一、概述
本文将讲述基于FPGA的VGA显示控制原理，并在Altera的DE2-70 FPGA开发板上实现以下效果：利用VGA控制，使液晶显示器显示一幅七彩色条图像（红、黄、蓝、白、洋红、、绿），并且彩图可在拨码开关iSW1的控制下实现不同移动模式。可实现的模式有：（1）彩色图在显示屏内任意移动，撞到显示器边缘时弹回；（2）彩色图沿着显示器的边沿逆时针移动；（3）彩色图沿着显示器的边沿顺时针移动。
图1、七色彩条图像
二、VGA显示原理与时序控制图
VGA显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束在CRT显示器上从左到右、从上到下做有规律的移动，其水平移动受水平同步信号HSYNC控制，垂直移动受垂直同步信号VSYNC控制。扫描方式一般分为逐行扫描和隔行扫描，这里采用逐行扫描。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，又称刷新率。
VGA工业标准要求的时钟频率如下：
时钟频率（Clock frequency） 25.175MHz（像素输出的频率）
行频（Line frequency） 31469Hz
场频（Field frequency） 59.94Hz
VGA控制时序如下，图2、图3分别是行时序图、场时序图：
图2、VGA的行扫描时序图
图3、VGA的场扫描时序图
具体的，VGA时序要求如下：
图4、VGA的时序要求
三、基于Altera DE2-70的VGA显示控制框图
DE2-70的系统时钟为50MHz，而VGA控制时钟频率为25.175MHz，故调用锁相环模块PLL来进行时钟分频，输入50MHz，输出25MHz。当然，也可以用Verilog HDL设计一个计数器，用于时钟分频，得到25MHz的VGA控制时钟。大致的VGA显示控制框图如图5、6所示：
图5、VGA显示ROM图像的控制结构框图
图6、VGA显示彩色条纹的控制结构框图
四、Verilog HDL源代码：
/*
Module name : vga
Function : 基于DE2-70，产生126*126大小的七竖条彩色图（红、黄、蓝、白、洋红、青、绿），每条竖条纹为18*126
并在按键iSW1控制下，图像可在显示屏上按不同方向移动（任意方向、沿显示屏边沿顺时针、沿显示屏边沿逆时针）
Create date : 2014/4/12
Student : 张小龙
Version : Quartus ii 9.1 & DE2-70
*/
module vga(iclk_50,irst,ovga_clock,ovga_hs,ovga_vs,ovga_blank,ovga_sync,
ovga_r,ovga_g,ovga_b,ovga_r0,ovga_g0,ovga_b0,iSW1);
parameter H_TA=96;
parameter H_TB=40;
parameter H_TC=8;
parameter H_TD=640;
parameter H_TE=8;
parameter H_TF=8;
parameter H_BLANK =H_TA+H_TB+H_TC;
parameter H_TOTAL =H_TA+H_TB+H_TC+H_TD+H_TE+H_TF;
parameter LENGTH=126,WIDTH=126;
parameter V_TA=2;
parameter V_TB=25;
parameter V_TC=8;
parameter V_TD=480;
parameter V_TE=8;
parameter V_TF=2;
parameter V_BLANK=V_TA+V_TB+V_TC;
parameter V_TOTAL=V_TA+V_TB+V_TC+V_TD+V_TE+V_TF;
(*chip_pin="AD15"*)input iclk_50;
(*chip_pin="AA23"*)input irst;
(*chip_pin="D24"*)output ovga_clock;
(*chip_pin="C15"*)output ovga_blank;
(*chip_pin="B15"*)output ovga_sync;
(*chip_pin="J19"*)output reg ovga_hs;
(*chip_pin="H19"*)output reg ovga_vs;
(*chip_pin="G20,E20,F20,H20,G21,H21,D22,E22"*)output reg[7:0] ovga_r;
(*chip_pin="D19,C19,A19,B19,B18,C18,B17,A17"*)output reg[7:0] ovga_b;
(*chip_pin="A14,B14,B13,C13,A12,B12,C12,A11"*)output reg[7:0] ovga_g;
/*R、G、B分别用8-bit表示，而DE2-70的DAC为10-bit
故RGB剩余的两位均为0 */
(*chip_pin="E23,D23"*)output [1:0] ovga_r0;
(*chip_pin="C16,B16"*)output [1:0] ovga_b0;
(*chip_pin="B11,A10"*)output [1:0] ovga_g0;
(*chip_pin="AB26"*) input iSW1; //按键1，用于改变移动方向
integer flag=0; //标志位，0-任意方向移动，1-逆时针方向移动，2-顺时针方向移动
reg iclk;
reg[10:0] h_cont,v_cont;
reg[9:0] xpos,ypos;
reg[1:0] ij;
/*************************************************************/
