基于FPGA的VGA视频显示的设计与实现

合集下载

VGA显示的FPGA设计与实现

VGA显示的FPGA设计与实现
唐庭龙;张莉;夏平
【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(35)6
【摘要】VGA(video graphics array)是一种标准的显示接口.根据VGA接口的原理,提出了用FP-GA(field-programmable gate array)控制VGA接口的方法,通过设计LPM-ROM(library parameterized modules read only memery)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FPGA控制CRT(cathode ray tube)显示器显示彩色BMP(bitmap)图片,并实现了图片在屏幕的平铺,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.
【总页数】4页(P97-100)
【作者】唐庭龙;张莉;夏平
【作者单位】三峡大学计算机与信息学院,湖北宜昌 443002;三峡大学期刊社,湖北宜昌 443002;三峡大学计算机与信息学院,湖北宜昌 443002
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于FPGA的VGA视频显示的设计与实现 [J], 赵誉婷
2.基于FPGA的VGA显示系统的设计与实现 [J], 陈启武;白天蕊
3.FPGA平台的VGA图像显示的设计与实现 [J], 高春燕
4.基于FPGA的VGA波形显示系统设计与实现 [J], 郑争兵
5.基于FPGA的VGA图像显示及控制系统的设计与实现 [J], 李营;吕兆承;陈帅;权循忠
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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

ＳＩＩ１６４ｗｏｒｋｅｄｏｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆＩ２ＣｉｎｔｅｒｆａｃｅｔｈａｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ．Ａｆｔｅｒｔｗｉｃｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓ，ｔｈｅｉｎｐｕｔａｎａｌｏｇｓｉｇｎａｌｔｈａｔｉｓｕｓｅｄｆｏｒＶＧＡｄｉｓｐｌａｙｉｓｃｈａｎｇｅｄｉｎｔｏｄｉｇｉｔａｌＤＶＩｓｉｇｎａｌｆｉｔｔｉｎｇｔｈｅＴＭＤＳｐｒｏｔｏｃｏ１．Ａｎｄｔｈｅｎ，ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅｉｓａｌｓｏａｃｈｉｅｖｅｄｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ．
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ＶＧＡ－ＤＶＩ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］、ＨＳ、ｖｓ、ＤＥ、ＰＩｘＣＬＫ等数字信号。殊场合的应用，本文提供了一种基于ＦＰＧＡ控制实现的ＶＧＡ向ＤＶＩ
ＴｈｅＤｅｓｉｇｎｏｆＶＧＡ。－。ＤＶＩＶｉｄｅｏＣｏｎｖｅｒｔｅｒＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ

基于FPGA的VGA图像显示系统的设计

基于FPGA的VGA图像显示系统的设计作者：杜宗展王振河冯迎春来源：《现代电子技术》2015年第16期摘要： VGA（视频图形阵列）是一种标准的显示接口，被广泛应用。

根据VGA，FPGA （现场可编程门阵列）的作用原理，设计的基于FPGA的VGA接口可以直接将数据送至显示器，同时增添了关于输出图像灰度等级的设计。

与传统设计相比，该设计没有计算机的处理过程，可节省硬件成本，加快数据处理速度，被广泛应用到视频显示领域。

关键词：现场可编程门阵列；视频图形阵列；显示接口；灰度中图分类号： TN919⁃34； TP391.8 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）16⁃0095⁃05Design of VGA image display system based on FPGADU Zongzhan1， WANG Zhenhe2， FENG Yingchun2（1. School of Electrical Engineering， Shandong University， Jinan 250061， China；2. Maintenance Company， Shandong Electric Power Group Co.， Jinan 250061， China）Abstract： As a standard display interface， VGA （video graphics array） has been widely used. According to the principles of VGA and FPGA （field programmable gate array）， the designed VGA interface based on FPGA can send the data to the display directly， and grayscale of the output image was added to this design. Compared to the traditional design， there is no computer processing procedure in the design， which can save the expense of hardware and enhance the speed of data processing. It is widely used to the domain of video display.Keywords： field programmable gate array； video graphics array； display interface；grayscale在传统的图像处理系统中，要将图像显示出来，采取的方法是先将图像数据传入电脑，然后经过显示器显示。

