VGA显示接口设计..

四川师范大学成都学院电路与电子技术课程设计VGA显示接口设计学生姓名秦谌磊学号2012101315所在学院通信工程学院专业名称通信工程班级2012级移动通信2班指导教师胡迎刚成绩四川师范大学成都学院二○一四年十二月课程设计任务书VGA显示接口设计内容摘要：本文利用现场可编程逻辑器件FPGA产生VGA时序信号和彩条图像信号,并将其作为信号源,应用于彩色等离子显示器的电路开发,方便彩色等离子显示器驱动控制电路的调试。

FPGA芯片具有可靠性高、编程灵活、体积小等优点，实验经过软硬件调试，最终在显示器上显示彩条正确图像。

利用此原理，可以设计更多的彩色图像，且可将采集的图像进行实时显示，将此作为信号源，应用于显示器电路的开发或某些嵌入式系统中，进行视频设备的调试与性能分析或系统中信号处理模块的调试与性能分析等。

关键词：FPGA VGA 显示接口VGA Interface of display of design Abstract：VGA-timing signals and color strip image were obtained by using FPGA. The signals were used as sources when developing the circuits of color plasma display panel, and it took great convenience to the debugging of the driving and controlling circuit of color plasma display panel. The FPGA chip has the advantages of high reliability, small volume, flexible programming, just because of this, the test could achieve the desired results, display screen displays color bar signals. According to this principle, we can design color image more, and make the image real-time display, such as the signal source, used in display circuit development or some embedded systems, video equipment debugging and performance analysis of the system signal processing module debugging and performance analysis.Keywords：FPGA VGA Interface of display目录前言 (1)1 VGA接口概述 (1)1.1 VGA接口 (1)1.2 VGA显示 (2)1.3 VGA信号时序 (3)1.4 VGA图形编码 (4)2 EDA概述 (5)2.1 EDA技术及其发展 (5)2.2 EDA技术开发流程 (6)2.3 Quartus II软件简介 (6)2.4硬件描述语言VHDL (7)2.5 现场可编程逻辑门阵列FPGA (7)3 设计方案 (8)3.1 总体设计框架图 (8)3.2 主模块设计 (9)3.2.1 分频模块 (9)3.2.2 VGA彩条信号产生模块 (9)4 设计实现 (10)4.1 新建工程项目 (10)4.2 选择芯片 (10)4.3 使用硬件描述语言编程 (11)4.4 锁定引脚 (11)4.5 下载 (11)5 仿真结果 (12)5.1 仿真波形 (12)5.2 下载调试 (12)6 总结 (13)附录 (14)参考文献 (17)VGA显示接口设计前言VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS／2机一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。

