ） ｉ ｌ ｙｃ 和 ｃ
摘
要： 首先介绍了Ｖ Ａ图 Ｇ 像控制器的硬件电 然后分别从时序信号产生、 片数据的 路， 图 存储和图
像显示三个方面对 Ｖ Ａ图像控制器的软件部分进行了介绍． Ｇ 最后给出了该控制器在 Ｍ ｄｌｍ中的仿 ｏｅ ｉ Ｓ 真结果并指出了该设计的可行性及优越性。 关 键 词： 现场可编程门阵列； 视频图形阵列； 行同步信号； 场同步信号
（ ）时序信号产生机制 １
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Actel FPGA的VGA显示控制方案
显 示 混 乱 。Ｖ Ａ 口 的 这 些 特 性 ，使 得 在 应 用 中 必 须 由专 Ｇ 接
Ａ ｊ 器 Ｇ 马动 果 突 出等 特 点 。正 是 由于 这 些优 点 ，Ｖ Ａ Ｅ的控 制 器广 泛 门 自 Ｇ ￣ Ｉ 来 实现 严格 的ｖ Ａ 区 时 序 。 Ｇ￣ ３
应 用 于 各 种 终 端 设 备 、 医疗 仪 器 、汽 车 电 子 、 消 费 电 子 等
１ＶＧＡ 介 ． 简
Ｖ Ａ是视频 图形 阵￣（ ｉｅ ａｈｃ Ａｒ ｙ的简称 ， Ｇ Ｖ ｄ ｏＧｒｐ ｉｓ ｒ ） ａ
效 像 素 、底 ／ 边 ￣ ｂ ｔ ｍ／ｉｈ ｏｄｒ 成 。不 同 分辨 率 右 ｏｔ ｒ ｔ ｒｅ组 ｏ ｇ ｂ 下 ，这 些 信 号 是 一 致 的 ，只 是 对 应 的 高 低 电平 的保 持 时 间
右边框／ ｉ ｌ ｐｘ ｓ ｅ 行同步前肩／ｉ ｌ ｐ ｅｓ ｘ 行同步时Ｉ ｐ ｅｓ ＇ ｉｌ ￣／ ｘ
行同步￣ ／ ｆ ｌ ｐｘ ｓ ｅ 左边框／ｉ ｌ ｐ ｅｓ ｘ 底边框／ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ 场同步前肩／ ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ 场同步时间／ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ 场周步后肩／ ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ 顶边框／ｎ ｓ ｌ ｅ ｉ
率 。人们 通 常所 说 的Ｖ ＧＡ实 际 上 指 的 就 是 ＶＥ Ａ￣ 定 的 用 户 可 以根 据 不 同 的应 用场 合 选 用 不 同 容 量 的 Ｐｏ Ｉ Ｓ １ ｒＡＳＣ３
Ｓ Ｇ 标准。 Ｖ Ａ
系 列 芯 片 ，为 系 统 量 身 打 造 满 足 功 能 需 求 且 价 格 便 宜 的 Ｖ Ａ Ｇ ￣ Ｉ 。 Ｊ 器
散热及配置芯片成本。
・
采 用 Ｓ Ａ 作 为 显 示 缓 存 ，容 量 大 、价 格 便 宜 。 ＤＲ Ｍ
用verilog编写fpga的vga显示
用verilog编写fpga的vga显示（ｚ）VGA工业标准是640x480x60Hz，主要有5个信号，即三个颜色信号R/G/B、行同步信号HS和场同步信号VS。
它是从左上角开始一行接一行的扫描，扫描完一屏后又回到左上角扫描。
标准要求是场频59.94Hz，行频31469Hz，时钟频率25.175MHz这是Altera的DE2开发板上自带的演示程序。
可以先搜一下VGA工业标准的时序图，再看这个代码就会很简单，就不注释了。
弄清楚行同步、场同步、前肩、后肩，一切都easymodule VGA_Controller( // Host SideiRed,iGreen,iBlue,oRequest,// VGA SideoVGA_R,oVGA_G,oVGA_B,oVGA_H_SYNC,oVGA_V_SYNC,oVGA_SYNC,oVGA_BLANK,oVGA_CLOCK,// Control SignaliCLK,iRST_N );`include "VGA_Param.h"// Host Sideinput [9:0] iRed;input [9:0] iGreen;input [9:0] iBlue;output reg oRequest;// VGA Sideoutput [9:0] oVGA_R;output [9:0] oVGA_G;output [9:0] oVGA_B;output reg oVGA_H_SYNC;output reg oVGA_V_SYNC;output oVGA_SYNC;output oVGA_BLANK;output oVGA_CLOCK;// Control Signalinput iCLK;input iRST_N;// Internal Registers and Wiresreg [9:0] H_Cont;reg [9:0] V_Cont;reg [9:0] Cur_Color_R;reg [9:0] Cur_Color_G;reg [9:0] Cur_Color_B;wire mCursor_EN;wire mRed_EN;wire mGreen_EN;wire mBlue_EN;assign oVGA_BLANK = oVGA_H_SYNC & oVGA_V_SYNC;assign oVGA_SYNC = 1'b0;assign oVGA_CLOCK = iCLK;assign oVGA_R = ( H_Cont>=X_START && H_Cont<X_START+H_SYNC_ACT && V_Cont>=Y_START && V_Cont<Y_START+V_SYNC_ACT )? iRed : 0;assign oVGA_G = ( H_Cont>=X_START && H_Cont<X_START+H_SYNC_ACT && V_Cont>=Y_START && V_Cont<Y_START+V_SYNC_ACT )? iGreen : 0;assign oVGA_B = ( H_Cont>=X_START && H_Cont<X_START+H_SYNC_ACT && V_Cont>=Y_START && V_Cont<Y_START+V_SYNC_ACT )? iBlue : 0;// Pixel LUT Address Generatoralways@(posedge iCLK or negedge iRST_N)beginif(!iRST_N)oRequest <= 0;elsebeginif( H_Cont>=X_START-2 && H_Cont<X_START+H_SYNC_ACT-2 &&V_Cont>=Y_START && V_Cont<Y_START+V_SYNC_ACT )oRequest <= 1;elseoRequest <= 0;endend// H_Sync Generator, Ref. 25.175 MHz Clockalways@(posedge iCLK or negedge iRST_N)if(!iRST_N)beginH_Cont <= 0;oVGA_H_SYNC <= 0;endelsebegin// H_Sync Counterif( H_Cont < H_SYNC_TOTAL )H_Cont <= H_Cont+1;elseH_Cont <= 0;// H_Sync Generatorif( H_Cont < H_SYNC_CYC )oVGA_H_SYNC <= 0;elseoVGA_H_SYNC <= 1;endend// V_Sync Generator, Ref. H_Sync always@(posedge iCLK or negedge iRST_N) beginif(!iRST_N)beginV_Cont <= 0;oVGA_V_SYNC <= 0;endelsebegin// When H_Sync Re-startif(H_Cont==0)begin// V_Sync Counterif( V_Cont < V_SYNC_TOTAL )V_Cont <= V_Cont+1;elseV_Cont <= 0;// V_Sync Generatorif( V_Cont < V_SYNC_CYC )oVGA_V_SYNC <= 0;elseoVGA_V_SYNC <= 1;endend endmodule显示器因为其输出信息量大，输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备。