always@(posedge iclk_50)
begin iclk<=~iclk; end //分频，产生25MHz时钟
assign ovga_sync =1'b1;
assign ovga_blank =~((h_cont
)||(v_cont
assign ovga_clock =~iclk;
assign ovga_r0=2'h0; //RGB信号剩余不用的位，全部置0
assign ovga_g0=2'h0;
assign ovga_b0=2'h0;
always@(posedge iclk or posedge irst) //列扫描
begin if(irst)
begin h_cont<=0; ovga_hs<=1;end //Reset
else begin
if(h_cont
if(h_cont<=H_TA-1) ovga_hs<=1'b0; else ovga_hs<=1'b1; //前沿
end
end
always@(posedge ovga_hs or posedge irst) //行扫描
begin if(irst)
begin v_cont<=0; ovga_vs<=1; end //Reset
else begin
if(v_cont
)>
)>
if(v_cont<=V_TA-1) ovga_vs<=1'b0; else ovga_vs<=1'b1; //前沿
end
end
always @(posedge iclk or posedge irst)
begin if(irst) begin ovga_r<=8'h0; ovga_g<=8'h0; //Reset
ovga_b<=8'h0; end
else begin
if(h_cont<(xpos+H_BLANK+18)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'b11111111;
ovga_g<=8'h0; ovga_b<=8'h0; //RGB分量赋值，产生红色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+36)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+18)
&&v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'b11111111;
ovga_g<=8'b11111111; ovga_b<=8'h0; //RGB分量赋值，产生黄色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+54)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+36)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'h0;
ovga_g<=8'h0; ovga_b<=8'b11111111; //RGB分量赋值，产生蓝色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+72)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+54)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'b11111111;
ovga_g<=8'b11111111; ovga_b<=8'b11111111; //RGB分量赋值，产生白色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+90)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+72)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'b11111111;
ovga_g<=8'h0; ovga_b<=8'b11111111; //RGB分量赋值，产生洋红色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+108)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+90)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'h0;
ovga_g<=8'b11111111; ovga_b<=8'b11111111; //RGB分量赋值，产生青色
end
else if(h_cont<(xpos+H_BLANK+LENGTH)&&h_cont>=(xpos+H_BLANK+108)&&
v_cont<(ypos+V_BLANK+WIDTH)&&v_cont>=(ypos+V_BLANK)) //有效显示区域内赋值显示
begin
ovga_r<=8'h0;
ovga_g<=8'b11111111; ovga_b<=8'h0; //RGB分量赋值，产生绿色
end
else begin ovga_r<=8'h0; ovga_g<=8'h0; //有效显示区域外为背景色（黑色）
ovga_b<=8'h0; end
end
end
//*********************************************************
//按键控制图像移动方向模式的标志位
//flag=0，图像任意方向移动；
//flag=1，图像沿着显示器边沿顺时针移动；
