FPGA VGA實現(xiàn)顯示設(shè)計資料和程序說明

　　一、設(shè)計目的

　　1、利用VHDL語言的描述方法進行設(shè)計完成VGA顯示的系統(tǒng)設(shè)計；

　　2、自行選擇VGA顯示模式；

　　3、通過FPGA產(chǎn)生VGA Monitor 的控制時序；

　　4、通過FPGA產(chǎn)生彩條圖形，在VGA顯示器上顯示；

　　5、擴展要求： 可以在撥動開關(guān)控制下， 通過FPGA+VGA接口的系統(tǒng)在屏幕上顯示不同圖像。

　　二、設(shè)計原理

　　1、VGA 簡要介紹顯示繪圖陣列（ video graphic array，VGA ）接口是LCD 液晶顯示設(shè)備的標準接口，大多應(yīng)用在顯示器與顯卡之間， 同時還可以用在等離子電視輸入圖像的模數(shù)轉(zhuǎn)換上。VGA 顯示輸出RGB 三原色信號， RGB 色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標準， 是通過對紅（R）、綠（G）、藍（B）三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色，目前在圖像顯示領(lǐng)域中應(yīng)用非常廣泛。
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　　2、VGA 的顯示特點

　?。?）掃描格式繁多，分辨率從320×200一直延伸到1280×102，行頻15.8~70Hz，場頻50~100Hz。常見的行頻有31.4Hz，37.8Hz，57.9Hz，62.5Hz 等，常見場頻有50Hz，60Hz，70Hz，100Hz，16700K 之分。

　?。?）顯示器的顯示方式有兩種： A/N 顯示方式和APA 顯示方式，即文本顯示方式和圖形顯示方式。A/N 方式已淘汰不用， 目前微機都采用APA 圖形方式。（3）VGA 接口為顯示器提供兩類信號， 一類是數(shù)據(jù)信號，一類是控制信號。數(shù)據(jù)信號包括紅（ Red）、綠（ Green）、藍（ Blue）信號，簡稱RGB 信號，控制信號包括水平同步信號和垂直同步信號。輸出不同分辨率時， 水平同步信號和垂直同步信號的頻率也不相同。

　　3、VGA 顯示原理

　　常見的彩色顯示器一般由CRT（陰極射線管）構(gòu)成，彩色是由R（紅）、G（綠）、B（藍）三種基色組成。顯示是采用逐行掃描的方式，陰極射線槍發(fā)出的電子束打在涂有熒光粉的熒光屏上，產(chǎn)生RGB 三色基，最后合成一個彩色圖像。從熒幕的左上方開始自左向右掃描， 每掃完一行圖像電子束回到下一行的最左端， 每行結(jié)束后電子槍回掃的過程中進行消隱。然后重新開始行掃描， 消隱，直到掃到熒幕的右下方， 電子束回到熒幕的左上方重新開始新的圖像掃描， 并且在回到熒幕左上方的過程中進行消隱。在消隱過程中不發(fā)射電子束。每一行掃描結(jié)束時， 用HS（行同步）信號進行同步；掃描完所有的行后用VS （場同步）信號進行同步。它的行場掃描時序示意圖如圖1 所示。

　　現(xiàn)以正極性為例，說明CRT 的工作過程： R、G、B 為正極性信號，即高電平有效。當VS=0，HS=0 時，CRT 顯示的內(nèi)容為亮的過程，即正向掃描過程約為26us。當一行掃描完畢， 行同步HS=1，約需6us，期間，CRT 掃描產(chǎn)生消隱，電子束回到CRT 的左邊下一行的起始位置（X=0，Y=1 ）；當掃描完480 行后，CRT的場同步VS=1，產(chǎn)生場同步是掃描線回到CRT 的第一行第一列（ C=0，Y=0 處，約為兩個行周期）。HS 和VS 的時序圖。T1 為行同步消隱（約為6us）；T2 為行顯示時間（約為26us），T3 為場同步消隱（兩行周期） ；T4 為場顯示時間（ 480行周期）。