采用FPGA的LCD转VGA控制器的设计
１ 系统理论分析
１１采用 Ｄ Ａ直接接处理器的 问题 ． ／ 只采用 Ｄ Ａ处理 的系统框 图如图 １ ／ 所示。
摘
要 ：针对采用视 频 Ｄ Ａ处理器将 Ｌ Ｄ转 ＶＧ ／ Ｃ Ａ时 出现 的带 宽不够 ， Ａ显示器屏闪 的问题 ，给 出了一种采 ＶＧ
用 Ｆ Ｇ 结合视频 Ｄ Ａ 的显示控制器 实现 方法。该方法将处理器送出来的 Ｌ Ｄ视频数 据放在 Ｓ Ａ 中缓存 ， ＰＡ ／ Ｃ Ｒ Ｍ 再按 Ｖ Ａ 的规格要求将数 据读 出并送至 Ｄ Ａ 转换成 ＶＧ Ｇ ／ Ａ格式的视频输 出，整个处理流程 由 Ｆ Ｇ 来控制 ，有 ＰＡ 效地解决 了显示 输出 占用大的数据传输带宽 问题 。该系统 已成功地在某机车图形显示系统 中使用 。
前加入 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ处理器 ，把从 Ａ ＲＭ 过来的 Ｌ Ｄ视频数 Ｃ
其标准统一 ，技 术成熟而使用 得非常广泛 。而 目前应
用得 比较多 的 Ｌ Ｄ 转 Ｖ Ａ 的控 制器是采用视 频 Ｄ Ａ Ｃ Ｇ ／ 转换器 ， 直接将 Ａ Ｍ 送过来 的 Ｌ Ｄ数据转换成 ＶＧ Ｒ Ｃ Ａ 模 拟信 号【，这种方法 虽然简单易用，却有很大缺 陷。 １ 】 三星 公司的 ￥ Ｃ ４ ０处理器作为一款性价 比高 的 ３２ １ 处理器而 被广泛 采用 ， 但当其工作在 ８ ０ ０ ×６ Ｈｚ ０ ×６ ０ ０ ×１ ６位ｆ 分辨率为 ８ ０ ０ 、刷新频率 为 ６ ｚ ６ ０ ×６ ０ ０ Ｈ 、１
据缓存至高速 Ｓ ＡＭ 显存， Ｒ 而送入 Ｄ／ 的每一帧数据 Ａ 则是从 Ｓ Ａ 中读出，这样就能完全满足 Ｖ Ａ视频 ＲＭ Ｇ 规范要求。笔者实验 中的采用 的分辨率为 ８ ０ ０ ， ０ ×６ ０ 刷新频率为 ７Ｈｚ ２ ，色 彩为 １ ６位。
VGA控制器IP核的FPGA实现
摘要： 随着高速图像处理的发展， ＶＧＡ 控制器 ＩＰ 核已成为 ＳｏＣ 芯片中的一个重要部件。这里介绍一种使用 ＦＰＧＡ 芯片实现对 ＶＧＡ 控制器的 Ｖｅｒｉｌｏｇ ＨＤＬ 设计方案。该方案采用 ＦＰＧＡ 设计 ＶＧＡ 接口以将要显示的数据直接送到显示器上， 加快了数据的处理速度， 提高 了系统的兼容性， 比同类控制器有着占用资源少、时钟延迟小等特点。
２ 标准 ＶＧＡ 显示原理概述
随 着 ＰＣ 机 的 不 断 更 新 换 代 ， 显 示 控 制 卡 （ 即 显 示 适 配 器 ） 的 标准也不断发展。从最初的 ＭＤＡ（ 单色显示适配器） →ＣＧＡ（ 彩色 图 形 显 示 适 配 器 ） →ＥＧＡ（ 增 强 型 图 形 适 配 器 ） →ＶＧＡ（ 视 频 图 形 阵列适配器） 。ＶＧＡ 是 ＩＢＭ 公司于 １９８７ 年推出的 ＰＣ 机第三代的 显示标准， 它的体系结构由显示存储器、图形控制器、ＣＲＴ 控制 器 、属 性 控 制 器 、定 序 器 、及 视 频 输 出 数 字 模 拟 转 换 器（ＤＡＣ）几 大 部分组成。ＶＧＡ 一改以前显示卡采用的数字视频信号输出， 而用 模拟视频信号输出， ＶＧＡ 卡内的 Ｄ／Ａ 转换器将数字信号转换为控 制 Ｒ、Ｇ、Ｂ 三原色的模拟信号， 使像素色 彩 变 化 非 常 平 滑 ， 更 适 合 人的视觉感受。
本设计采用altera公司生产的ep1c6q240c8芯片作为视频驱动电路的核心部分利用其含有的丰富的逻辑单元将需要用多个分立逻辑芯片实现的功能集成在一块芯片上简化了pcb设计使系统的成本大大降低也减少了故障发生的概率使整个系统变得更加简洁实用
