VGA图形显示控制器的设计与实现

8.8 VGA图形显示控制器的设计与实现

1．实验目的

（1）进一步熟悉QuartusⅡ软件的使用。

（2）掌握数字系统的设计方法。

（3）掌握VGA显示的原理和接口协议规范。

（4）熟悉实验平台的使用。

2．设计目标

设计实现一个VGA图形显示控制器，控制图像信号传输到CRT显示器上显示出来。要求显示模式为640×480×60Hz，通过拨码开关控制R、G、B使显示器可以显示64种纯色，并可在显示器上显示横向彩条信号（至少6种颜色）、纵向彩条信号（至少8种颜色）和棋盘格信号。

3．设计思路

VGA显示控制器控制图像信号通过电缆传输到CRT显示器上并显示出来。CRT通过帧同步信号和行同步信号控制电子枪的电子束逐行逐点的扫描，把电子打在荧光屏上，采用的是动态扫描的显示方式。但是CRT是模拟方式的，需要通过数/模转换电路实现控制，VGA 显示控制器控制过程如图6-6所示。

图6-6 VGA显示控制器示意图

电子枪的扫描在行同步、场同步信号控制下，实现水平扫描、水平回归、垂直扫描、垂直回归等过程，如图6-7所示。整个扫描过程为水平扫描结束后应该有个消隐信号使电子枪回归到行的开始并且进行场同步扫描，当扫描完一帧后还要有个场消隐信号使电子枪回归到

帧画面的开始。

图6-7 电子枪的扫描过程

设计VGA 控制器的关键是产生符合VGA 接口协议规定的行同步和场同步信号，它们扫描时序如图6-8所示。

图6-8 VGA信号时序图

根据上述介绍，结合设计任务要求可以看出VGA显示控制器只需要解决行场扫描和颜

色输出两个问题，设计组成框图如图6-9所示。

图6-9 系统逻辑框图

由于行场扫描时间是固定的，只要在这段时间内扫描不同的点数，就产生不同的分辨率。由于要显示64色，这就要求R、G、B中的每个通道需要有四色，对于二进制编码来说每个通道就需要两位拨码开关，然后采用查找表的方法，先将颜色信息编个表，然后根据行场计数器的值去查找颜色信息表中的值，就可将颜色信息输出。