第5讲-VGA显示实验
FPGA入门系列实验教程——VGA彩色信号显示
艾米电子工作室FPGA入门系列实验教程FPGA入门系列实验教程V1.0前言目前市场销售FPGA开发板的厂商很多，但大多只提供些简单的代码，没有详尽的文档和教程提供给初学者。
经验表明，很多学生在学习FPGA设计技术的过程中，虽然刚开始学习热情很高，但真正坚持下来一直到“学会”的却寥寥无几，除了学生个人毅力的因素外，另外一个更主要的原因就是所选的开发板缺少配套的说明文档和手把手系列的入门教程。
原本FPGA的学习门槛相对于单片机来说就高了不少，再加上缺少手把手系列教程资料，这就给初学者学习FPGA增添了更多的困难，很多初学者因为找不到入门的方法而渐渐失去了学习FPGA的兴趣和信心。
作者从接著到系统学习FPGA有两年多的时间了，学习FPGA的时间不长，期间因为没有专业的老师指导，自己摸索学习FPGA走了很多的弯路。
有过问题迎刃而解的快乐,也有过苦苦寻求结果和答案的痛苦历程，回想起自己学习FPGA的历程，从开始的茫然，到后来的疯狂看书，购买开发板，在开发板上练习各种FPGA实例，到最后能独立完成项目，一路走来，感受颇多。
发觉学习FPGA只要选择正确的方法是有捷径可走的，有很多人学习FPGA很长时间，因为没有找到正确的方法还是停留在入门阶段。
针对现状，作者从初学者的角度出发，结合作者学习FPGA的经验和亲身体会，遵循“宁可啰嗦一点，也不放过细节”的原则编写了详尽的实验教程作为艾米电子工作室开发套件的配套教程使用，主要面向FPGA初学者。
FPGA的学习只有通过大量的操作与实践才能很好并快速的掌握。
为此本实验教程从点亮LED 灯写起，深入浅出，以图文并茂的方式由易到难地列举了很多实例，采用手把手、Step by Step的方式让初学者以最快的方式掌握FPGA技术的开发流程以及Quartus II软件的使用，从而激起初学者学习FPGA的兴趣。
在教程中作者采用“授人以渔”的方式，努力做到不仅讲述怎样进行试验，而且分析为什么这样做，以便初学者深刻理解并快速掌握FPGA的学习方法。
VGA图像显示课程设计
VGA图像显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解VGA图像显示的基本原理，掌握VGA接口的信号标准及其功能。
2. 学生能够描述VGA图像显示的信号处理流程，包括图像采集、处理、传输和显示。
3. 学生能够解释VGA图像显示中涉及的颜色模型和分辨率概念。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，正确连接VGA接口设备，进行图像显示的设置和调试。
2. 学生能够运用VGA图像显示的相关软件和硬件工具，解决简单的显示故障问题。
3. 学生能够设计简单的VGA图像显示实验，观察和分析图像显示效果。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习VGA图像显示，培养对电子信息技术和图像显示领域的兴趣和热情。
2. 学生在团队协作中进行VGA图像显示的实践操作，增强合作意识和沟通能力。
3. 学生在学习过程中，培养解决问题的耐心和毅力，树立正确的价值观，关注科技发展对社会生活的影响。
课程性质：本课程为信息技术课程，以实践操作为主，理论讲解为辅。
学生特点：学生为八年级学生，具备一定的信息技术基础，对图像显示有一定了解，喜欢动手实践。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实践操作掌握VGA 图像显示的相关知识，提高学生的实际操作能力和问题解决能力。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，使学生在学习过程中形成积极的学科兴趣和价值观。
通过分解课程目标为具体学习成果，为后续教学设计和评估提供依据。
二、教学内容1. VGA图像显示原理：讲解VGA接口标准，包括分辨率、刷新率、颜色模型等基本概念，使学生理解VGA图像显示的基础知识。
教材章节：第二章“图像显示技术”第二节“VGA显示原理”2. VGA接口信号标准：介绍VGA接口的信号类型，包括RGBHV、RGBS、RGS等，以及其信号传输特点。
教材章节：第二章“图像显示技术”第三节“VGA接口信号标准”3. 图像显示处理流程：讲解图像从采集、处理、传输到显示的整个过程，分析各个环节的关键技术。
实验一 VGA显示模式的实现
实验报告(报告要存档，请单面打印)姓名陈梓杰学号201131120207 专业电子信息科学与技术班级2班一、设计/实验项目名称：VGA显示模式的实现基本内容描述：多功能计数器具有异步清零、同步使能功能，计数满12进位，进位位输出高电平。
清零端RST；使能端EN；进位输出COUT。
二、电路设计及原理多功能计数器VHDL程序如下所示：生成RTL电路图如下：多功能计数器实现12进制异步清零、同步使能功能。
异步清零RST、同步使能EN接按键，低电平触发有效。
在时钟上升沿，计数器计数到11时，计数器自动清零，开始下一个计数。
当异步清零RST为‘0’时，输出端DOUT218输出为“0000”，即异步清零RST为低电平时有效；否则，如果在上升沿时钟和同步计数使能ENA有效（ENA=‘1’）时，允许计数。
当计数达到“1011”时，表明已经达到12进制的最大值，向进位端COUT输出一个高电平，在下一个上升沿来到的时候，计数将清零，并重新开始计数。
另一种情况就是，当时钟为上升沿而同步计数使能ENA却无效（ENA=‘0’）时，计数功能是不允许的。
三、设计电路仿真与分析多功能计数器仿真图如下所示：由仿真图可看出，当RST和ENA同时为高电平时，允许计数，对时钟CLK的上升沿进行计数。
当计数到12进制的最大值（图中对应为“1011”）时，COUT端将输出一个高电平，表示有进位。
下一个上升沿到来时，计数将清零。
当RST为低电平时，计数清零，不依赖于上升沿时钟。
当ENA为低电平时，不允许计数，输出值保持不变，直到ENA为高电平时继续计数。
四、SIGNALTAP II硬件信号的采集与分析仿真分析通过后，将设计方案下载到FPGA中，通过SIGNALTAP II对多功能计数器进行采集，采集波形如下图所示：五、实验结论由仿真试验可知：（1）设计功能正确，实现4位12进制计数器的功能；（2）异步清零信号为低电平有效，同步使能ENA要保持高电平时才允许计数；（3）当计数达到12进制的最大值时，进位端COUT会输出一个高电平。
