基于EDA的VGA彩条信号显示系统.doc

《EDA技术与VHDL》 （课程设计） 题目：基于EDA的VGA彩条信号显示系统 院 系 电子信息工程学院 专 业 电子信息工程 班 级 09电子信息工程2班 学 号 0908421071 姓 名 崔 健 指导教师 俞凤娟 2012年 11 月 11 日 摘 要 本设计是用 FPGA 来实现 VGA 图像控制器，控制显示器显示彩条信号，用VHDL语言,在QuartusII上实现软件仿真。本文首先介绍了VGA显示的基本原理，然后提出了一种VGA图像控制器的设计方案，并用VHDL硬件描述语言和原理图输入的方法完成了该方案的设计，通过显示横彩条、竖彩条、棋盘格，验证了VGA_SYNC同步信号功能模块时序的正确性， 软件实验环境为 Quartus II 6.0 开发软件。 本系统尝试用FPGA实现 VGA图像显示控制器，这一过程通过编程实现，之后通过软件的测试和仿真，当软件验证无误后完成硬件的下载验证，最终在显示器上实现输出，基本原理就是利用FPGA的可编程原理和VGA的时序控制原理，这在产品开发设计中有许多实际应用。例如显示器，电视等的维修，可以期望采用FPGA设计的VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器，就可以可靠的找到故障的大致原因等。从而省掉每次都要接信号源的麻烦，同时也节约了成本。节省了计算机的处理过程，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。同时亦可将其作为信号源，应用于电视机或计算机等彩色显示器的电路开发，方便彩色显示器驱动控制电路的调试。 在实际应用中，若对本系统稍作扩展,还可以对彩条信号产生模块方便地进行修改。比如,可以修改行、场计数器的判断值来调整彩条的大小,增加控制信号的位数,以及增加延时跳变的功能,使输出的彩条信号产生各种变化。这样,既可以用于调试彩色PDP电路,也可以用来作为PDP显示器的检测信号源。 此外,与VGA信号类似,改变行、场状态机的转换值和行、场计数器的设置,还可以产生其他各种模式的图像信号,以适应不同分辨率图像显示的需要。希望这些方法能为国内的显示器及相关产品在电路研制方面起到一点抛砖引玉的作用。 三 系统设计方案 3.1 方案论证与选择 3.2 VGA彩条控制器的硬件设计 3.3 VGA彩条控制器系统调试 四 结论成果 前 言 1.1选题背景 现如今，随着液晶显示器的出现，越来越多的数字产品开始使用液晶作为显示终端。但基于VGA标准的显示器仍是目前普及率最高的显示器。若驱动此类显示器，需要很高的扫面频率，以及极短的处理时间，正是由于这些特点，所以可以用FPGA来实现对VGA显示器的驱动。 在许多图像处理系统中，需要将经过处理的图像显示出来，如果采用传统的办法将图像数据传回电脑并通过显示器显示出来，那么在传输的过程中就需要嵌入式系统的CPU不断的对所传输的图像数据信号进行控制，这样就造成了CPU资源的浪费，同样系统还需要依赖电脑，降低了系统的灵活性。如果采用FPGA对显示器的VGA接口进行设计，数据流只需要在整个系统的内部流动，而不需要依靠计算机，实现了系统的最小化，大大减少了电路板的尺寸，增强了系统的可靠性和设计的灵活性[1]。 VGA( 视频图形阵列) 作为一种标准的显示接口, 因为其输出信息量大, 输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备。与此同时, 各种大规模集成电路的出现也为大量数字化信息的处理提供了有效的手段。其中, FPGA( 现场可编程逻辑阵列) 即是其中比较有代表性的一种。FPGA( 现场可编程门阵列) 是可编程逻辑器件, 它是在PAL, GAL 等逻辑器件的基础上发展起来的, 同以往的PAL, GAL 等相比, FPGA 的规模比较大,它可以替代几十甚至几千块通用IC 芯片。它以操作灵活、开发迅速、投资风险低、可多次编程擦写和系统可编程等特点而成为一种可优化硬件电路设计且具竞争力的产品。 本设计依据Altera公司Cyclone II系列的FPGA进行设计，最终实现横彩条、竖彩条、棋盘格、字符、汉字及单色图像的显示。设计的硬件部分采用DE2开发板――内含Altera Cyclone II 系列的EP2C35F672C6 FPGA芯片，并集成了许多外设，其中包含VGA显示接口。软件部分用VHDL语言进行编程，并在Altera公司的EDA软件工具Quartus Ⅱ进行程序编译、调试、波形仿真和下载。 VHDL的