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VGA图像显示控制器——数电综合实验报告
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2011-12-09
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北京邮电大学数字电路综合试验报告,VGA图像显示控制器,完全符合实验要求及扩展实验
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VGA 图像显示控制器
数字电路综合实验报告
目录
VGA 简介..............................................................................................................................2
一、 设计任务.....................................................................................................................3
二、 系统设计.....................................................................................................................3
1. 基本原理......................................................................................................................3
2. 设计思路......................................................................................................................4
3. 总体结构框图...............................................................................................................5
4. 逻辑分析图..................................................................................................................5
5. 程序设计流程...............................................................................................................6
6. 系统状态转移图...........................................................................................................8
7. 输入输出接口电路图...................................................................................................8
三、 功能说明.....................................................................................................................8
四、 程序源代码(含注释)..............................................................................................9
五、 仿真波形及波形分析................................................................................................14
六、 元器件清单及资源利用情况....................................................................................15
七、 故障及问题分析.......................................................................................................16
1. VGA 时序的控制.........................................................................................................16
2. 显示纯色....................................................................................................................16
3. 编译时出现的各种错误.............................................................................................16
4. 下载时的错误.............................................................................................................17
八、 总结和结论...............................................................................................................17
九、 参考资料...................................................................................................................17
VGA 简介
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,VGA 最早指的是显示器 640X480 这种显示模式,VGA 的英文全称
是 Video Graphic Array,也叫视频图形阵列。VGA 支持在 640X480 的较高分辨率
下同时显示 16 种色彩或 256 种灰度,同时在 320X240 分辨率下可以同时显示
256 种颜色。
2
一、 设计任务
设计一个 VGA 图像显示控制器,要求:
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。
选做:自拟其它功能。
二、 系统设计
1. 基本原理
(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下图所示。行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Sync)、
显示后沿(Back porch)、显示时序段(Display interval)和显示前沿(Front porch)四个
部分。
(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。在 CPLD 中利用计数器和 RS 触发器,以计算出的各时序段时钟周期数为基
准,产生不同宽度和周期的脉冲信号,再利用它们的逻辑组合构成 (1)中介绍的
各时序段以及 D/A 转换器的空白信号 BLANK 和同步信号 SYNC。
主要行时序和帧时序如下:
3
(3) VGA 彩色信号
VGA 彩色信号由红、绿、蓝三基色组成 ,
颜色信息送至 VGA 显示器。
介于 0(完全黑暗)和 0.7 V 的(最大亮度)
的模拟电平控制线告诉这些显示器是什么,
这三个原色的强度结合起来,使像素在监视
器上显示不同的颜色。
每个模拟色差输入,可设置为使用一个
简单的双位数字至模拟转换器(见右图)两
个数字输出,即四个模拟输入的每个可能的
级别,再 由显 示器 来 产生 一个 具 有 4× 4×4
=64 种不同颜色的像素。因此,六个数字控
制线,可以产生 64 种纯色。
2. 设计思路
根据 1 中的原理,可以利用实验室的条件实现 VGA 信号的控制。
首先确定总体结构。VGA 接口需要 8 个不同的信号:RGB(各两个共 6 个,行
扫描信号和场扫描信号)。用 EPM7128SLC84 芯片控制扫描时序和 VGA 输出。对
于 64 种纯色的显示,可以用 6 个拨码开关控制 RGB 输出 64 色纯色。扩展方面
可以利用闲置的开关和按键实现功能的扩展。
具体细节方面。可以用行计数器和列计数器实现时序的控制,在已知
30MHz 晶振的情况下分析时序,计算得到各个时序的位置;彩条显示可以用
case-when 语句,也可以用 if-else 语句。扩展可以实现方格图案、控制方块大小
4
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- 忆林吖2014-01-13还好~就是不是我需要的
adamxz
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