VGA接口详解VGA（Video Graphics Array）接口是一种常见的视频连接标准，用于连接显示器和计算机或其他设备。

本文将对VGA接口的功能和使用进行详细解释。

1. 接口定义VGA接口是一种模拟视频接口，采用15个针脚的D-sub连接器。

它可以传输红、绿、蓝三个基色的模拟信号，以及水平和垂直同步信号。

VGA接口支持不同的分辨率和刷新率，通常用于连接显示器。

2. 信号传输VGA接口通过RGB模拟信号传输视频图像。

红、绿、蓝三个基色分别使用相应的针脚传输。

水平和垂直同步信号用于控制图像的位置和刷新。

通过调整这些信号的电压和频率，可以实现不同的分辨率和刷新率。

3. 分辨率和刷新率VGA接口支持多种分辨率和刷新率的设置，以满足不同应用的需求。

常见的分辨率包括640x480、800x600、1024x768等。

刷新率是指每秒刷新图像的次数，常见的刷新率有60Hz和75Hz等。

4. 显示模式VGA接口支持两种显示模式：模拟模式和VESA模式。

模拟模式是VGA接口最早的版本，该模式下可以使用16种颜色和低分辨率。

VESA模式是后来引入的标准模式，支持更高的分辨率和更多的颜色选项。

5. 使用注意事项在使用VGA接口时，需要注意以下几点：- 确保连接器插入正确，避免接触不良或插入错误针脚。

- 不要在连接时过度扭曲线缆，以免损坏信号传输。

- 根据显示器和计算机的兼容性，选择适当的分辨率和刷新率。

- 如果出现图像模糊、颜色失真或无法显示等问题，可以尝试调整分辨率和刷新率。

VGA接口作为一种传统的视频连接标准，仍然被广泛应用于许多设备和场景中。

通过了解其原理和使用注意事项，我们可以更好地使用和维护VGA接口设备。

VGA模拟输入接口电路的工作过程如下：由显示器VGA接口1、2、3脚接收到的R、G、B信号，经双向二极管D12、D11、D10限幅，R31、R30、R29三个电阻进行阻抗匹配，由C7、C10、C14耦合到主控芯片U4（CM5 126）进行A／D转换等处理（该机A／D转换电路集成在主控芯片中）。

由显示器VGA接口13脚接收到的行同步信号（HSYNC），经稳压管ZD9（5.6V）限幅，送到反相器U3（74LCX14）的5脚，经反相后，从U3的6脚输出，送到主控芯片U4（GM5126）内部的同步处理电路进行处理。

由显示器VGA接口14脚接收到的场同步信号（YSYNC），经稳压管ZD8（5.6V）限幅，送到反相器U3（74LCX14）的⒈脚，经反相后，从U3的2脚输出，送到主控芯片U4（CM5126）内部的同步处理电路进行处理。

因液晶显示器须和主机通信，显示器作为外部设各，须提供身份识别信号供主机检测识别，因此，电路中设置了DDC存储器U2（M24C02WMN6）。

在DDC存储器U2中，存储了有关显示器的基本信息（如厂商、型号、显示模式配置等），U2通过5脚（DDC串行数据）、6脚（DDC串行时钟）与计算机主机进行通信，完成液晶显示器的身份识别，只有识别显示器后，两者才能同步、协调、稳定的工作。

图1 AOC LM729液晶显示器输入接口电路从图1中可以看出，由于存储器U2的8脚供电端由电脑主机输出的VGA_5V（由计算机主机产生，通过VGA接口的9脚送到显示器）和显示器电源产生的＋5V电压共同供电，因此，即使显示器不开机，存储器也可工作（不开机时由VGA_5V供电），以方便计算机主机随机读取DDC存储器中的信息。

DDC和PLC区别是： DDC----直接数字控制器；直接数字控制；数字下变频。

PLC----可编程控制器；可编程序控制器。

通常称为DDC控制器。

DDC系统的组成通常包括中央控制设备(集中控制电脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等)、现场DDC控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。