基于FPGA的VGA图像控制器的设计与实现
控 制 器 ， 在硬 件 平 台上 实现 设 计 目标 。 与传 统 的设 计 相 比 ， 加 了 图像 模 式 的 选择 ， 于 嵌 入 式 系 统 应 用 扩展 。 并 增 便 使 用 Ｆ ＧＡ 代 替 ＶＧ 的 专 用显 示 芯 片 ， 以提 高数 据 处 理 速 度 ， 约 硬 件 成 本 。 Ｐ Ａ 可 节
２０ ０ ９年 １ ２月
Ｄｅ ． ２０ ｃ ０９
基 于 Ｆ ＧＡ 的 ＶＧＡ 图像控 制器 的设 计 与实 现 Ｐ
谢 磊
（ 州 大 学 信 息 工 程 学 院 ， 州 ４ ００ ） 郑 郑 ５ ０ １
摘
要 ： 据 ＶＧ 显 示原 理 ， 用 ＶＨＤ 依 Ａ 利 Ｌ作 为 设 计 语 言 ， 计 了 一种 基 于 现 场 可编 程 器件 Ｆ ＧＡ 的 ＶＧＡ 多 图２ Ｎｏ Ｉ ６ ．６
新 乡学 院 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＸｉ ｘ ａ ｇ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｄ ｔｏ ） ｏ ｒ ａ ｎ ｉｎ ｉｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｉｎ ｅ Ｅ ｉ ｎ ｏ ｙ Ｓ ｉ
ｆ ｍ ，ｔ ｉ ｓｇ ｃ ｎ ｓ ｅ ｐ ｄａ ａ ｐｒ ｅ ｓｎｇ ｓ ｅ ｄ ｏｒ ｈ ｓｄｅ ｉｎ ａ ｐｅ ｄ ｕ ｔ ｏｃ ｓ ｉ ｐ ｅ ．
Ｋｅ ｒ ｓ ＰＧＡ ；ＶＧＡ；ＶＧＡ ｒ ｐ ｉｓ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｆ ｇ ａ ｈｃ ｏ ｔｏｌ ｅ
关键 词 ： 场 可 编 程 门阵 列 ； 频 图 形 阵 列 ； 现 视 ＶＧＡ 图像 控 制 器
中 图 分 类 号 ： Ｎ９ ９ ８ ； ３ ９ Ｔ １ ． ２ ＴＮ ８
文献标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６４３ ２ （０ ９ ０—０ １０ １ ７ — ３ ６ ２ ０ ） ６０ ５ ３
fpga行同步信号场同步信号
FPGA（现场可编程门阵列）中的行同步信号和场同步信号是用于控制图像数据传输的信号。
行同步信号表示一行像素数据的起始和结束，而场同步信号表示一幅完整图像的开始和结束。
这些同步信号通常由图像采集设备生成，并作为输入信号传输到FPGA中。
在FPGA中，行同步信号和场同步信号可用于控制图像数据的读取和处理，以确保数据传输的正确性和完整性。
通过使用这些同步信号，FPGA可以准确地识别图像数据的起始和结束位置，以及处理每一行和整个图像的像素数据。
此外，FPGA还可以生成行场同步信号，以控制图像的显示或输出。
例如，VGA（视频图形阵列）接口中的行同步信号、场同步信号和像素时钟信号就是由FPGA生成的，用于控制VGA显示器的显示。
总而言之，行同步信号和场同步信号在FPGA图像处理中发挥着至关重要的作用，它们是确保图像数据正确传输和处理的关键因素。
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基于FPGA的VGA图象信号发生器设计1、引言VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口在视频和计算机领域得到了广泛的应用。
VGA图像信号发生器是电视台、电视机生产企业、电视维修人员常用的仪器，其主要功能就是产生标准的图像测试信号。
VGA图像信号发生器的设计涉及到图像数据的处理，对电路的工作速度和性能要求较高，VGA工业标准要求的时钟频率高达25MHz,使用传统的电子电路设计方法是难以实现的。
采用专用的视频处理芯片，其设计技术难度大、开发成本高。