基于FPGA的VGA图形控制器设计

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｔｒｉｐｅ，ｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｒｉｐｅ，ｌａｔｔｉｃｅｂｏａｒｄａｎｄＳＯｏｎｗｉｔｈ８ｂｉｔｃｏｌｏｒｇｒａｐｈｉｃｄｉｓｐｌａｙ．
逻辑描述语言．在Ｘｉｌｉｎｘ的开发板Ｎｅｘｙｓ２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８ｈｉｔ彩色图形的显示。
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＶＧＡ；ＦＰＧＡ；ｇｒａｐｈｉｃｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；８ｂｉｔｃｏｌｏｒｇｒａｐｈ
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：ＶＧＡ；ＦＰＧＡ；图形控制器；８ｂｉｔ彩色图形
中图分类号：ＴＰ３３４．７文献标识码：Ａ文章编号：１６７４ — ７７２０（２０１３）１５ — ００２２ — ０３
ＤｅｓｉｇｎｏｆＶＧＡｇｒａｐｈｉｃｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ
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。Ｎｅｘｙｓ２作为一款比较经典的ＦＰＧＡ

基于FPGA的VGA图像控制器设计与实现

二、设计方案
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ＶＤＨＬ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ＶＡ图像控制器的模块实体仿真综合得以顺利通Ｇ过。ＶＡ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，ＬＭＲＭ用模块，ＥＰＯＰ— Ｏ调ＥＲＭ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、ＬＭＲＭ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）
ＨｕＹｉａｎａｎＱａ
（ｈｎｄｓｔｔｆｉｕｎＮｒｌｎｅｓｙＣｈｎｄ６５，ｈｎ）ＣｅｇｕＩｔｕｅｏＳｃａｏｍａＵｉｒｉ，ｅｇｕ１４Ｃｉａｎｉｈｖｔ１７
ＡｂｔａｔＤＡｃｎｌｇｓｒｃ：Ｅｔｈｏｏｙｎ１ｉｔｅｃｒｆｍｏｅｅｅｔｏｉｅｉｎｔｃｎｌｇ，ｌｓｏｏｒｕｏｕｅｌｔｒｉｅｓｈｏｅｏｄｍｌｃｎｃｄｓｅｈｏｏｙｉｒｉｎｐｗｅｆ１ｃｍｐｔｒｐａｆｍｒｇｔｅｅｏｎ
计算机光盘软件与应用

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接口设计

毕业设计（论文）基于FPGA的VGA显示接口设计摘要本文基于FPGA芯片设计实现了一个用于stm32单片机外围的VGA接口模块，该模块以VGA接口的工业标准作为设计规范，使VGA显示器成为了stm32单片机的显示输出设备，适合所有的液晶显示器和CRT显示器。

本系统采用带VGA接口的OLED显示器，OLED显示器具有体积小、分辨率高、功耗低、色彩丰富等特点，非常适合穿戴。

模块与STM32单片机的接口使用Intel8080总线方式，非常适合STM32的FSMC读写模式，能方便地对屏幕任意像素进行读写操作。

关键字FPGA，VGA，OLED，STM32VGA display interface design based on FPGAAbstractAs people pursuit for more fun from games and the progress of science and technology, in the wargame , in order to make the team have a clear understanding of the battlefield situation, we use the OLED which is a kind of micro display to show all the information. The micro display generally use the VGA interface. With the development of manufacturing technology, VGA interface has become more compact, it has advantages of low cost, high resolution rich color etc. FPGA with high flexibility can be designed differently according to the needs, achieve the lowest cost. This paper designed a VGA display interface based on FPGA.Useful signal of the VGA interface is the horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal and R,G,B signals. In this paper, we use FPGA to produce the horizontal synchronization signal and vertical synchronization signal, and the data from memory is converted into analog R,G,B signal by FPGA. The design use ISSI 25616 SRAM as the memory connectted by STM32F103VCT6.Key words ：FPGA,VGA interface,OLED1 绪论1.1 选题背景目前市场上应用最多的是液晶显示器，也即LCD显示器，这种显示器体积小，辐射低，它已经完全取代了过去体积笨重的CRT显示器。