VGA显示驱动原理及其实现
VGA显示驱动原理一、简介VGA 是Video Graphics Adapter（Array）的缩写，即视频图形阵列。
作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。
在VGA规范中规定VGA信号线最长15米。
这是由于VGA 传输的是模拟视频信号，容易受到干扰，当信号传输距离超过15米时，VGA信号质量会严重下降。
VGA 接口常使用15 针的DB15 接口，该接口引脚功能如下表所示：二、扫描方式CRT时期扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下进行扫描，每扫完一行，电子束都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，预备下一场的扫描。
随着显示器发展，液晶显示开始流行，虽然液晶与CRT成像模式不一样，但是同样支持兼容传统接口，因此，我们在使用显示器时，只要该显示器带有标准的VGA 接口，我们就不用去关系其成像原理，直接使用标准的VGA 时序即可驱动。
对于普通的显示器（无论是液晶还是CRT），共有5 个信号：R、G、B 三基色信号，行同步信号HS，场同步信号VS。
对于时序驱动，VGA 显示器要严格遵循“VGA 工业标准”，即640*480*60Hz 模式四、标准时序具体时序可查看VESA_Monitor_Timing_Standard-Version，本文以640*480*60HZ 时序为例将以上图实例化640*480*60HZ消隐区内需送出黑场信号。
像素时钟=Htotal * Vtotal * rame =800*525*59.94=25.175MHz五、接口电路芯片能接收、发送均为数字信号，但VGA传输为模拟信号，故在传输，发送时候需要进行数模转换。
VGA发送原理图：VGA接收原理图本篇幅主要涉及VGA信号发送部分，该VGA接口三基色信号R、G、B共专用8位(分别是R 3位、G 3位、B 2位)。
vga显示
学生实验报告实验课名称：VHDL硬件描述语言实验项目名称：VGA显示专业名称：电子科学与技术班级：32050801学号：3205080127学生姓名：柯斌教师姓名：程鸿亮2010年_11月 13日组别_____________________同组同学李福来实验日期2011年11月13日实验室名称成绩_____一、实验名称：VGA显示二、实验目的与要求：通过对VGA接口的显示控制设计，理解VGA接口的时序工作原理，掌握通过计数器产生时序控制信号的方法以及用MEGEFUNCTION制作锁相环的方法。
三、实验内容：通过VHDL编程，在VGA显示器上实现竖形彩条的显示，显示模式为640×480 60Hz刷新率。
四、实验条件：1. WindowsXP操作系统2. QuartusII EDA开发系统3. 杭州康芯SOPC硬件开发平台五、实验原理：注：由于RGB[2..0]输出的是数字量，所以只能够显示8种色彩。
640×480 60Hz显示模式的时序。
按照每秒60帧的刷新速度来计算，所需要的时钟频率为：频率＝60H z(帧数)×525(行)×800(每一行像素数)＝25.2MHz所以我们通过开发系统的10MHz时钟资源，利用FPGA上的锁相环产生25MHz的频率即可。
虽然没有达到精确的25.2MHz的时钟频率(刷新率可能会是59Hz)，但是并不会造成影响。
六、源代码：library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;------------entity color isport ( clk : in std_logic;vs,hs :out std_logic;rgb : out std_logic_vector( 2 downto 0));end color;---------------architecture behave of color issignal rgbs : std_logic_vector( 2 downto 0);signal h,v : std_logic;beginprocess(clk)variable h_count : integer range 0 to 800 :=0;variable v_count : integer range 0 to 525 :=0;beginif (clk'event and clk='1')thenif (h_count=800) thenh_count:=1;if (v_count=525)thenv_count:=1;else v_count:=v_count+1;end if;else h_count:=h_count+1;end if;if h_count>8 AND H_COUNT<104 thenh<='0';else h<='1';end if;if v_count=3 or v_count=4 thenv<='0';else v<='1';end if;if (v_count > 33) and (v_count < 518) thencase h_count iswhen 152 to 231 => rgbs <= "011";when 232 to 311 => rgbs <= "100";when 312 to 391 => rgbs <= "100";when 392 to 471 => rgbs <= "011";when 472 to 551 => rgbs <= "011";when 552 to 631 => rgbs <= "100";when 632 to 711 => rgbs <= "100";when 712 to 791 => rgbs <= "011";when others => rgbs <= "ZZZ";end case;else rgbs <= "ZZZ";end if;end if;rgb <= rgbs;vs <= v;hs <= h;end process;end behave;七、实验结果与分析：1，trl：2，block：3，实验效果图：八，讨论和回答问题及体会：1，显示器是人机交换的窗口，通过本实验的操作及代码书写，不再觉得液晶显示器多么的神秘，原来通过自己亲身操作也可以实现显示自己想要的画面，本次实验使用的是640*480分辨率的显示器。
vga接口显示