//flag=2,图像沿着显示器边沿逆时针移动
//*********************************************************
always @(posedge iSW1)
begin
flag<=flag+1;
if(flag==2)
flag<=0;
end
//*********************************************************
always@(negedge ovga_vs)
begin
if(flag==1) //彩图沿着显示器边沿顺时针移动
begin
if(ij==2'b00) begin
xpos<=xpos+1;
ypos<=0;
if(xpos+LENGTH==640) ij<=2'b10; end
else if(ij==2'b01) begin
xpos<=0;
ypos<=ypos-1;
if(ypos==0) ij<=2'b00;end
else if(ij==2'b10)begin
xpos<=640-LENGTH;
ypos<=ypos+1;
if(ypos+WIDTH==480) ij<=2'b11;end
else if(ij==2'b11)begin
xpos<=xpos-1;
ypos<=480-WIDTH;
if(xpos==0) ij<=2'b01; end
end
else if(flag==2) //彩图沿着显示器边沿逆时针移动
begin
if(ij==2'b00) begin
xpos<=0;
ypos<=ypos+1;
if(ypos+WIDTH==480) ij<=2'b01; end
else if(ij==2'b01) begin
ypos<=480-WIDTH;
xpos<=xpos+1;
if(xpos+LENGTH==640) ij<=2'b11;end
else if(ij==2'b10)begin
ypos<=0;
xpos<=xpos-1;
if(xpos==0) ij<=2'b00;end
else if(ij==2'b11)begin
xpos<=640-LENGTH;
ypos<=ypos-1;
if(ypos==0) ij<=2'b10; end
end
else if(flag==0) //彩图在显示器上任意方向移动
begin
if(ij==2'b00) begin
xpos<=xpos+1;
ypos<=ypos+1;
if(ypos+WIDTH==480) ij<=2'b01;
else if(xpos+LENGTH==640) ij<=2'b10;end
else if(ij==2'b01) begin
ypos<=ypos-1;
xpos<=xpos+1;
if(ypos==0) ij<=2'b00;
else if(xpos+LENGTH==640) ij<=2'b11;end
else if(ij==2'b10)begin
ypos<=ypos+1;
xpos<=xpos-1;
if(ypos+WIDTH==480) ij<=2'b11;
else if(xpos==0) ij<=2'b00;end
else if(ij==2'b11)begin
xpos<=xpos-1;
ypos<=ypos-1;
if(xpos==0) ij<=2'b01;
if(ypos==0) ij<=2'b10; end
end
end
//********************************************************
endmodule
文章评论（1条评论）
登录后参与讨论
相关推荐阅读
-
460114537_680770963 2014-06-09 18:25
- 【Protel】Altium Designer 10的初作PCB板——AVR mega16单片机系统版
- 经过好久的挣扎，自学Altium Designer 10，终于画出了自己的第一块PCB——基于AVR mega16单片机的小系统开发板，不知道焊接好元器件后能否正常工作~~~~(&g...
-
- 【关于工作】初次面试“血泪史“
- 公司：广东XXXXXX 岗位：硬件工程师 笔试 ：半小时的笔试+填信息表 1、 一个C语言程序： include<stdio.h> v...
-
- 【Protel】Altium Designer 10学习笔记（一）
- 1、PCB，Printed Circuit Board印制电路板/印刷电路板，准确定以为：以绝缘敷铜板为基板，经过印刷、蚀刻、钻孔及后处理等工序，将电路中元器件的连接关系用一组导线图形和孔位制作在...
-
- 【protel】ATmega16单片机开发系统——基于Altium Designer 10
- 最近，在自学Altium Designer 10（原Protel），想在大三下学期把PCB学会。上图和PDF附件一张，欢迎各位指教，感激不尽。 以下是我画的原理图，基于Atmel...
-
- 联发科处理器能走多远？
- 功能机时代，联发科（MTK）是山寨手机的代名词，其廉价的手机芯片+操作界面解决方案成为了杂牌、低价手机的首选，一度“臭名昭彰”；而随着Android智能平台的崛起，联发科如今已经成为增长最快的科技公司...
EE直播间
更多
-
无线前沿新技术与测试技术峰会-线上直播 直播时间： 12月05日 09:30 -
首场直播发布： Keysight AP5000 系列新型高性价比模拟信号源 直播时间： 12月06日 10:00 -
功率表的基础知识及其校准 直播时间： 12月10日 10:00 -
提升毫米波信号测试精度 直播时间： 12月18日 14:00
关闭
站长推荐
/2 
/2
-
返回顶部
-
用户658643 2014-4-21 08:51