基于FPGA的VGA控制器设计与实现

蓝三基色，于显示屏上合成一个彩色像素点。图２表示
网２ＧＶＡ显示模块与ＣＴ显示器的控制榧图Ｒ
的是ＶＡ显示模块与ＣＴＧＲ显示器的控制框图口。
收稿日期：２０ —６００８０— ５
作者简介：杨杰（９２）女，１５一，黑龙江齐齐哈尔人，副编审，本科，主要从事编辑学方而的研究。
将要显示内容转换成对应字模送人ＦＧＰＡ，即可实现相应内容的显示关键词：ＦＧＰＡ；ＶＡ；显示控制Ｇ中图分类号：Ｔ２３Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：１０ — ８Ｘ２０）６０５－３０７９４（０８０－０００
随着数字图像处理的应用领域的不断扩大，其实时处理技术成为研究的热点。Ｄ电子设计自动化）ＥＡ（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ＦＧＰＡ的特点适用于进行一些基于像素级的图像处 ” Ｃ。ＬＤ和ＣＴ显示器作为一种通用型显示设备，如今已经广泛应用于工作和生活中。与嵌入Ｒ式系统中常用的显示器件相比，它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、口简单等优点，如果将接其应用到嵌人式系统中，可以显著提升产品的视觉效果。为此，尝试将ＶＡ显示的控制转化到ＦＧＧＰＡ来完
表１ＶＡ与ＦＧ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ＧＰＡ引脚连接表
３系统软件设计
采用ＰｔＣ２０软件进行字模转换，得到字符／ＣｏＤ０２Ｌ图像像素数据。利用ＸｌｘＩ．、Ｍｄｌｍ开发ｉｎＥ９ｉｏｅｉｉＳ１Ｓ
平台设计程序，根据ＶＡ显示原理，产生时序驱动信号Ｈ、Ｖ，同时在正确的时序控制下，ＧＳＳ扫描输出ＲＭ中的像素数据至显示器的ＶＡ接口，进行图像显示。程序流程见图３ＯＧ。

基于FPGA的VGA显示控制器设计研究

基于FPGA的VGA显示控制器设计研究作者：李德明来源：《电子世界》2012年第23期【摘要】本设计采用了以FPGA为主控器件的设计方法，将VGA控制器分成几个子模块，采用Verilog HDL硬件描述语言对各个模块进行描述设计，并利用EDA软件，完成对局部模块和整体模块的代码编写及仿真验证。

通过分析VGA显示的基本原理和信号要求，设计整个系统的软件、硬件结构，包括VGA时序和显存时序的发生，通过按键控制实现横彩条、竖彩条图案的选择，并进一步设计出实现文字和图像的显示。

【关键词】VGA显示；FPGA；时序控制；控制器VGA（video graphic array）作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用，基于VGA接口标准的显示器作为一种通用型显示设备，已经成为很多电子数码产品的常用输出设备。

与嵌入式系统中常用的TFT液晶显示器件相比，它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、接口简单等优点，如果将其应用到嵌入式系统中，可以显著提升产品的视觉效果。

驱动VGA接口显示器，需要很高的扫描频率，以及极短的处理时间，实现VGA显示功能，既可以使用专用的VGA接口芯片，也可以用FPGA来实现对VGA显示器的驱动控制。

本设计采用Altera公司的FPGA芯片驱动VGA接口显示器显示彩条及简单的图形，FPGA的运行速度块，管脚资源丰富，容易实现大规模的系统设计，有大量的软核可用，便于进行二次开发。