本文采用FPGA＋MCU方案，利用了Cyclone系列的FPGA高达上百兆的工作频率特性为图像数据处理提供了良好的实时性，其内部集成的数字锁相环为系统的工作时钟提供的良好的稳定性，其内部嵌入的存储器可以存储一定容量的图像信息，丰富的I/O资源可以随即扩展外接大容量存储器的特性，因此由FPGA完成对图像数据的处理及产生行场扫描时序信号。
很好地实现了图象数据处理的实时性和稳定性，达到了性能与价格的完美统一。
此外，FPGA的电路可重构性，为系统功能更改和升级以及功能扩展提供了很大的设计空间。
由微控制器完成功能设置与控制，如键盘扫描，模式选择与显示控制等。
2、系统的工作原理和组成框图FPGA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FPGA 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。
FPGA所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供；单片机控制器分析键盘扫描结果，控制液晶显示模块显示相应的功能，由LCD显示输出图象和按键控制模式，并送出相应控制信号给FPGA，系统原理框图如图1。
3、VGA显示器原理工业标准的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。
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）。
行同步信号HS和场同步信号VS与图象信号R、G、B的时序关系如图3所示。
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。
4、系统设计4.1 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Cyclone FPGA芯片EP1C3T144C8N。
它具有多达20060个逻辑单元。
最大用户I/O数104个。
器件中M4K存储块提供288kbit存储容量，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。
Cyclone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 器件集成到复杂系统设计中，而不会降低数据访问的性能。
并且还具有两个可编程锁相环（PLL）和八个全局时钟线，能提供时钟管理和频率合成，实现最大的系统功能。
根据VGA显示原理，图象信号产生器的主要功能是：产生时序驱动信号HS、VS及VGA彩色图象编码信号，同时在正确的时序控制下，输出ROM中的象素数据至显示器的VGA接口，进行图象显示。
FPGA内部电路原理结构如图4。
本文利用Altera公司QuartusⅡ6.0开发平台，遵循自顶向下的设计方法，针对各功能模块，采用VHDL语言对FPGA 器件编程，产生HS和VS扫描时序信号及各种图象信号。
VGA时序信号是图象显示的关键，行场扫描时序的产生，是利用逻辑编程的方法实现的，即用VHDL编写分频器，计时器模块，来获得T1、T2、T3、T4时序。
当输出数字、彩条信号和棋盘格图象时，由外部12M有源晶振提供时钟输入，其中行频HS：12MHZ ÷13÷29=31830Hz、场频VS：31830Hz÷480×0.93=61.67Hz、T1=1/31830Hz×4/29=25.96us、T2=1/31830Hz×5/29=6.04us、T3为两个行周期(T1+T2)，T4为480个行周期。
图象信号包括数字、彩条、棋盘格，和ROM中定制的图形等。
数字信号和彩条信号的产生是按行场方向将屏幕各进行8等分，相当于一个8×8的点阵，在对应位置显示相应颜色即可获得所需图像信号；棋盘格信号是将横彩条和竖彩条相异或获得。
ROM中定制的较为复杂的彩色图像，需采用像素点输出，即将图像各像素点的信息存储于ROM中，再以一定的频率输出。