VGA输出接口电路设计VGA（Video Graphics Array）是一种用于显示图像的视频输出接口。

它最初由IBM在1987年开发，后来成为广泛应用于电脑显示器的标准接口。

VGA接口电路设计的目标是将计算机的图像信号转换为适合显示器显示的模拟视频信号。

VGA接口电路设计可以分为三个关键部分：图像信号生成、VGA接口和输出电路。

首先是图像信号生成部分。

一个图像信号可以分为红色（R）、绿色（G）和蓝色（B）三个分量。

在图像信号生成电路中，我们可以使用数字到模拟（D/A）转换器将计算机的数字图像信号转换为模拟电压信号。

这可以通过将图像信号分为8位，每个位表示一个灰度级别来实现。

通过调整每个分量的电压大小，可以调整显示器上的颜色和亮度。

其次是VGA接口部分。

VGA接口通常由15个引脚组成。

其中包括3个色彩分量的模拟信号（红色、绿色和蓝色），以及5个同步信号（水平同步、垂直同步和三个保留位）。

在VGA接口电路设计中，我们可以使用幅度调制（amplitude modulation）技术来调整模拟信号的振幅和频率，以保证与显示器的兼容性。

最后是输出电路部分。

输出电路负责将模拟信号转换为适合显示器显示的电压和电流。

这包括通过电流源、电平转换器和电压锁定放大器来调整输出电压的振幅和频率，以及通过电阻和电容网络来滤除信号中的噪声和杂散成分。

VGA接口电路设计中需要考虑的一些关键因素包括信号的互模扰频、时序控制和电源噪声。

为了避免信号之间的互模干扰，可以采用适当的阻抗匹配和线路布线技术。

同时，正确的时序控制有助于确保图像信号在正确的时间被发送到显示器。

电源噪声可能会影响图像质量，因此应该采取适当的隔离和过滤措施。

总结起来，VGA输出接口电路设计是将数字图像信号转换为模拟视频信号的过程。

通过适当的图像信号生成、VGA接口和输出电路设计，可以确保可靠和高质量的图像显示。

VGA接口定义连接方法VGA（Video Graphics Array）接口是一种用于连接显示器和计算机的视频接口。

它由IBM在1987年开发，是一种模拟视频接口技术。

VGA接口最初设计用于IBM的PS/2系列计算机，但后来被广泛应用于各种个人电脑和显示器设备中。

它在20世纪80年代及90年代是主要的显示接口标准，直到后来被数字接口（如DVI、HDMI和DisplayPort）取代。

1. 红色（Red）、2. 绿色（Green）、3. 蓝色（Blue）这三个针脚分别是红色、绿色和蓝色信号的输出端口。

通过将这三个颜色的不同亮度和色彩组合，VGA接口能够传输高质量的彩色视频信号。

4. 接地（Ground）这些针脚负责将信号地连接到计算机和显示器的地线上，以确保信号的准确传输和屏蔽。

5.屏蔽这个针脚是用于屏蔽电磁干扰的屏蔽线。

它负责将屏蔽信号连接到显示器的金属外壳上，以减少外界干扰对视频信号的影响。

6. 接地（Ground）这个针脚负责将显示器的地线与计算机的地线连接起来。

7. 水平同步（Horizontal Sync）这个针脚负责传输显示器上显示的每行数据的时钟信号。

它将显示器分辨率、刷新率和图像的水平同步信号传输给计算机，帮助计算机确定如何在屏幕上显示图像。

8. 垂直同步（Vertical Sync）这个针脚负责传输显示器上显示的每个帧的时钟信号。

与水平同步相似，垂直同步信号通过这个针脚传输给计算机，帮助计算机确定如何在屏幕上显示图像。

9-15.未使用这些针脚在VGA接口标准中未定义使用，可以用于其他用途。

由于VGA接口是一种模拟接口，其传输距离较短，最大分辨率和刷新率受到限制。

常见的VGA分辨率包括640x480、800x600和1024x768等，而刷新率一般为60Hz。

要连接VGA接口，首先需要确定计算机和显示器都有VGA接口的支持。

然后，只需将显示器的VGA输入端口插入计算机显卡上的VGA输出端口，并确保插头和插口紧密连接。

VGA显示器控制电路论文前言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，不仅能够大大的降低成本，还可以满足生产实践中不断变化的用户需要，产品升级换代方便迅速。

在本设计中采用Altera公司的EDA软件工具Quartus II,并以Cyclone II 系列的FPGA的器件作为主实现硬件平台的设计。

一、FPGA的原理FPGA 是Filed Progranmmable Gate Array的缩写，即现场可编程逻辑阵列。

FPGA是在CPLD的基础上发展起来的新型高性能可编程逻辑器件它一般采用SRAM工艺，也有一些专用器件采用Flash工艺或反熔丝（Anti_Fuse）工艺等。

FPGA的集成度很高，其器件密度从数万系统门到数千万系统门不等，可以完成极其复杂的时序与组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。