另外，由于FPGA具有可重构能力、抗干扰性强等特点，因此，FPGA在工业控制等领域越来越受到重视。

利用FPGA完成VGA显示控制，可以使图像的显示脱离PC机的控制，形成体积小、功耗低的嵌入式便携式系统，应用于地面勘测、性能检测等方面，具有重要的现实意义。

1.VGA显示技术原理VGA显示控制主要有五个信号线，分别为R、G、B、VSYNC（场同步）、HSYNC（行同步）信号。

红（R）、绿（G）、蓝（B）是大家熟知的三原色，R、G、B这三个模拟信号的电平范围是由0.4V到0.7V，由R、G、B的电压差便可以产生出所有的颜色。

探析基于FPGA的视频采集系统设计

探析基于FPGA的视频采集系统设计视频图像采集是数字图像处理、监控系统等应用的必要组成部分。

图像采集与处理在工农医等领域得到了广泛应用，目前随着科技的不断发展，各种图像采集设备层出不穷，性能和实用性也得到了市场验证。

视频采集系统的实现方法有很多，本文对基于FPGA的视频采集系统设计进行探讨分析。

标签：FPGA；视频采集；系统设计1、FPGA的应用优势（1）逻辑功能强大。

FPGA采用SRAM编程技术实现系统的快速运行，增强其逻辑功能；布线资源丰富，只需擦除更改程序，即可满足系统设计所需的不同逻辑功能；可编程I/O资源丰富，可满足复杂数字逻辑设计。

（2）设计灵活。

FPGA内部的嵌入式RAM支持多种操作模式，异步先入先出（FirstInputFirstOut，FIFO）数据缓冲器可拓展FPGA的设计范围，使设计选择更加灵活；FPGA内部包含的逻辑门数较多，可满足复杂设计要求。

（3）操作简便。

为保证FPGA系统的可靠性，在使用FPGA芯片之前需进行稳定性测试，在此之后设计者只要利用软硬件环境便可设计系统功能；在实现FPGA系统不同逻辑功能时，设计者可通过多次反复编程予以实现，无需更改硬件电路。

2、基于FPGA的视频采集系统方案整体框架（1）视频采集部分：将摄像头采集到的模拟视频数据CVBS转换成数字视频格式YUV4：2：2，包括I2C总线配置，TIU656解码。

（2）视频处理部分：为适应VGA的不同显示，对视频数据做相应预处理，包括彩色VGA数据处理，灰度VGA数据处理，Sobel边沿检测数据处理，Prewitt边沿检测数据处理。

（3）视频存储部分：将视频数据储存在容量为4M×16×4Banks的SDRAM中，主要包括SDRAM控制器设计。

（4）VGA显示部分：将实时的视频数据在显示器上显示出来。

包括色度空间转换，VGA时序产生，ADV7123视频数据编码。

3、系统的具体工作流程系统上电后，由配置芯片重新配置FPGA；配置完成后，FPGA对视频解码芯片进行初始化；视频解码芯片进入工作状态，采集4路模拟视频信号；FPGA 初步处理4路数字视频信号；处理后，将4路视频数据存储到SDRAM中；在TFTLCD上显示所采集的数字化视频信息；利用IO口，可在外部切换采集通道，对系统进行复位操作。

基于FPGA的LED显示屏VGA同步图像采集设计

基于FPGA 的L E D 显示屏VGA 同步图像采集设计朱如龙(南京信息职业技术学院,江苏省南京市210013)【摘　要】　介绍了以现场可编程门阵列(FPG A )为核心芯片的发光二极管(LE D )视频图形阵列(VG A )同步图形采集系统的设计。

该系统采用数字视频转换芯片,将输出的显卡上的红、绿、蓝信号及各种同步控制信号转换成数字信号,并由FPG A 作为控制器将这些数字信号存入RAM 中,根据需要进行预处理,如进行γ校正、产生读、写地址、RAM 时序等,以便能快速地提取各种有效的显示及控制数据,传送至LE D 屏体控制板中。

关键词:FPG A ,LE D 显示屏,VG A 同步,γ校正中图分类号:T N873.9;T N911.73收稿日期:2004207201;修回日期:20042072010　引　言发光二极管(LE D )显示屏按显示颜色可分为单色、双色、全彩色几种,按显示灰度级可分为无灰度和16级、64级、256级等。