VGA接口显示实验QinZhanAo1.实验内容电脑屏幕背景为白色，在电脑屏幕中间显示一个空心的矩形，矩形颜色为红色。
2.VGA接口原理VGA接口为15针接口，常用5个针，如下图所示：VGA接口示意图如下所示：由上图，常用的5个接口：H-SYNC 行同步信号，用于显示器扫描一行；V-SYNC 场同步信号，用于显示器扫描一列；RED，产生红色模拟信号；GREEN，产生绿色模拟信号；BLUE，产生蓝色模拟信号。
显示器扫描规律：按照给定的参数先扫描显示器第一行，然后扫描第二行，也就是一行一行扫描。
这里显然可以看出，在设计两个有效范围计数器时，场同步信号计数器是以行同步信号计数器为周期的。
显示器扫描参数如下表：本实验选择显示模式为800*600@60，需要注意的是时钟，也就是这里的40MHz是底线，驱动这一模式至少需要40MHz的时钟，板子上市50MHz，可以使用。
下面给出两个同步信号的时序图，并结合扫描参数表来进行说明。
行同步信号时序图如下图：场同步信号时序图如下图：800*600@60 模式：行同步信号上电拉高，在行同步计数为0时拉低Sync(a)个时间，即128个时钟周期，之后拉高，在行同步计数到1055时，行同步计数器清零，场同步计数器加1；场同步信号上电拉高，在场同步计数为0时拉低Sync(o)个时钟周期，场同步计数到627时清零。
参考显示器扫描参数表，需要注意的是，扫描有效范围只是800*600，也就是行的C段和列的Q段，给出RGB色值得范围必须在这里，也就是行计数在[216,1015]，列计数在[27,626]。
3.调色RGB为光三原色，三原色全0为黑，全1为白，红色调配为R全1，其他两原色为0。
4.Verilog代码5.VCS仿真结果在标记处我们看到背景和矩形框的颜色配置是正确的。
6.上板测试结果。
数电实验-vga图像显示控制
数字电路综合实验报告学校：北京邮电大学学院：信息与通信工程学院专业：通信工程班级：2008211115学号：********班内序号：30姓名：***2011年1月5日VGA图像显示控制器一、摘要和关键词摘要：VGA显示屏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。
通过控制扫描计数器不同值时对RGB三原色信号的控制，来完成显示设计。
关键词：行列扫描行列同步RGB三原色控制二、设计任务要求实验目的1. 熟练掌握VHDL 语言和QuartusII 软件的使用；2. 理解状态机的工作原理和设计方法；3. 掌握利用EDA 工具进行自顶向下的电子系统设计方法；4. 熟悉VGA 接口协议规范。
实验要求：设计一个VGA 图像显示控制器，达到如下功能：显示模式为640×480×60HZ 模式；用拨码开关控制R、G、B（每个2 位），使显示器可以显示64种纯色；在显示器上显示横向彩条信号（至少6 种颜色）；在显示器上显示纵向彩条信号（至少8 种颜色）；在显示器上显示自行设定的图形、图像等。
选做：自拟其它功能。
三、实验原理1、显示控制原理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。
VGA图像显示控制器设计报告
摘要本实验报告为VGA显示控制器设计报告。
实验设计了基于VHDL描述的VGA显示控制器，通过FPGA控制CRT显示器显示色彩和图形。
完成的功能包括64种纯色的显示、横向和纵向彩色条幅的显示以及正方形色块的运动与控制。
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，系统的核心为有限状态机。
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，给出了VHDL语言描述。
完成了状态机和核心模块以及系统整体的仿真验证。
最终下载到实验板上测试通过。
关键词：FPGA；VHDL；VGA显示控制；状态机第一部分任务要求 (1)1.1课题要求 (1)1.2设计目标 (1)第二部分系统设计 (2)2.1设计思路 (2)2.2系统结构设计 (4)2.2.1系统结构框图 (4)2.2.2系统逻辑功能划分 (4)2.2.3层次模块划分 (5)2.2.4模块设计图 (8)2.2.5控制器设计 (8)2.2.6状态机设计 (10)2.2.7基本模式设计 (10)2.2.8用户模式设计 (11)2.3系统硬件语言描述 (14)2.3.1VHDL描述思路 (14)2.3.2总体电路的描述 (14)2.3.3分块电路的描述 (18)2.4系统仿真验证 (31)第三部分结果与分析 (35)3.1实现功能说明 (35)3.2器件资源分析 (36)3.3VHDL设计优化 (38)3.4故障和问题分析 (40)第四部分总结与结论 (41)4.1实验结论 (41)4.2总结体会 (41)第五部分附录部分 (43)5.1元器件和仪表清单 (43)5.2VHDL源代码 (43)5.3电路图 (59)5.4参考文献 (67)第一部分任务要求1.1课题要求设计一个 VGA 图像显示控制器。
1.显示模式为 640×480×60Hz 模式；2.用拨码开关控制 R、G、B（每个2 位），使显示器可以显示64 种纯色；3.在显示器上显示横向彩条信号（至少 6 种颜色）；4.在显示器上显示纵向彩条信号（至少 8 种颜色）；5.在显示器上显示自行设定的图形、图像等。
vga图片显示课程设计
vga图片显示课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解VGA接口的基本原理，掌握VGA图片显示的相关知识；2. 学生能描述VGA信号的组成及其在电脑与显示器之间的传输过程；3. 学生了解VGA图片显示的分辨率、色彩深度等关键参数，并能够解释它们对显示效果的影响。
技能目标：1. 学生能够独立完成VGA线缆的连接，正确设置显示分辨率和刷新率；2. 学生能够使用相关软件或硬件工具，对VGA图片进行简单的编辑和处理；3. 学生能够通过实际操作，解决VGA图片显示过程中遇到的基本问题。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对计算机硬件和图像显示技术的好奇心和探索欲望；2. 学生在学习和实践过程中，养成合作、分享、尊重他人成果的良好习惯；3. 学生认识到科技发展对生活、学习的影响，增强对科技进步的敏感性和适应能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在让学生在掌握VGA图片显示基本知识的基础上，提高实际操作和问题解决能力。
