基于FPGA 的VGA 图形控制器的实现方法
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2020-10-22
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基于基于FPGA 的的VGA 图形控制器的实现方法图形控制器的实现方法
引言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，产品的升级换代方便迅速。在本设计中采用了Altera公司的EDA软件工具
QuartusII,并以ACEX系列FPGA的器件为主实现硬件平台的设计。1基于FPGA的VGA图形控制器系统框图根据
自顶向下的程序设计思想，采用模块化设计，我们对VGA图形控制器进行功能分离并按层次设计。利用VHDL硬
件描述语言逐一对每个功能模块进行描述，并逐个通过编译仿真，最后下载到硬件平台调试。本设计的VGA控
制器主要由以下模块组成：VGA时序控制模块、分频模块、汉字显示模块、图像控制模块、ROM读取模块等，
如图1所示。图1基于FPGA的VGA图形控制系统框图2主要功能模块设计2.1VGA时序控制模块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，其引出线共含5个信号：G,R,B（3基色信号）,HS（行同步信号）,
引言引言
在本设计中采用了Altera 公司的EDA 软件工具
1 基于基于FPGA 的的VGA
根据自顶向下的程序设计思想，采用模块化设计，我们对VGA 图形控制器进行功能分离并按层次设计。利用VHDL 硬件
描述语言逐一对每个功能模块进行描述，并逐个通过编译仿真，最后下载到硬件平台调试。本设计的VGA 控制器主要由以下
模块组成：VGA 时序控制模块、分频模块、汉字显示模块、图像控制模块、ROM读取模块等，如图1 所示。
图1 基于FPGA 的VGA 图形控制系统框图
2 主要功能模块设计 主要功能模块设计
2. 1 VGA 时序控制模块时序控制模块
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， 其引出线共含5 个信号： G,R ,B （3 基色信号） ,HS（行同步信号） ,VS（场同步信
号） 。在5个信号时序驱动时，VGA 显示器要严格遵循“VGA工业标准”， 即640 Hz ×480 Hz ×60Hz 模式。
对于VGA 显示器，每个像素点的输出频率为25. 175MHz ,因此采用50MHz 的时钟信号，经过二分频模块，得到25MHz
的输入时钟脉冲。依据VGA 时序标准，行同步信号HS ,行周期为31. 78μs ,每显示行包括800 点，其中640 点为有效显示
区，160 点为行消隐区，每行有一个脉冲，该脉冲的低电平宽度为3. 81μs （即96 个脉冲） ; 场同步信号VS ,场周期为
16.683ms ,每场有525 行，其中480 行为有效显示行，45 行为场消隐区，每场有一个脉冲，该脉冲的低电平宽度为63μs （2
行）。
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