对于面积比较大、有灰度要求的显示屏,现今普遍采用的是用计算机控制,借助视频采集卡完成视频图像采集,LE D 显示屏显示内容与显示器同步。

在整个显示系统中,视频采集卡的质量是决定显示系统性能的关键。

一般,视频采集卡设计时较多采用小规模集成电路,而本文介绍的视频采集卡设计方案基于现场可编程门阵列(FPG A )为核心芯片。

与前者相比,基于FPG A 设计的视频采集卡具有设计灵活、可现场编程、便于调试、功耗降低等特点,使系统可靠性得到较大的提高。

1　VGA 同步显示屏的工作原理LE D 显示屏系统包括显示屏控制系统、显示屏体、电源、框架结构等几部分。

其组成如图1所示。

显示屏显示的文字、图像、动画、视频等与计算机显示器全同步运行。

两者之所以同步,是因为显示屏上显示的数据由显示卡经视频卡转换而来,再由LE D 采集发送卡将数据进行转换、存储及灰度等级划分,由分区控制板分配至各显示模块。

基于FPGA的VGA显示系统

４６８５．７４８０７７４８３３６５７６４６
４０９５０５．００００６．０５００７．０５００
＋＋＋，．．／．一／
图１ＶＧＡ显示系统原理框图
ＴＣＩ１ＨＩ实验板的ＶＡ输出颜色数为２６２），－Ｇ５（。色正好
Ｒ当分辨率为６０４０时，显示器每行占用８０可以用ＶＡＭ的一个字节表示一个像素的颜色。全屏幕共４８４０２０６０４０个像素，需要３０字节的ＶＡ０ｋＲＭ。这（１ＭＨ／７５Ｈ）数据位，中６０个数据位用于显示有３７０（４８）３．ｚ３．ｚ个５ｋ其４ＲＭＰＥ２５单独来实像素，另外２０（４ —４）数据位用于输出水平同步信号么大的ＶＡ在实验板上很难用ＦＧＡ（ＰＣ）０８０６０个
但是，果用屏幕上１０个像素所组成的矩形面积来如０１和水平消隐信号。垂直方向有５０３．ｋｚ７Ｈ），中现，０（７５Ｈ／５ｚ行其
Ｌ一 … 一 ∞ ｍ
维普资讯
表示一个逻辑像素，人感受到的分辨率则变为６８４４，此
文字或图形。
４０行用于显示像素，８其余２（０ —８）￣０５０４０ｔ用于输出垂直同步信号和垂直消隐信号。水平同步信号和垂直同步信号都采用低电平同步方式。水平同步信号低电平约保持２ｓ相ｐ，当于６３个数据位长度。垂直同步信号低电平约保持８ｐ，０ｓ相当于３行数据位长度。

基于FPGA的视频图像采集与显示系统设计

ｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏａｃｑｕｉｒｅａｎｄｄｉｓｐｌａｙｒｅａｌ－ｔｉｍｅａｎａｌｏｇｖｉｄｅｏｉｍａｇｅｄａｔａ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓＣＣＤｃａｍｅｒａ，ＦＰＧＡ，ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｄｙｎａｍｉｃ
ＹＡＮＧＱｉｎ。ＺＨＯＵＹｕｎ－ｆｅｉ＋，ＨＵＹｏｎｇ－ｂｉｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓＣＣＤｃａｍｅｒａａｎａｌｏｇｓｉｇｎａｌｄａｔａｉｓｅｎｏｒｍｏｕｓａｎｄＦＰＧＡ’ Ｓｐａｒａｌｌｅｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙｉｓｐｏｗｅｒｆｕｌ，Ａｐｒｏｊｅｃｔｉｓ
２０１３年６月
计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤＤＥＳＩＧＮ
Ｊｕｎ－２０１３
Ｖ０１．３４ＮＯ．６
第３４卷
第６期

VGA简单图像显示控制模块设计

VGA简单图像显示控制模块设计一、实验目的随着数字图像处理的应用领域的不断扩大，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 的特点适用于进行一些基于像素级的图像处理。

LCD 和CRT 显示器作为一种通用型显示设备，如今已经广泛应用于工作和生活中。

与嵌入式系统中常用的显示器件相比，它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、接口简单等优点，如果将其应用到嵌入式系统中，可以显著提升产品的视觉效果。