课程目标具体、可衡量，便于学生和教师在教学过程中进行有效的指导和评估。
通过本课程的学习，学生将能够更好地理解和应用VGA图片显示技术，为今后的学习和生活打下坚实基础。
二、教学内容1. VGA接口原理：介绍VGA接口的发展背景、信号组成、传输过程等基本知识，对应教材第3章“图像显示接口”相关内容。
2. VGA图片显示参数：详细讲解分辨率、刷新率、色彩深度等关键参数的设置与调整，对应教材第4章“显示器参数设置”相关内容。
3. VGA线缆连接与设置：指导学生如何正确连接VGA线缆，设置显示器分辨率和刷新率，对应教材第5章“显示器连接与设置”相关内容。
4. VGA图片编辑与处理：教授学生使用相关软件或硬件工具对VGA图片进行简单的编辑和处理，对应教材第6章“图像编辑与处理”相关内容。
5. 实践操作与问题解决：安排学生进行实际操作，培养解决VGA图片显示过程中遇到问题的能力，对应教材第7章“实践操作与问题解决”相关内容。
实验五 VGA
南昌大学实验报告学生姓名：柳宇航学号：6102113025专业班级：通信工程中兴131班实验类型：□验证□综合□设计□创新实验日期：2015.12.3实验成绩：实验五VGA彩条信号发生器的设计（一）实验要求本实验要完成的任务就是通过FPGA在显示器上显示一些条纹或图案，要求CRT显示器上能够显示横条纹、竖条纹以及棋盘格子图案。
实验中系统时钟选择时钟模块的12MHz，用一个按键模块的S1来控制显示模式，每按下一次，屏幕上的图案改变一次，依次为横条纹、竖条纹以及棋盘格子图案。
实验的输出就直接输出到VGA接口，通过CRT显示器显示出来。
将南昌大学校门的图像存储到ROM中，实现当按键S2按下时，显示器显示南昌大学校门图像。
（二）实验步骤1.建立工作库文件夹，输入计数器的Verilog代码并存盘。
2.选目标器件CycloneII中的EP2C35F672C8并编译。
3.建立仿真波形文件，设置仿真结束时间和输入条件，进行波形仿真。
图1横条纹图2竖条纹图3棋盘格1开关转态为00时，显示横条纹开关转态为10时，显示棋盘格开关转态为01时，显示竖条纹开关转态为11时，显示棋盘格图3棋盘格24.管脚分配clock PIN_C13disp_RGB[0]PIN_AC7disp_RGB[1]PIN_AC6disp_RGB[2]PIN_AD6switch[0]PIN_H8switch[1]PIN_J8hcount_ov PIN_AD10rst PIN_J9vcount_ov PIN_AC95.下载测试。
下载到实验箱上测试，当K1,K2的状态为00时显示横条纹，当K1,K2的状态为01时显示竖条纹，当K1,K2的状态为10和11时显示棋盘格，符合彩条信号发生器的设计要求。
（三）实验小结分析时序得，当行计数达到800时，产生行同步信号，当扫描完一行即为一场，产生场同步信号。
当行计数大于141，场计数大于32时，进入显示区，其他时候为消隐区。
VGA图像显示实例课程设计
VGA图像显示实例课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解VGA图像显示的基本原理，掌握VGA接口的标准及其信号传输方式。
2. 学生能够解释VGA图像显示过程中的关键参数，如分辨率、刷新率等，并了解它们之间的关系。
3. 学生能够掌握VGA图像显示相关的硬件和软件设计方法，并能够运用所学知识分析实际案例。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的VGA图像显示电路，并实现基本的图像显示功能。
2. 学生能够通过编程或使用相关软件工具，实现对VGA图像显示的调试和优化。
3. 学生能够运用团队协作和沟通技巧，共同完成VGA图像显示实例的设计和展示。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术及图像显示领域的兴趣，激发他们的学习热情和探究精神。
2. 培养学生严谨、细致的学习态度，提高他们面对实际问题的分析和解决能力。
3. 培养学生的团队协作精神，使他们懂得尊重他人、分享成果，形成积极向上的人际关系。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论与实践相结合，以提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际案例，培养他们在电子技术领域的专业素养。
同时，关注学生的个体差异，鼓励他们积极参与，充分展示自己的特长。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究，提高他们的学习效果。
二、教学内容1. VGA图像显示原理：介绍VGA接口标准，包括信号传输方式、同步时序等，解析分辨率、刷新率等关键参数。
相关教材章节：第三章“图像显示原理”2. VGA图像显示硬件设计：讲解VGA图像显示相关的硬件组件，如VGA控制器、数模转换器等，分析硬件电路设计方法。
相关教材章节：第四章“显示硬件设计”3. VGA图像显示软件设计：介绍VGA图像显示的编程方法，包括驱动程序编写、图像处理等，以及调试和优化技巧。
相关教材章节：第五章“显示软件设计”4. 实例分析：分析一个具体的VGA图像显示实例，使学生了解实际应用中的设计方法和步骤。
VGA显示原理
LCD显示原理LCD（Liquid Crystal Display）也就是我们俗称的液晶显示器，LCD不光应用在显示器方面，而且像电子表、手持游戏机以及PDA等产品中都能见到LCD的影子。
LCD可分为扭曲向列型（TN-LCD）、超扭曲向列型（STN-LCD）、薄膜晶体管（TFT-LCD）等几种，现在笔记本电脑上和绝大多数桌面型LCD都是TFT-LCD，它已经成为目前液晶显示器的主要发展方向。
就像CRT的主要部件是显像管一样，LCD的主要部件是它的液晶板，液晶板包含两片无钠玻璃素材（Substrates），中间夹着一层液晶，当光束通过这层液晶时，液晶体会并排或呈不规则扭转形状，所以液晶更像是一个个闸门，选择光线穿透是否，我们才能在屏幕看到深浅不一，错落有致的图像。
从逻辑的角度分析重要参数如下：一、点距我们常问到液晶显示器的点距是多大，但是多数人并不知道这个数值是如何得到的，现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的。
举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7 mm ×214.3 mm，它的最大分辨率为1024×768（LCD的最大分辨率就是它的真实分辨率，也就是最佳分辨率液晶显示器都只有一个最佳的分辨率调成其他的画质会很差），那么点距就等于：可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素)，即285.7mm/1024=0.279mm (或者是214.3mm/768=0.279mm)。
二、色彩度LCD重要的当然是的色彩表现度。
我们知道自然界的任何一种色彩都是由红、绿、蓝三种基本色组成的。
比如：14 英寸LCD面板上是由1024×768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。
大部分厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色(R、G、B)达到6位，即64种表现度，那么每个独立的像素就有64 ×64×64=262144种色彩。
VGA显示驱动原理及其实现
VGA显示驱动原理一、简介VGA 是Video Graphics Adapter（Array）的缩写，即视频图形阵列。
作为一种标准的显示接口得到广泛的应用。
在VGA规范中规定VGA信号线最长15米。
这是由于VGA 传输的是模拟视频信号，容易受到干扰，当信号传输距离超过15米时，VGA信号质量会严重下降。
VGA 接口常使用15 针的DB15 接口，该接口引脚功能如下表所示：二、扫描方式CRT时期扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下进行扫描，每扫完一行，电子束都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，预备下一场的扫描。
随着显示器发展，液晶显示开始流行，虽然液晶与CRT成像模式不一样，但是同样支持兼容传统接口，因此，我们在使用显示器时，只要该显示器带有标准的VGA 接口，我们就不用去关系其成像原理，直接使用标准的VGA 时序即可驱动。
对于普通的显示器（无论是液晶还是CRT），共有5 个信号：R、G、B 三基色信号，行同步信号HS，场同步信号VS。
对于时序驱动，VGA 显示器要严格遵循“VGA 工业标准”，即640*480*60Hz 模式四、标准时序具体时序可查看VESA_Monitor_Timing_Standard-Version，本文以640*480*60HZ 时序为例将以上图实例化640*480*60HZ消隐区内需送出黑场信号。
像素时钟=Htotal * Vtotal * rame =800*525*59.94=25.175MHz五、接口电路芯片能接收、发送均为数字信号，但VGA传输为模拟信号，故在传输，发送时候需要进行数模转换。
VGA发送原理图：VGA接收原理图本篇幅主要涉及VGA信号发送部分，该VGA接口三基色信号R、G、B共专用8位(分别是R 3位、G 3位、B 2位)。
精华资料图片的VGA显示的实验报告
图片的VGA显示的实验报告一、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。
•发挥部分1)实现输入数字在VGA接口显示器上的显示。
2)设计实现以VGA接口显示器为基础的简单游戏。
3)设计实现以VGA接口显示器及PS2键盘为基础的打字游戏。
4)其他功能与性能。
•设计步骤与要求：1)简要说明所实现系统的基本原理。
2)在Xilinx ISE13.1 软件中，编写输入所设计的源程序文件。
3)对源程序进行编译及仿真分析（注意合理设置，以能够在验证逻辑基础上尽快得出仿真结果）。
4)输入管脚约束文件，对设计项目进行编译与逻辑综合，生成下载所需.bit类型文件。
5)在Basys2实验板上下载所生成的.bit文件，观察验证所设计的电路。
二、实验原理1、VGA概述VGA（Video Graphics Array）是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准，最早指的是显示器640X480这种显示模式。
本实验程序用的是640X480模式，即每一行有640个像素，整个显示区域一共有480行。
VGA接口是一种D型接口,采用非对称分布的15pin 连接方式，共有15针，分成3排，每排5个孔。
本实验条件下只使用其中5个pin，分别是红色信号输入(R)、绿色信号输入(G)、蓝色信号输入(B),行同步信号输入(h_sync)和场同步信号输入(v_sync)。
2、VGA时序VGA的扫描顺序是从左到右，从上到下。
例如在640X480的显示模式下，从显示器的左上角开始往右扫描，直到640个像素扫完，再回到最左边，开始第二行的扫描，如此往复，到第480行扫完时即完成一帧图像的显示。
这时又回到左上角，开始下一帧图像的扫描。
如果每秒能完成60帧，则称屏幕刷新频率为60Hz。
vga显示实验报告
VGA显示实验报告●技术资料对于普通的VGA 显示器，其引出线共含五个信号：●R、G、B：三基色信号。
●HS：行同步信号。
●VS：场同步信号。
VGA工业标准要求的频率：产生时钟频率25.175 MHz（像素输出的频率）行频31469 Hz 场频59.94 Hz（每秒图像刷新频率）VGA显示的关键是行、场扫描时序的产生。
显示器扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描：逐行扫描是扫描从屏幕左上角一点开始，从左像右逐点扫描，每扫描完一行,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，用行同步信号进行同步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐,开始下一帧。
隔行扫描是指电子束扫描时每隔一行扫一线，完成一屏后在返回来扫描剩下的线，隔行扫描的显示器闪烁的厉害，会让使用者的眼睛疲劳。
完成一行扫描的时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率；完成一帧（整屏）扫描的时间称为垂直扫描时间，其倒数称为场频率，即刷新一屏的频率，常见的有60Hz，75Hz等等。
标准的VGA显示的场频60Hz,行频31.5KHz。
行场消隐信号:是针对老式显像管的成像扫描电路而言的。
电子枪所发出的电子束从屏幕的左上角开始向右扫描，一行扫完需将电子束从右边移回到左边以便扫描第二行。
在移动期间就必须有一个信号加到电路上，使得电子束不能发出。
不然这个回扫线会破坏屏幕图像的。
这个阻止回扫线产生的信号就叫作消隐信号,场信号的消隐也是一个道理。
显示带宽:带宽指的显示器可以处理的频率范围。
如果是60Hz刷新频率的VGA,其带宽达640x480x60=18.4MHz,70Hz的刷新频率1024x768分辨率的SVGA,其带宽达1024x768x70=55.1MHz。
时钟频率：以640x480@59.94Hz(60Hz)为例，每场对应525个行周期(525=10+2+480+33),其中480为显示行。
VGA控制显示实验说明文档
VGA控制显示实验本实验是在VGA基本控制之上的更进一步的对VGA显示进行控制的。
1．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）3基色组成。
显示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。
从屏幕的左上方开始自左向右的扫描，每扫完一行电子束回到下一行的最左端，每行结束后电子枪回扫的过程中进行消隐。
然后从新开始行扫描，消隐，直到扫描到屏幕的右下方，电子书回到屏幕的左上方重新开始新的图像扫描，并且在回到屏幕的左上方过程中进行消隐，在消隐的过程中不发射电子束。
每一行扫描结束时，用HS（行同步）信号进行同步；扫描完所有的行后用VS（场同步）信号进行同步。
2．VGA实验功能说明本实验设计是基于FPGA的VGA接口控制器，通过对FPGA硬件编程实现显示驱动，通过VGA接口在显示器上显示彩条，圆环和动态方块信号。
实现显示驱动需要5个信号：R，G，B，hsyncb,vsyncb,其中R，G，B分别为红，绿，蓝颜色的强度信号，hsyncb和vsyncb 为行同步和场同步信号，均为模拟信号。
由实验板将FPGA输出直接与VGA接口相连，中间没有D/A转换电路，因此这五个信号实际上均为数字信号。
hsyncb和vsyncb可用数字信号等效；R，G，B分别用3位数字信号表示。
用于显示驱动的行，场同步信号利用实验板的50MHz系统时钟产生。
VGA接口控制器由三个模块组成，即产生行场同步信号和消隐信号的VGASig模块，产生内容和位置信息的ColorMap模块，产生动态时序信号的count16以及顶层模块VGACore，模块之间的信号连接如图：本设计的整体思想是：首先由系统时钟二分频后作为VGASig模块的时钟输入信号；VGASig 模块的hsyncb信号和vsyncb信号形成顶层模块的hsyncb（行同步）和vsyncb（场同步）信号；VGASig模块的hcnt和vcnt信号作为ColorMap模块的地址控制输入，ColorMap模块根据该信号的值输出相应的RGB颜色信息rgbx，rgby，rgbz和rgbw。
5.3VGA显示实践
第五章FPGA基本实践5.1流水灯实践流水灯的关键设计流水灯工程的vivado 实现5.2数码管动态显示实践数码管动态显示原理分析数码管动态显示设计数码管动态显示工程的vivado 实现数码管动态显示IP 核设计与实现调用IP 核实现动态显示5.3 VGA 显示的实现VGA 显示基本原理VGA 显示设计与实现补充按键行列按键原理行列按键实践⏹驱动普通的液晶显示器显示图形，就可以实现诸如监控系统、示波器视频显示。
本节将构建VIVADO 工程实现基本的VGA 显示。
⏹5.3.1 VGA显示基本原理⏹图中所示，使用到了VGA接口除地之外，包括1脚红色，2脚绿色，3脚蓝色。
以及13脚的水平同步（扫描）Hsync和14脚的垂直同步（扫描）Vsync。
⏹进一步分析该图，红色信号使用了VGA R0通过4K 电阻、VGA R1通过2K电阻、VGA R2通过1K电阻、VGA R2通过510欧姆的电阻后，进行线或后加载。
出于实验的目的对颜色的精度要求不高，电阻的取值510欧姆近似于500欧姆。
那么这种设计R3R2R1R0的权重分别为8421，因此符合二进制数值设计。
当R3R2R1R0为1111是红色最强。
红色的数字范围为0000-1111。
同理，绿色和蓝色也是四位颜色。
因此是12位色（4096色）。
⏹基于欧姆定律进行计算⏹液晶显示驱动电路管脚分配⏹VGA的扫描过程⏹要显示整个图像，一行扫描完成后要进行回扫，然后开始下一行的扫描。
所有行扫描完成后，需要进行垂直回扫完成扫描过程。
垂直扫描的周期长，完成整个屏幕的显示，也称为场或帧。
回扫过程需要消隐。
⏹VGA 的时序主要分为行和场两种数据时序⏹VGA显示器是由一个一个的像素点组成的，如果有x行y列，就有x*y个像素点。
按照规则，要一行一行地显示直到所有行显示完。
这种方式也称为扫描。
行数据时序就是一行数据的显示时序。
由VGA 行数据时序图可以看出，显示一行数据需要做好两件事情。
实验五vga图像显示控制
实验五 VGA图像显示控制一实验目的1．进一步掌握VGA显示控制的设计原理。
2．了解图像的存储和读取方法。
3．进一步掌握4×4键盘或PS/2键盘接口电路设计方法。
4．掌握状态机设计复杂控制电路的基本方法。
二硬件需求1．EDA/SOPC实验箱一台。
三实验原理VGA图像显示控制利用实验三中学习的《VGA显示控制模块》显示存储于ROM中的图像数据。
要显示的图像是四块64*64像素大小的彩色图片，通过键盘控制可以选择不同的图片显示。
图像可以在屏幕上移动（水平和垂直方向每帧分别移动“H_Step”点和“V_Step”点），通过键盘改变“H_Step”和“V_Step”的值即可改变其移动速度和方向。
图像碰到屏幕边沿会反弹回去。
如图5.1所示H_StepV_Step图5.1 VGA图像显示控制示意图实验中要用到4×4键盘、VGA显示控制、ROM等模块，在《实验三常用模块电路的设计》中已经讲述，可以直接使用已做好的模块（可能需要修改部分代码）。
键盘也可以使用PS/2接口键盘，这样可以输入更多的字符。
四实验内容1、图5.2是整个设计的顶层电路。
图5.2 VGA图像显示控制顶层电路图2、实验三中学习的几个模块①“Read_Keyboard”模块与实验三中的4×4键盘模块一致；②四个ROM模块使用宏功能模块实现，并设置其内存初始化文件分别为“FBB.mif”、“dog.mif”、“cat.mif”、“flower.mif”，如图5.3所示。
当然也可以用其他图片（大小为64*64）使用“BmpToMif”软件生成对应的“mif”文件，如图5.4所示。
图5.3 内存初始化文件设置图5.4 获取内存初始化文件(mif文件)③“VGA”模块与实验三中基本一致，只需要在端口中屏蔽“key”端口，并加入“imag_rgb: in std_logic_vector(2 downto 0);”用于从外部输入图像数据。
实验五-VGA
南昌大学实验报告学生姓名：赵震学号： 6103414030 专业班级：生物医学工程141班实验类型：□验证□综合√□设计□创新实验日期： 2016.12.16 实验成绩：实验五：VGA 彩条信号发生器的设计（一）实验目的:1．了解普通显示器正确显示的时序。
2．了解 VHDL 产生 VGA 显示时序的方法。
3．进一步加强对 FPGA 的认识。
（二）实验原理：VGA 显示器在显示过程中主要由五个信号来控制，分别是 R、G、B、HS 和VS。
其中 R、G、B 分别用来驱动显示器三个基色的显示，即红、绿和篮，HS是行同步信号，VS 是场同步信号。
在做本实验时，由于没有任何显示器驱动，所以显示器工作在默认状态，分辨率：640×480，刷新率：60Hz。
在此状态下，当VS和 HS都为低电平时，VGA 显示器显示亮的状态，其正向扫描过程约为 26us。
当一行扫描结束后，行同步信号 HS置高电平，持续约 6us 后，变成低电平，在HS为高电平期间，显示器产生消隐信号，这就是显示器回扫的过程。
当扫描完一场后，也就是扫描完 480行以后，场同步信号 VS置高电平，产生场同步，此同步信号可以使扫描线回到显示器的第一行第一列位置。
显示器显示的时序图如下图 2-22 所示：图 2-22 CRT 显示器时序（三）设计要求:本实验要完成的任务就是通过FPGA在显示器上显示一些条纹或图案，要求CRT显示器上能够显示横条纹、竖条纹以及棋盘格子图案。
实验中系统时钟选择时钟模块的12MHz，用一个按键模块的S1来控制显示模式，每按下一次，屏幕上的图案改变一次，依次为横条纹、竖条纹以及棋盘格子图案。
实验的输出就直接输出到 VGA 接口，通过CRT 显示器显示出来。
实验箱中用到的数字时钟模块、按键开关与 FPGA 的接口电路，以及数字时钟源、按键开关与 FPGA 的管脚连接在以前的实验中都做了详细说明，这里不在赘述。
VGA接口在实验系统的视频输入输出模块。
VGA显示原理与VGA时序实现
VGA显示原理与VGA时序实现VGA显示原理与VGA时序实现2008-03-14 15:54VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS／2机一起推出的一种视频传输标准，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的应用。
目前VGA技术的应用还主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备，而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要使用计算机的设备上，VGA技术的应用却很少见到。
本文对嵌入式VGA显示的实现方法进行了研究。
基于这种设计方法的嵌入式VGA显示系统，可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下，实现VGA图像的显示和控制。
系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点，可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示，也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示，还能以多媒体形式应用于口常生活。
1 显示原理与VGA时序实现通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS程序三个部分组成。
控制电路如图1所示。
控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D／A转换等功能；显示缓冲区提供显示数据缓存空间；视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM中。
1.1 VGA时序分析通过对VGA显示卡基本工作原理的分析可知，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2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。
几种常用模式的时序参数如表1所示。
1.2 VGA时序实现首先，根据刷新频率确定主时钟频率，然后由主时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数，再把表1中给出的a、b、c、d各时序段的时间按照主计数脉冲源频率折算成时钟周期数。
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VGA水平时序
800× 600分辨率水平时序
800× 600分辨率下一种常用的象素采样频率为50MHz。这里我 们提供50MHz的时钟 水平时序：一行中主要包括几个部分：同步脉冲， 前沿，有 效时间，后沿。 同步脉冲：指Hsync信号有效(高电平)的时间； 前沿：指在同步脉冲后，有效数据到来前，所有信号都必须 置为无效的阶段； 有效时间：可以控制3个颜色信号，进行相关的显示； 后沿：有效数据后，下一行开始前，所有信号都必须置为无 效的阶段。
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FPGA and ASIC Technology Comparison - 3
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VGA接口信号
VGA采用15针的接口，用于显示的接口信号主要有5个：
1个行同步信号 1个场同步信号 3个颜色信号（红、绿、蓝）
时间参数
同步脉冲 后 沿 有效时间 前 沿
Hale Waihona Puke one circle61
FPGA and ASIC Technology Comparison - 10
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VGA背景知识介绍
FPGA and ASIC Technology Comparison - 11
FPGA and ASIC Technology Comparison - 13
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实验步骤(详)
所用管脚分配如下：
NET “CLK_50MHZ” NET “SW<0>” NET “VGA_HSYNC” NET “VGA_VSYNC” NET “VGA_RED<2>” NET “VGA_RED<1>” NET “VGA_RED<0>” NET “VGA_GREEN<2>” NET “VGA_GREEN<1>” NET “VGA_GREEN<0>” NET “VGA_BLUE<1>” NET “VGA_GREEN<0>”
FPGA and ASIC Technology Comparison - 2
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VGA(Video Graphics Array)背景
目前VGA接口信号主要包括以下： 1. Red 2. Green 3. Blue 4. Hsync 5. Vsync FPGA通过串联电阻直接驱动5个VGA信号。每个颜色信号串 一个电阻，每位的颜色信号分别是R、G、B。通过分别对其置 高或低来产生8种颜色。 Hsync是行同步信号，每行有效一次。 Vsync是帧同步信号，每帧有效一次。
接口还包含自测试以及地址码信号，一般由不同的制造商定 义，主要用来进行测试及支持其他功能。
FPGA and ASIC Technology Comparison - 4
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VGA背景知识介绍
VGA显示器基于CRT(Cathode Ray Tube)，使用调幅模式，移动 电子束(或阴极射线)在荧光屏上显示信息。LCD 使用矩阵开关 给液晶加压，在每个像素点上通过液晶来改变光的介电常数 。尽管下面的描述仅限于CRT，LCD 已经发展到可以同CRT 使 用同样的时序信号了。 在 CRT 显示器中，电流波形通过蹄形磁铁产生磁场，使得电 子束偏转，光栅在显示屏上横向显示，水平方向从左至右， 垂直方向从上至下。当电子束向正方向移动时，信息显示， 即从左至右、从上至下。如果电子束从后返回左或顶边，显 示屏并不显示任何信息。在消隐周期—— 电子束重新分配和 稳定于新的水平或垂直位时，丢失了许多信息。
可编程逻辑器件实验
第五部分：VGA显示实验 郭杰 2014-10
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VGA(Video Graphics Array)背景
VGA是视频图形阵列(Video Graphics Array)的简称，是 IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的图形显示标 准。 最初的VGA标准最大只能支持640× 480分辨率的显示 器，而为了适应大屏幕的应用，视频电气标准化组 织VESA(Video Electronics Standards Association的简称) 将VGA标准扩展为SVGA标准，SVGA标准能够支持更 大的分辨率。 人们通常所说的 VGA 实际上指的就是 VESA 制定的 SVGA标准。
FPGA and ASIC Technology Comparison - 7
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VGA垂直时序
800× 600分辨率垂直时序
垂直时序：和行时序类似，主要包括几个部分：同步， 前沿， 有效时间，后沿。 同步行数：指Vsync信号有效(高电平)的行； 前沿行数：指在同步脉冲后，有效行到来前，所有信号都必须 置为无效的阶段； 有效行：可以控制3个颜色信号，进行相关的显示； 后沿行数：有效数据后，下一行开始前，下一帧开始前，所有 信号都必须置为无效的行。
FPGA and ASIC Technology Comparison - 14
LOC = “M6” ; LOC = “P11” ; LOC = “J14” ; LOC = “K13” ; LOC = “F13” ; LOC = “D13” ; LOC = “C14” ; LOC = “G14” ; LOC = “G13” ; LOC = “F14” ; LOC = “J13” ; LOC = “H13” ;
新建verilog设计源文件(定义输入、输出端口信号) 检查设计是否存在语法错误，是否可综合
新建Testbench测试文件，设计输入激励数据
对设计的电路模块进行行为级仿真(功能仿真) 定义电路输入输出信号与FPGA管脚的对应关系(设计约 束文件) 综合、实现电路设计，生成FPGA配置bit文件 下载配置FPGA，在电路板上实现并演示功能
FPGA and ASIC Technology Comparison - 5
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VGA驱动时序
VGA的时序不是直接由模拟信号产生的，而是由数字信号 控制的，为了将数字信号变成模拟信号，中间要经过D/A 转换处理。 VGA接口没有数据使能的，其显示是通过行、场扫描的方 式对显示器进行扫描控制实现的。所以，VGA的同步信号 对时序的要求非常严格，如果同步信号没有同步好，会造 成显示数据的丢失，甚至造成显示混乱。 VGA接口的这些特性，使得在应用中必须由专门的VGA控 制器来实现严格的VGA驱动时序。
FPGA and ASIC Technology Comparison - 8
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VGA时序
VGA时序简图如下：
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三基色显示码表
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实验步骤
新建ISE工程(选择器件类型、选择仿真及综合实现工具)