FPGA的基本组成部分有可编程输入/输出单元，基本可编程逻辑单元、嵌入式块RAM、丰富的布线资源、底层嵌入功能单元、内嵌专用硬核等。

FPGA 的主要器件供应商有Xilinx、 Altera、 Lattice、 Actel和 Atmel 等。

二、 VGA转换接口的简单描述本设计另外自制VGA接口电路。

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，其引出线的共含5个信号：G,R,B（三基色信号），HS（行同步信号），VS（场同步信号）。

在五个信号时序驱动时，VGA显示器要严格遵循“VGA工业标准”，即640Hz×480 Hz×60Hz模式。

下图（1）为VGA显示控制器控制CRT显示器VGA（Video Graphic Array）接口，即视频图形阵列，也叫做D-Sub接口，是15针的梯形插头，分3排，每排5个，传输模拟信号。

VGA接口设计原理
VGA（Video Graphics Array）接口是一种用于连接计算机和显示器
的视频接口标准。

通过VGA接口，计算机可以将图像或视频信号传输到显
示器上显示。

本文将详细介绍VGA接口的设计原理。

1.信号传输方式：
2.信号电平：
3.分辨率：
4.刷新率：
5.信号线：
6.接口类型：
7.触摸屏功能：
除了基本的图像和视频传输功能外，VGA接口还可以支持触摸屏功能。

通过将触摸屏控制器与计算机和显示器连接，可以实现触摸屏的操作。

8.插拔灯：
9.各种规范：
VGA接口的设计原理并非一成不变，根据不同的应用需求和技术发展，出现了许多不同的VGA规范。

例如，VESA（Video Electronics
Standards Association）制定了DDC（Display Data Channel）规范，
用于计算机和显示器之间的通信和控制。

总之，VGA接口作为一种常见的视频接口标准，设计原理包括信号传输方式、信号电平、分辨率和刷新率等方面。

它通过模拟信号传输实现计算机图像或视频的显示，并使用针数较多的D-sub 15针接口进行连接。

随着技术的不断发展，VGA接口的功能也在不断扩展和改进，以满足用户的不同需求。

VGA视频接⼝及显⽰规范液晶显⽰器VGA视频接⼝及显⽰规范1、范围本部分规定了液晶显⽰器接收设备中视频VGA信号外部接⼝互连的电⽓特性标称值和机械配接要求。

本部分适⽤于液晶显⽰器接收设备间标准接⼝VGA模拟视频信号的连接。

2: 引⽤相关规范:《Video Electronics Standards Association》3.术语及定义R\G\B 三基⾊视频信号H- Sync ⾏同步信号V- Sync 场同步信号DDC 数据显⽰通道EDID 外部显⽰设备标识数据4:接⼝电⽓特性技术要求4.1 接⼝定义接点编号接点的分配配接值1 Pin 1 R Red input 0 ~ 0.7Vpp Positive2 Pin 2G Green input 0 ~ 0.7Vpp Positive3 Pin 3 B Blue input 0 ~ 0.7Vpp Positive4 Pin 4GND Ground5 Pin 5GND Ground6 Pin 6 Red Ground Negative7 Pin 7 Green Ground Negative8 Pin 8 Blue Ground Negative9 Pin9 +5VDC10 Pin10 Detect Sync.GND11 Pin11 GND Ground12 Pin12 SDA DDC Serial Data TTL-Level13 Pin13 H sync TTL-Level14 Pin14 V sync TTL-Level15 Pin15 SCL DDC Serial Clock TTL-Level 4.2 电⽓性能要求电⽓参数性能要求R、G、B input Range 0.0 - 0.7 Vp-p +/-5% 输⼊阻抗匹配75 ohm +/-5% VGA Detect Low￡ 0.7VVGA +5V 4.75V￡ VGA_5V￡5.25VSCL、SDA TTL电平Low ￡ 0.8V 2.4￡ High￡ 5VH sync、V sync TTL电平Low ￡ 0.8V 2.4￡ High￡ 5VHorizontal ：30 to 94 KHz +/- 1KH ⾏、场频率锁定范围Vertical ：56 to 75 Hz +/-0.5Hz 最⼤像素clock 202MHz本范围性能标准均符合VESA 标准及增强型数据显⽰通道标准5: TTL Input(SYNC-SIGNALS) TTL 电⽓特性要求如下图所⽰：6: 物理结构尺⼨图当六⾓螺丝卯合拧下时，氧化盖与座⼦连为⼀体7: DDC及EDID6.1．DDC: Display Data Channel (数据显⽰通道)----指主机与显⽰设备的通讯⽅式。

VGA接口详细接线图VGA接口定义管脚定义1红基色red2 绿基色green3 蓝基色blue4 地址码ID Bit5 自测试( 各家定义不同)6 红地7 绿地8 蓝地9 保留( 各家定义不同)10 数字地11 地址码12 地址码13 行同步14 场同步15 地址码( 各家定义不同)计算机D15的焊接方法选择3+4 计算机视频线的传统焊法为：（注意D15 接头一定选用金属外壳）3+4 线D15红线的芯线脚 1红线的屏蔽线脚 6绿线的芯线脚 2绿线的屏蔽线脚7蓝线的芯线脚 3蓝线的屏蔽线脚8黑线脚10棕线脚11黄线脚13白线脚14外层屏蔽D15 端壳压接还有一种非常适用的焊接方法：就是在D15 两端的5~10 脚焊接在一起做公共地，红、绿、蓝的屏蔽线绞在一起接到公共地上； 1 、 2 、 3 脚接红、绿、蓝的芯线；13 接黄线；14 接白线；外层屏蔽压接到D15 端壳。

宏控中控系统投影机输出口（VGA)选择3+4 计算机视频线的传统焊法为：（注意D15 接头一定选用金属外壳）5 线D15红基色red (R) 脚 1绿基色green(G) 脚 2蓝基色blue(B) 脚 3行同步(H) 脚13场同步(V) 脚14地线D15 端壳压接RGB接口专业的显示设备除了有D15 接口外，还有rgbhv 的BNC 接口。

RGB的焊接方法非常简单一一即可，注意选用75 欧的BNC 头。

D15转RGBHV连接RBGHV D15红线的芯线脚 1红线的屏蔽线脚 6绿线的芯线脚 2绿线的屏蔽线脚7蓝线的芯线脚 3蓝线的屏蔽线脚8黑线的芯线脚13黑线的屏蔽线脚10黄线的芯线脚14黄线的屏蔽线脚11D15 端壳与10 、6 、7 、8 连接起来形成共地VGA接口定义管脚定义1红基色 red2 绿基色 green3 蓝基色 blue4 地址码 ID Bit5 自测试 ( 各家定义不同 )6 红地7 绿地8 蓝地9 保留 ( 各家定义不同 )10 数字地11 地址码12 地址码13 行同步14 场同步15 地址码 ( 各家定义不同 )计算机D15的焊接方法选择 3+4 计算机视频线的传统焊法为：（注意 D15 接头一定选用金属外壳）3+4 线 D15红线的芯线脚 1红线的屏蔽线脚 6绿线的芯线脚 2绿线的屏蔽线脚 7蓝线的芯线脚 3蓝线的屏蔽线脚 8黑线脚 10棕线脚 11黄线脚 13白线脚 14外层屏蔽 D15 端壳压接还有一种非常适用的焊接方法：就是在 D15 两端的 5~10 脚焊接在一起做公共地，红、绿、蓝的屏蔽线绞在一起接到公共地上； 1 、 2 、 3 脚接红、绿、蓝的芯线； 13 接黄线； 14 接白线；外层屏蔽压接到 D15 端壳。