为此，尝试将VGA 显示的控制转化到FPGA 来完成实现。

利用可编程器件CPLD/FPGA实现VGA彩色显示控制器在工业现场中有许多实际应用。

以硬件描述语言VHDL对可编程器件进行功能模块设计、仿真综合，可实现VGA显示控制器显示各种图形、图像、文字，并实现了动画效果。

二、实验概要1、VGA输出利用FPGA 设计一个类似点阵LCD 显示的VGA 显示控制器，可实现文字及简单的图表显示。

工作时只需将要显示内容转换成对应字模送入FPGA，即可实现相应内容的显示。

2、LCD1602显示显示VGA图像输出信息。

3、按键控制选择要显示的图片或内容等等。

4、声光提示LED与蜂鸣器，用于警告提示或其他功能标识。

5、 VGA 接口及设计参数VGA接口是与显示器进行通信的唯一接口。

通过CPLD/FPGA器件对RGB信号、行同步信号、场同步信号等信号的控制，并参照有关标准，可以实现对VGA显示器的控制。

由此可见，了解接口标准，控制时序和设定恰当的参数是系统设计的关键。

参照VGA主要参数的工业标准，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。

参数设计原理以及行同步信号(Ts)与显示信号(Tdis)的关系如图1所示。

6、 VGA 图像控制器的设计方案VGA图像控制器是一个较大的数字系统。

采用模块化设计原则，借鉴自顶而下的程序设计思想，进行功能分离并按层次设计。

基于FPGA的VGA图像控制器设计

ＶＡ口之前经过了一个电阻网络．Ｇ这个电阻网络
是用来模拟ＤＡ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２４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ＤＡ转换器，必定增加成本。其中．显示器耍求
ＩＶＡ图像控制器的硬件电路设计Ｇ
硬件电路如图１使用ＦＧ，ＰＡ实现ＶＡ控制器，Ｇ将产生的信号经ＤＡ转换送往显示器的ＶＡ口。Ｇ该电路的ＶＡ接口的ＲＧＢ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ＶＡ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＿＿ｏＩｈ・－＿２ ——ห้องสมุดไป่ตู้ １
一
幅图片要想在显示器上显示出来．
叫Ｄ ■ Ｈｈｌ＿－－Ｉ
二
它主要需要５个信号，同步信号行
（ｏｚｔ＿ｙｃ、ＨｒｏａＳｎ）场同步信号（ｅｉｎｌＶｒ－
ｔａＳｎ）ｉｌｙｃ和ｃ
摘
要：首先介绍了ＶＡ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ＶＡ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Ｍｄｌｍ中的仿ｏｅｉＳ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

基于fpga的vga显示

——基于FPGA的VGA显示姓名：王青鹏学号：200661175班级：电子0604日期：200910201.实验目的 (3)2.实验要求 (3)3.实验原理 (3)3.1VGA时序信号 (3)3.2VGA显示时序图 (4)3.3关键参数 (5)3.4VGA显示工作过程 (5)3.5整体设计思路及过程 (6)3.6管脚分配及下载 (15)4.实验心得体会 (16)FPGA的VGA显示一．实验目的1.熟悉和掌握时序控制电路的设计方法。

2.了解VGA显示器的工作时序及其控制电路的工作原理。

3.培养分析系统、进行模块设计及独立解决问题的能力。

二．实验要求1.设计VGA显示器的控制电路，使之控制显示器，完成相应的显示功能。

2.使用一个按钮mod（低有效），使VGA显示器在3种（或4种）不同的显示模式间切换。

使用一个按钮reset，将控制器恢复模式00。

模式00：将屏幕均分，从左到右，依次显示八种不同的颜色。

模式01：将屏幕均分，从上到下，依次显示八种不同的颜色。

模式10：将屏幕均分为8*8棋盘格。

模式11：复位模式，屏幕全黑。

3.利用GW48实验开发系统实现设计的编程下载.三．实验原理3.1VGA时序信号H_SYNC：水平同步信号（负脉冲），每个水平扫描周期显示器刷新V_SYNC：垂直同步信号（负脉冲），每个垂直扫描周期显示器刷新一帧；RGB[2..0]：颜色信号，R——红色信号；G——绿色信号；B——蓝色信号。

其对应颜色关系如下表所示。

3.2VGA显示器的时序图垂直刷新循环3.3关键参数1.实验板上的晶振提供全局时钟信号（50MHz），通过分频得到时钟信号clk25M（fclk=25MHz）作为输入时钟。

2.刷新1个像素所需时间Tpixel=1/fclk=40ns；3.刷新一行所需时间Trow=Tpixel*640+guard bands=25.6us+B +C+E=32.2us；4.一个垂直扫描周期内包含480个水平扫描周期，完成一帧的刷新。

基于FPGA的VGA显示控制器IP核研究

摘要IP (Intellectual Property)[1][2]是集成电路知识产权的主体。

随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，在未来的EDA技术和集成电路设计中使用IP核是一个发展趋势。