FPGA器件ROM的定制有两种方法：第一种方法是利用FPGA 器件的嵌入式存储器定制LPM_ROM,用.MIF文件或.HEX文件对其进行初始化，这种方法获得的ROM最大寻址空间为2 12，可以存储一幅分辨率为64×64的图像信息；第二种方法是在FPGA逻辑资源的限度内用VHDL 语言定制一个ROM，采用CASE语句对其进行初始化，这种方法获得的ROM在存储深度较大时，编译时对时间的开销较大。
ROM初始化完成后，在25MHz的时钟频率下输出存储的图像信息。
其图象颜色种类的多少取决于存储空间的大小。
ROM定制的图象信息是利用FPGA嵌入的存储器定制LPM_ROM,可以用于存储一幅64×64分辨率的图像信息，数据线宽为3位，地址线12根，采用组合寻址方式，即行地址HSADDRESS占低6位，场地址VSADDRESS 占高6位；若要显示更为复杂的图象信息，只需扩展存储器及寻址的数据线宽度，为了保证行地址信号输出与行扫描信号输出同步，场地址信号输出与场扫描信号输出同步，在VHDL编程时，可用25MHz时钟作为进程的启动信号。
输出信号的时序波形如图6所示。
各种图象信号的输出是由数据选择器通过VHDL编程实现的。
4.2 视频输出接口电路部分设计VGA 接口采用非对称分布的15pin 连接方式，其工作原理是将显存内以数字格式存储的图像( 帧) 信号在RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号，然后进行输出显示，这样VGA信号就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。
从视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的，所以VGA 接口拥有许多的优点，如无串扰、无电路合成分离损耗等。
视频输出与VGA 接口如图7。
4.3 模式控制与显示部分设计为了实现人机对话，模式控制与显示即人机接口的设计，选用LCD显示器和矩阵键盘，使接口和显示更加友好。
要求能根据键盘扫描结果，控制不同的图象信号输出，并进行相应的功能显示。
采用单片机89S51作为控制器，对键盘模块和功能显示模块进行控制。
用C语言编程，对键盘进行扫描和液晶显示模块的控制。
当然也可以对FPGA器件编程，实现对键盘模块和功能显示模块的控制。
但需占用FPGA器件的逻辑资源，会对定制图像信息的存储空间造成影响。
本设计采用4×4矩阵式键盘，行、列线占用单片机8个I/O口资源，键盘扫描过程是列扫描行输出，逐列扫描，读取键值，根据读回的值判断所按键的位置，按键消抖采用延时消抖方式，根据键值跳转执行相应功能程序。
显示器采用TS-12864-3液晶显示屏，由单片机控制及驱动，显示系统当前工作状态等信息。
5、结束语随着数字图像处理的应用领域不断扩大，其实时处理技术成为研究的热点。
EDA（电子设计自动化）技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。
其中FPGA的特点使其非常适用于进行一些基于像素级的图像处理。
本文设计的基于FPGA的数字图像实时生成系统，可以实现各种数字、文字、彩条、ROM图像信号输出。
其图像显示控制器的系统处理耗时小于20ms，完全达到了实时要求(50场/秒)。
所进行的原理试验取得了良好的效果。
本系统可以作为显示器测试信号发生器，适用于显示器生产厂或者维修人员、计算机房、以及单位用户、甚至个人用户，进行无需连接主机的画面演示、测试、检查，和维修后调试，通过对标准图形的观察和分析，能够判断显示器的总体性能或维修后效果。
本设计还可以作一些扩展，如添加语音处理电路，实现图像输出时同步输出语音；还可以外接大容量存储器，采用8位二进制数据表示R、G、B三基色，实现256色输出，使显示的图像色彩更加丰富。
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