《FPGA入门系列实验教程——VGA彩色信号显示》.pdf

艾米电子工作室—让开发变得更简单 FPGA 入门系列实验教程——VGA 彩色信号显示 1. 实验任务 本实验是用FPGA 来实现VGA 图像控制器，控制显示器显示彩条信号，分 别通过拨码开关选择显示横彩条、竖彩条和棋盘格。学习并掌握 VGA 图像 显示控制器的设计。 2. 实验环境 硬件实验环境为艾米电子工作室型号EP2C8Q208C8 增强版开发套件。 软件实验环境为Quartus II 8.1 开发软件。 3. 实验原理 VGA （Video Graphic Array ）接口，即视频图形阵列，也叫D-Sub 接口，是 15 针的梯形插头，分成3 排，每排 5 个，传输模拟信号。VGA 接口采用非 对称分布的15 针连接方式，其工作原理：是将显存内以数字格式存储的图像 （帧）信号在 RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号，然后再输出到显 示设备成像。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，被显卡中的数字/模拟 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。对于模拟显示设备，如模拟CRT 显示器，信号被直接送到相 应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。而对于LCD 、DLP 等数字显示设 备，显示设备中需配置相应的Ａ/ Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为 数字信号。在经过Ｄ/ Ａ和Ａ/ Ｄ2 次转换后，不可避免地造成了一些图像细节 的损失。VGA 接口应用于 CRT 显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显 示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。VGA 接口的引脚分 配如下图所示。 艾米电子工作室—让开发变得更简单 按照VGA接头 （15HD）的标准，各引脚的定义如下 （按倒梯形来看，从上到下， 从右到左分别是1－5脚，6－10脚，11—15脚）： 1 ——Red——模拟信号 “红” 2 ——Green——模拟信号 “绿” 3 ——Blue——模拟信号 “蓝” 4 ——ID Bit——地址码 5 ——N/C——自测试 （各家定义不同） 6 ——R.GND——模拟信号 “红”的接地端 7 ——G.GND——模拟信号 “绿”的接地端 8 ——B.GND ——模拟信号 “蓝”的接地端 9 ——No.——保留 （各家定义不同） 10——GND ——数子信号的接地端 11——ID Bit——屏幕与主机之间的控制或地址码 12——ID Bit ——屏幕与主机之间的控制或地址码（用于一个主机多个显 示屏） 13——HSync—— 数字的水平行场信号 14——VSync ——数字的垂直行场信号 15——N/C——地址码 （各家定义不同） 艾米电子工作室—让开发变得更简单 对于普通的VGA 显示器，共有5 个信号：R 、G、B 三基色信号，行同 步信号HS 场同步信号VS 。对于时序驱动，VGA 显示器要严格遵循 “VGA 工 业标准”，即600*480*60HZ 模式，否则可能会损害VGA 显示器。VGA 的时序 根据不同的显示分辨率和刷新频率会有变化，具体各种类型的时序信息可以参考 下面的网站，这里非常详细的说明的每一种显示模式的 VGA 时序信息。http:// /vga-timing 。 4. 实验程序 由于试验程序较长，为了节省篇幅，实验程序在本实验的工程中提供。 5. 实验步骤 （1）建立新工程项目： 打开 Quartus II 软件，进入集成开发环境，点击 File→New project wizard建立一个工程项目VGA 。 （2 ）建立文本编辑文件： 点击File→New..在该项目下新建Verilog HDL 源程序文件VGA.v，输入 试验程序中的源程序代码保存后选择工具栏中的 按钮启动编译，若