设计依据VGA显示的原理，“抛弃”VGA显示专用芯片，研究了一种基于FPGA 的VGA显示控制器IP核，软件上完全由VHDL硬件描述语言编写，相比较以前使用的由小规模集成电路设计的视频采集卡而言，本系统具有可靠性高、性能稳定、开发灵活、调试简单、可以现场编程、可移植、设计成本降低、开发周期较短、屏幕显示质量高等特点，必将有着广泛的应用价值。

关键字IP核FPGA VHDL 仿真综合VGA控制器AbstractIP (Intellectual Property) is the abbreviation of integrated circuit intellectual propert. Along with the scale of the CPLD/ FPGA more and more big, design more and more complicated, use the IP core in future technique of EDA and the integrated circuit designs is a development trend.The design rests on the VGA demonstration the principle, "gets rid of" VGA to demonstrate the special-purpose chip, study one kind based on FPGA VGA the display control switch IP core, on software by the VHDL hardware description language compilation, compared before used says by the small scale integration circuit design video frequency gathering card, This system has the reliability high, the performance stable, the development nimble, the debugging simple, may the scene programming, be possible to transplant, design cost reduction, the development cycle is shorter, the screen demonstration quality higher characteristic, will certainly to have the widespread application value.Key words IP core FPGA VHDL Simulator&Synthesize VGA controller目录第1章前言 (1)1.1 论文背景 (1)1.2 研究内容 (1)第2章IP综述 (2)2.1 IP定义 (2)2.2 发展IP技术的目的意义 (3)2.3 国内外IP产业发展状况 (3)2.3.1 国际IP产业的发展状况 (3)2.3.2 国内IP产业的发展状况 (4)2.4 IP核的市场前景分析 (5)第3章VGA系统工作原理 (6)3.1 VGA技术组成 (6)3.2 VGA工作模式 (7)3.3 VGA数据到颜色的转换 (8)第4章VGA控制器IP核设计与实现 (9)4.1 VGA控制器 IP核设计 (9)4.1.1 VGA接口及设计参数 (9)4.1.2 VGA图像控制器的设计方案 (9)4.2 VGA控制器IP核软件平台实现 (13)4.2.1 QuartusII开发环境 (13)4.2.1.1 QuartusII设计流程 (14)4.2.1.2 Quartus II设计输入 (14)4.2.1.3 Quartus II综合 (15)4.2.1.4 Quartus II仿真 (15)4.2.2 VHDL语言实现 (16)4.2.3 仿真与验证 (20)4.2.4 Modelsim 仿真工具简介 (22)4.2.4.1 ModelSim的代码仿真 (23)4.2.4.2 门级仿真和时序仿真 (23)4.2.5 VGA控制器IP核的封装与打包 (23)4.3 VGA控制器IP核硬件平台实现 (25)第5章实验结果及性能分析 (28)5.1 实现方案 (28)5.2 性能分析 (29)总结 ....................................................................................... 错误!未定义书签。

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ＦＧＡ代替ＶＧ的专用显示芯片，以提高数据处理速度，约硬件成本。ＰＡ可节
２００９年１２月
Ｄｅ．２０ｃ０９
基于ＦＧＡ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４００）郑郑５０１
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ＦＧＡ的ＶＧＡ多图２ＮｏＩ６．６
新乡学院学报（自然科学版）
ＪｕｎｌｆＸｉｘａｇＵｎｖｒｉ（ｔｒｌｃｅｃｄｔｏ）ｏｒａｎｉｎｉｅｓｔＮａｕａｉｎｅＥｉｎｏｙＳｉ
ｆｍ，ｔｉｓｇｃｎｓｅｐｄａａｐｒｅｓｎｇｓｅｄｏｒｈｓｄｅｉｎａｐｅｄｕｔｏｃｓｉｐｅ．
ＫｅｒｓＰＧＡ；ＶＧＡ；ＶＧＡｒｐｉｓｃｎｒｌｒｙｗｏｄ：Ｆｇａｈｃｏｔｏｌｅ
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：Ｎ９９８；３９Ｔ１．２ＴＮ８
文献标志码：Ａ
文章编号：６４３２（０９０—０１０１７ — ３６２０）６０５３

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

机电产品开笈与钏崭
ＶＯＩ．２９，ＮＯ．６Ｎｏｖ．，２０１６
基于ＦＰＧＡ的ＶＧＡ视频显示的设计与实现
赵誉婷
（公安部第一研究所，北京１０２２００）
摘要：论文介绍了基于ＦＰＧＡ芯片ＣｙｃｌｏｎｅＩＩＩ的ＶＧＡ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ＳＤＲＡＭ，并实现了常见标准显示格式ＳＸＧＡ
（１２８０ｘ１０２４＠６０Ｈｚ）的视频显示。本文采用ＣｙｃｌｏｎｅＩＩＩ
中遇到的难点：ＳＤＲＡＭ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ｓｘ－
ＧＡ模式的视频显示。
关键词：ＦＰＧＡ；Ｃｙｃｌｏｎｅ；ＳＤＫＡＭ；高速电路设计；ＶＧＡ时序
０引言
模拟视频传输标准ＶＧＡ接口【ｌｊ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
１ＳＤＲＡＭ控制模块的设计
１．１ＳＤＲＡＭ的控制
本文采用了ＳＤＲＡＭ芯片ＭＴ４８ＬＣ３２Ｍ１６Ａ２【引。ＳＤＲＡＭ
ＺＨＡ０Ｙｕ一死几ｇ
（ＴｈｅＦｉｒｓｔＩｎｓｉｔｔｕｔｅｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＰｕｂｌｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙｏｆＰ．Ｒ．Ｃ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２００，Ｃｈｉｎａ）
准的显示接口，其应用广泛。随着嵌入式系统，特别是高
速图像处理系统的快速发展。ＶＧＡ接口也越来越多地应用到需要显示实时处理结果的场合翻。ＦＰＧＡ器件嗍以其
内部的所有操作都是由命令控制完成的。用户可通过片
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｉｔｏｎｏｆＶＧＡｖｉｄｅｏｄｉｓｐｌａｙｂａｓｅｄｏｎＦＰＧＡＣｙｃｌｏｎｅＩＩＩ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｈｅｔｄｅｓｉｎｇａｎｄｓｏｌｖｅｔｈｅｄｉｌｆａｃｕｌｄｅｓｅｎｃｏｕｎｔｅｒｅｄ：ＳＤＫＡＭｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅｄｅｓｉｎ，ｇｔｈｅｖｉｄｅｏｉｓｄｐｌａｙｔｉｍｉｎｇｄｅｓｉｎｇａｎｄｉｇｈｈ—ｓｐｅｅｄｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｎ．ｇ
选信号（Ｃ）、行地址选通信号（ＲＡＳ＃）、列地址选通信号（ＣＡＳ＃）和写使能信号（ｗＥ＃）的组合向芯片发出命令，经过内部命令译码后传给控制逻辑，得到执行。在进行读操
作时，一般可采用全页猝发读方式（Ｆｕｌｌ — ＰａｇｅＢｕｒｓｔ）或者四字节猝发读方式。
固有的高速、并行、同步等特点，使其非常适合于速度要求高、处理量要求大的图像存储和显示等方面的应用。
本文介绍了一种基于ＦＰＧＡ的ＶＧＡ视频显示方法，
文中使用Ｖｅｉｆｌｏｇ编程语言设计一种ＶＧＡ控制器，视频数
ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓＳＸＧＡｓｔａｎｄａｒｄｆｏｒｍａｔｉｄｖｅｏｉｓｄｐｌａｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＦＰＧＡ；Ｃｙｃｌｏｎｅ；ＳＤＲＡＭ；ｈｉ曲一ｓｐｅｅｄＰＣＢｄｅｓｉｇｎ；ＶＧＡｔｉｍｉｎｇ
中图分类号：ＴＮ８７３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２ — ６６７３．２０１６．０６．０１１
Байду номын сангаас
ＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＶＧＡＶｉｄｅｏＤｉｓｐｌａｙＢａｓｅｄｏｎＦＰＧＡ
第２９卷第６期２０１６年１１月文章编号：１００２ — ６６７３（２０１６）０６ — ０３３ — ０３
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆ＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ＆ＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＰｒｏｄｕｃｔｓ