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基于FPGA/CPLD的VGA显示系统设计和数据的存储。
用FPGA 对图像进行存储和整理，并产生驱动电路需要的各种控制波形由视频控制器对颜色缓冲器进行扫描，其中视频控制器可以读取像素颜色，用这些颜色来控制输出设备的亮度。
VGA 时序发生器模块产生显示器所需的时序，这是完成设计的关键，时序稍有偏差，显示必然不正常，甚至会损坏彩色显示器。
3、VGA 时序分析显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束在CRT(阴极射线管)屏幕上从左到右(受水平同步信号HSYNC 控制)、从上到下(受垂直同步信号VSYNC 控制)做有规律的移动。
光栅扫描又分逐行扫描和隔行扫描。
隔行扫描指电子束在扫描时每隔一行扫一线，完成一屏后再返回来扫描剩下的线，与电视机的原理一样。
隔行扫描的显示器扫描闪烁的比较厉害，会让使用者的眼睛疲劳。
目前微机所用显示器几乎都是逐行扫描。
逐行扫描是指扫描从屏幕左上角一点开始，从左向右逐点进行扫描，每扫描完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行行同步;当扫描完所有行，形成一帧时，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行行场消隐，开始下一帧的扫描。
完成一行扫描所需时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率;完成一帧(整屏)扫描所需的时间称为垂直扫描时间，其倒数为垂直扫描频率，又称刷新频率，即刷新一屏的频率。
常见的有60Hz、75Hz 等。
VGA 显示器要正确显示图像关键还是如何实现VGA 时序。
视频电子标准协会( VESA, Video Electronics Standards Association)对显示器时序进行了规范。
VGA 的标准参考显示时序如图2、图 3 所示。
行时序和场时序都需要产。
页眉内容课程设计开课学期：第六学期课程名称：FPGA课程设计学院：专业：班级：学号：姓名：任课教师：2015 年7 月20日基于FPGA的VGA显示控制器设计一、设计方案1.设计的主要内容此设计要求实现某一分辨率下（如640*480@60Hz）的VGA显示驱动，能简单显示彩条和图像等。
能够熟悉VGA接口协议、工作时序及VGA工作原理，并计算出合适的时序，对原始时钟进行分频处理以获取符合时序要求的各率，此外须要显示的图像等可存储于外部存储器，运行时，从外部存储器读取显示数据。
将图像控制模块分为这样几部分；二分频电路、地址发生器、VGA时序控制模块、图像数据存储器读出模块.如图1-1所示:图1-1VGA显示控制系统框图2.设计原理显示控制器是一个较大的数字系统，采用模块化设计原则、借鉴自顶向下的程序设计思想，进行功能分离并按层次设计。
利用VHDL硬件描述语言对每个功能模块进行描述，并逐一对每个功能模块进行编译仿真，使顶层VGA显示控制器的模块实体仿真综合得以顺利通过。
其中二分频把50MHZ实在频率分成25Mhz并提供给其它模块作为时钟；VGA时序控制模块用于产生640X480显示范围，并控制显示范围和消隐范围以及产生水平同步时序信号HS和垂直同步时序信号VS的值；存储器读出模块提供给SRAM地址并按地址读出八位数据（灰度值Y），然后得到R、G、B的值（若Y>中间值，则R=G=B=1;否则R=G=B=0），并把R、G、B的值通过VGA接口传送给VRT显示器[9]。
地址发生器接收所要显示的数据读取控制信号，产生与图像数据ROM模块对应得地址，根据VGA显示的像素分布，确定读取对应数据的地址，由于所显示的图形每行需256个像素，而ROM 中每个地址存储的数据时64位，故每4个地址取出的数据用于一行的显示。
VGA显示控制模块：主要分为时序信号和数据颜色的控制，imgrom模块即图像数据ROM模块，在这一模块中需要解决的是图像数据BMP位图文件的来源及转换成HEX文件，利用Image2lcd 对本次设计图片处理得到BMP文件，最终在QuartusII得到HEX文件，在已设置LPM_ROM 进行加载图像数据。
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。
电子线路测试与实验报告基于FPGA的VGA显示实验姓名：专业班级：光电1208学号：U2012一、实验要求功能要求：利用Basys2实验板实现图片在VGA接口显示器上的显示。
基本要求：1）实现240*160以上像素的图片在VGA接口显示器上的显示；2）利用算法实现特定图片在VGA接口显示器上的放大、缩小旋转及其他动作的自动变换。
二、实验具体目标1.首先实现特定图片在显示器上的显示；2.图片自动旋转90度；3.实现图片的放大与缩小，同样通过一个按键实现；4.添加复位键，按下复位键后图片返回最初的状态。
三、实验原理1.VGA的显示原理在基于FPGA的VGA控制中，只需考虑行同步信号（HS），场同步信号（VS），以及红绿蓝三基色（R、G、B)这五个信号，即可实现对VGA显示的控制。
2.对图片的旋转与缩放操作对图片的旋转操作在本质上是对IP核ROM的输入地址addr进行变换的过程。
在这里，假定显示的坐标分别为x_vdn以及y_vdn，由于图片是160*40的，在正常的显示时，addr与x_vdn以及y_vdn的对应关系应该为：addr=x_vdn+y_vdn*160即依次取像素点，图片正常显示。
要把图片顺时针旋转90度，那么相当于显示的图片是40*160的，重新考虑addr与两个坐标之间映射关系。
容易得到，此时：addr=(39-x_vdn)*160+y_vd对图片的缩放操作对图片的缩放操作则只考虑以下两种变化，即放大一倍，此时图片的大小为320*80；缩小一倍，此时图片的大小为80*20。
对于图片的放大一倍，则要考虑不同的像素点对显示信号的共用（在这里即为m信号）。
由通常的规则，按照顺序，构成一个正方形的每四个相邻的像素点共用一个m信号。
同时，在这里对x_vdn以及y_vdn的最后一位判断，并且形成不同的映射规则。
具体的映射规则在源代码中给出。
对于图片的缩小，则相对简单的多。
此时的映射关系为：addr=y_vdn*320+x_vdn*2;3．工程结构与解读如图，下图为系统的结构框图。
基于FPGA进行VGA控制器设置实现显示器条纹显示实验目的与要求:VGA控制器设计实现显示器条纹显示要求:通过FPGA板的VGA接口在显示器上显示一幅640*480由六条不同颜色的条纹组成的图像。
实验内容:VGA简介VGA彩色显示器，彩色是由R、G、B(红、绿、蓝)三基色组成，CRT用逐行扫描方式实现图像显示，由VGA控制模块产生的水平同步信号(HS)和垂直同步信号(VS)控制阴极射线枪产生的电子束，打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生R、G、B三基色，合成一个彩色像素。
扫描从屏幕的左上方开始，由左至右，由上到下，逐行进行扫描，每扫完一行，电子束回到屏幕下一行的起始位置，在回扫期间，CRT对电子束进行消隐，每行结束是用行同步信号HS进行行同步;扫描完所有行，再由场同步信号VS进行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，预备下一场的扫描。
显示需要R，G，B，Hsync(行同步)，Vsync(帧同步)五个信号输出到显示器，本设计按照VGA工业标准输出640*480@60Hz.对应的时序如下:图1 VGA接口信号基本时序图图2 FPGA板上的VGA接口图3 VGA(640*480@60Hz)时序图VGA显示的设计模块为:hsclkvsVGA显示模r块grst_nb说明:设计中FPGA板的VGA接口将R，G，B分别设为定义为2位，3位，3位，例如显示红色RGB可以输出为11000000,绿色输出为00111000，蓝色输出为00000111.表1 25MHz 640*480@60Hz模式下VGA的时序规格说明1. 像素时钟配置为25Mhz。
2. 编写代码时，需要用到的常数参考表一。
3. 输出到显示器上的条纹为从上到下依次为R G B R G B,640*80,。
4. 本实验使用FPGA板:Sparant3EXC3S500E,建project时，需要选择板的型号,。
实验方法、步骤:1、基本设计思想如下图所示:分为这四个模块，产生Hsync(行同步)，Vsync(帧同步)以及RGB色彩的输出。
基于FPGA的VGA图像显示控制器设计第1页一．实验简介本实验介绍了一种利用可编程逻辑器件实现VGA图像显示控制的方法，阐述了VGA 图像显示控制器中VGA显像的基本原理以及功能演示，利用可编程器件FPGA设计VGA 图像显示控制的VHDL设计方案，并在Altera公司的QuartusII软件环境下完成VGA 模块的设计。
而且给出了VGA模块的设计思路和顶层逻辑框图。
最终实现VGA图像显示控制器，VGA图像控制器是一个较大的数字系统，传统的图像显示的方法是在图像数据传输到计算机，并通过显示屏显示出在传输过程中，将图像数据的CPU需要不断的信号控制，所以造成CPU的资源浪费，系统还需要依靠计算机，从而减少了系统的灵活性。
FPGA芯片和EDA设计方法的使用，可根据用户的需求，为设计提供了有针对性的VGA显示控制器，不需要依靠计算机，它可以大大降低成本，并可以满足生产实践中不断改变的需要，产品的升级换代和方便迅速。
二．任务要求2.1课题要求设计一个VGA 图像显示控制器。
1.显示模式为640×480×60Hz 模式；2.用拨码开关控制R、G、B（每个2 位），使显示器可以显示64 种纯色；3.在显示器上显示横向彩条信号（至少6 种颜色）；4.在显示器上显示纵向彩条信号（至少8 种颜色）；5.在显示器上显示自行设定的图形、图像等。
2.2设计目标根据课题要求，实验中将目标进行了细化，叙述如下：1.设定4种显示模式：横彩模式、纵彩模式、纯色模式、用户模式；第2页2.拨码开关最低两位SW1～SW0控制4种模式的切换；3.拨码开关高6位SW7～SW2每两位分别控制RGB显示64种纯色；4.横向和纵向彩条均设置为8种内置的颜色；5.用户模式中分3种子模式：1)子模式1是沿固定轨迹运动模式，固定图形沿水平方向运动，行运动到边界后折回到下一行继续水平运动；2)子模式2是反弹球模式，固定图形在矩形屏幕做内直线运动，到边界后沿反射角方向反弹，周而复始；3)子模式3是受控运动模式，使用上下左右4个按键控制固定图形在屏幕内的运动方向；4)子模式间的切换由一个单独的按键进行控制，按键按下后顺序切换子模式。
基于FPGA的VGA接口设计摘要VGA（Video Graphics Array视频图形阵列）是一种标准的显示接口。
伴随着嵌入式系统的迅速发展，尤其是高速图像处理的发展，对可以将实时图像处理进行显示有了更多的需求。
VGA广泛应用于机场、车站等公共场所的广告宣传和文字提示。
本文基于Altera公司的Cyclone II系列FPGA（现场可编程门阵列）、依据VGA接口时序采用Verilog HDL语言设计了VGA显示模块，并验证了设计结果。
通过采用FPGA设计VGA 接口使系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点。
关键词：FPGA，VGA接口，VerilogDesign of VGA Interface Based on FPGAABSTRACTAs a standard display interface, VGA has been widely used. As the fast development of embedded system, especially the development of high speed image processing, there are more and more need in displaying the result of the process in real time. VGA is widely used in airports, railway stations and other public places advertising and text prompts .The design of VGA display interface and control module is introduced in this paper which based on Altera's Cyclone II series FPGA, according to the principle of VGA display, an interface of VGA with the Verilog HDL is designed. VGA Interface through the use of FPGA design the system with low cost, simple structure, flexible application advantages.KEY WORDS:FPGA，VGA Interface ,Verilog目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 概述 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 发展趋势 (2)1.3 研究方法和手段 (3)1.4 研究预期成果 (4)2 硬件电路设计 (5)2.1 系统整体结构框架 (5)2.1.1 系统硬件结构 (5)2.1.2 系统拓展硬件结构 (5)2.2 总体设计原理图 (6)2.3 主控制器固件模块 (7)2.3.1 DE2开发板介绍 (7)2.3.2 Cyclone Ⅱ系列芯片介绍 (8)2.3.3 外部时钟 (9)2.4电源模块 (10)2.5 D/A转换电路模块 (10)2.5.1 ADV7132视频D/A转换器 (10)2.6 VGA显示模块 (12)2.6.1 VGA接口 (12)2.6.2 VGA常用模式 (13)2.6.3 VGA工作原理 (13)2.6.4 RGB数据帧的结构 (15)3 固件代码设计 (16)3.1. Quartus Ⅱ及Verilog语言介绍 (16)3.1.1 Quartus Ⅱ软件介绍 (16)3.1.2 Verilog HDL语言介绍 (17)3.2 VGA代码设计 (17)3.2.1 VGA的显示时序程序 (18)3.2.2 时钟、频率程序 (21)3.2.3 SRAM程序 (22)IV3.2.4 汉字显示程序 (24)3.2.5 RGB控制液晶颜色显示程序 (25)4 代码调试 (26)4.1 编译仿真 (26)4.2 配置加载 (27)4.2.1 引脚配置 (27)4.2.2 文件加载 (27)4.3 显示图像 (28)4.3.1 使用DE2控制面板显示图像 (28)4.2 显示结果 (32)总结 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录固件代码 (38)基于FPGA的VGA接口设计 11概述1.1选题背景自1985年Xilinx公司推出第一片现场可编程器件（FPGA）至今，FPGA历史已经经历了几十年的发展历史。
题目基于FPGA的VGA图像汉字显示及PS/2键盘控制设计与应用1．方案设计及工作原理1.1 VGA模块方案设计采用模块化设计方法，我们对VGA 图形控制器按功能进行层次划分。
本设计的VGA控制器主要由以下模块组成：VGA 时序控制模块、ROM 内存地址控制模块、ROM内存模块、按键扫描控制模块。
如图 1 所示。
图1.方案模块框图1.2工作原理VGA时序控制模块ROM内存地址控制模块ROM 按键扫描控制模块50MHz 5Hz addr data 首坐标xx、yy VGA 接口RGB HS、VS D/A CRT 根据VGA的显示协议，可以选择不同的显示分辨率。
本设计选择的是800*600的分辨率。
根据相应协议，在“VGA时序控制模块”对行扫描信号HS和场扫描信号VS进行相应的时序控制（具体控制详细信息见“VGA驱动原理”资料文档）。
“ROM内存地址控制模块”根据“按键扫描控制模块”获得的图片显示首坐标xx、yy信息和“VGA时序控制模块”传送过来的ht(列计数器值)、vt(行计数器值)及相关控制信号计算出正确的内存地址，从rom中取出所需要的像素点的三基色数据。
1.3 PS/2接口电路的工作原理PS/2协议和接口最初是IBM公司开发并推广使用的一种应用于键盘/鼠标的协议和接口，PS/2键盘按键接口是6芯的插头与PC机的键盘相连接，插头、插座定义如图所示。
键盘/鼠标接口的数据线和时钟线采用集电极开路结构，平时都是高电平当这些设备等待发送数据时，它首先检查clock是否为高。
如果为低，则认为PC抑制了通讯，此时它缓冲数据直到获得总线的控制权。
如果clock为高电平，设备则开始向PC发送数据。
一般都是由ps2设备产生时钟信号。
发送按帧格式。
数据位在clock为高电平时准备好，在clock下降沿被PC读入。
图3所示是按下Q 键的时序图“Q”键的扫描码从键盘发送到计算机（通道A是时钟信号，通道B 是数据信号）。
`timescale 1ns / 1ps/////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////// Company:// Engineer://// Create Date:// Design Name:// Module Name:// Project Name:// Target Device:// Tool versions:// Description://// Dependencies://// Revision:// Revision 0.01 ‐ File Created// Additional Comments:///////////////////////////////////////////////////////////////////// /////////////module vga_dis(clk,rst_n,hsync,vsync,vga_r,vga_g,vga_b);input clk; //50MHzinput rst_n; //低电平复位output hsync; //行同步信号output vsync; //场同步信号output vga_r;output vga_g;output vga_b;//‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐reg[10:0] x_cnt; //行坐标reg[9:0] y_cnt; //列坐标always @ (posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n) x_cnt <= 11'd0;else if(x_cnt == 11'd1039) x_cnt <= 11'd0; else x_cnt <= x_cnt+1'b1;always @ (posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n) y_cnt <= 10'd0;else if(y_cnt == 10'd665) y_cnt <= 10'd0;else if(x_cnt == 11'd1039) y_cnt <= y_cnt+1'b1;//‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐wire valid; //有效显示区标志assign valid = (x_cnt >= 11'd187) && (x_cnt < 11'd987)&& (y_cnt >= 10'd31) && (y_cnt < 10'd631);wire[9:0] xpos,ypos; //有效显示区坐标assign xpos = x_cnt‐11'd187;assign ypos = y_cnt‐10'd31;//‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐reg hsync_r,vsync_r; //同步信号产生always @ (posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n) hsync_r <= 1'b1;else if(x_cnt == 11'd0) hsync_r <= 1'b0; //产生hsync信号 else if(x_cnt == 11'd120) hsync_r <= 1'b1;always @ (posedge clk or negedge rst_n)if(!rst_n) vsync_r <= 1'b1;else if(y_cnt == 10'd0) vsync_r <= 1'b0; //产生vsync信号else if(y_cnt == 10'd6) vsync_r <= 1'b1;assign hsync = hsync_r;assign vsync = vsync_r;//‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐//显示一个矩形框wire a_dis,b_dis,c_dis,d_dis; //矩形框显示区域定位assign a_dis = ( (xpos>=200) && (xpos<=220) )&& ( (ypos>=140) && (ypos<=460) );assign b_dis = ( (xpos>=580) && (xpos<=600) )&& ( (ypos>=140) && (ypos<=460) );assign c_dis = ( (xpos>=220) && (xpos<=580) )&& ( (ypos>140) && (ypos<=160) );assign d_dis = ( (xpos>=220) && (xpos<=580) )&& ( (ypos>=440) && (ypos<=460) );//显示一个小矩形wire e_rdy; //矩形的显示有效矩形区域assign e_rdy = ( (xpos>=385) && (xpos<=415) )&& ( (ypos>=285) && (ypos<=315) );//‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐//r,g,b控制液晶屏颜色显示，背景显示蓝色，矩形框显示红蓝色assign vga_r = valid ? e_rdy : 1'b0;assign vga_g = valid ? (a_dis | b_dis | c_dis | d_dis) : 1'b0; assign vga_b = valid ? ~(a_dis | b_dis | c_dis | d_dis) : 1'b0;endmodule。
本科毕业论文（设计）论文题目：基于FPGA的VGA显示设计及仿真实现姓名：XXX学号：XXX班级：XXX年级：XXX专业：通信工程学院：信息工程学院指导教师：XXX完成时间：XXXX 年X月XX 日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。
毕业论文（设计）成果归XXX所有。
特此声明。
作者专业：作者学号：作者签名：年月日基于FPGA的VGA显示设计及仿真实现XXXThe Design and Implementation of the VGA display based on FPGAXXXX 年X月XX 日摘要本文简述了VGA显示的特点和工作原理，重点介绍了采用自顶向下层次化、模块化的设计方法，在FPGA上实现VGA的显示设计。
显示绘图阵列（video graphic array，VGA）接口是LCD液晶显示设备的标准接口，VGA具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。
显示器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。
在FPGA的设计中可以使用很少的资源，就产生VGA各种信号，再加上VHDL语言灵活的描述方法以及与硬件无关的特点，使得使用VHDL语言基于FPGA芯片实现VGA 显示控制成为研究的方向。
本文对基于VHDL的VGA的显示控制进行了研究，并设计了VGA显示器彩条信号发生器。
所做的主要工作为：（1）在设计中采用了自顶向下的层次化、模块化的设计思想，将整个接口划分为多个模块，利用VHDL语言的描述方法进行了各个功能模块的设计，最终完成了VGA显示的系统设计。
（2）运用ISE软件进行仿真。
关键词：VHDL；VGA；ISE；彩条信号AbstractThis paper briefly describes the characteristics and working principle of VGA display, focus on using the top-down hierarchical and modular design method, realization of VGA display design on FPGA.Display graphics array (video graphic array, VGA) interface is a standard interface LCD liquid crystal display device, VGA with high resolution, fast display rate, color rich, etc. Display output because of its large amount of information, the output forms characteristics has become the most commonly used output device design now.In the design of FPGA can use less resources, and produce VGA signals, flexible coupled with VHDL language description method and has nothing to do with the hardware characteristics, make use of VHDL language based on the FPGA chip to realize VGA display control become the direction of research.In this paper, based on VHDL VGA display control is studied, and VGA display color bar signal generator is designed. The main work done as follows:(1)In the design USES the top-down hierarchical, modular design thought, will the whole interface is divided into several modules, use of VHDL language description method for the design of each functional module, finally completed the VGA display system design.(2) Using ISE software simulation.Keywords: VHDL ;VGA; ISE; Color bar signal目录1 概述............................................................................................................ - 1 -1.1 本选题研究的目的及意义......................................................................................... - 1 -1.2 本选题国内外研究状况综述 (2)1.3 本选题研究的主要内容............................................................................................. - 1 -2 VGA显示的理论研究 (4)2.1 VGA显示特点 (4)2.2 VGA显示原理 (4)3 ISE工具概述 ................................................................................................ - 7 -3.1 硬件描述语言............................................................................................................. - 7 -3.2 ISE使用方法............................................................................................................. - 13 -4 VGA显示的设计与仿真............................................................................ - 17 -4.1 模块结构设计........................................................................................................... - 17 -4.2 VHDL代码设计............................................................................... 错误!未定义书签。
本科毕业设计(论文) 论文题目：基于FPGA的SD卡图像的VGA显示摘要基于FPGA的SD卡图像的VGA显示,是利用可编程逻辑器件将图像的数据通过VGA 线实现图像的显示控制的,详细说明了在显示控制器中VGA的基本功能作用和其工作原理。
此次设计是在Xilinx公司的ise 14.7软件环境下，使用 Verilog语言来编写程序模块设计，实现SD卡图像的VGA显示控制设计。
要在最终的电脑显示屏上获得图像显示，需通过开发板上电，先读取SD卡中的图像数据并把它存储在DDR3中，然后再将DDR3的图像数据通过VGA线显示到的屏幕上。
传统的图像显示是将数据传送到计算机上，在显示屏上直接显示。
在此过程中，需要信号不断控制图片的数据，这将很大程度上造成CPU资源的浪费，而且系统也脱离不了计算机，造成显示控制的灵活性降低。
但是伴随可编程逻辑器件（FPGA）技术的发展，设计者采用EDA设计方法便可以实现针对性的VGA显示控制，可以脱离计算机来控制系统，并且能够满足实践生产的需要，大大降低了投入成本，产品的更新换代更加迅速方便，推动了行业的发展。
关键词：可编程逻辑器件；VGA ；显示控制AbstractSD card based on FPGA image of VGA display, is the use of programmable logic devices of the image data through the VGA line image display control, in VGA display controller is described in detail the basic functions and its working principle.In Xilinx ise 14.7 software environment, use Verilog language to write the SD card image of VGA display control design, completed the FPGA modular design.Achieve VGA display control, need to electricity, on the development board to read SD card of the image data and store it in DDR3, then continuously read DDR3 image data through the VGA line show on the screen.The traditional image display is to transfer the data to computer, displayed on the screen, in this process, the image data the CPU needs constant control signal, it will largely wastes the CPU resources, but also from the computer system, which reduces the display control flexibility.But along with the development of the programmable logic device (FPGA) technology, the designers use EDA design method can realize the VGA display of the targeted control, can from computer to control system, and can meet the needs of practical production, greatly reduces the cost, upgrading of products is more convenient quickly, promote the development of the industry.Keywords:Programmable logic devices ; VGA ;display control目录前言 (1)第1章 VGA概述 (2)1.1 VGA显示技术的发展概况 (2)1.2 VGA显示接口 (3)1.3 VGA显示原理 (4)1.4 VGA时序 (5)第2章 FPGA简介及设计流程 (8)2.1 FPGA简介 (8)2.2 FPGA设计流程 (8)2.3 Verilog简介 (111)2.4 Xilinx ise14.7简介 (122)第3章设计方案 (14)3.1 设计的主要内容 (144)3.2 设计原理 (155)第4章系统实现 (16)4.1 VGA显示控制模块 (16)4.2 MIG IP控制器 (19)4.2.1 MIG IP介绍 (19)4.2.2 MIG IP的生成 (21)4.3 Image2Lcd和winhex工具的使用 (256)4.4 SD卡顶层设计模块 (269)4.5 顶层设计 (34)4.6 程序下载和设计结果 (345)4.6.1 IMPACT软件进行程序的烧写 (345)4.6.2 设计结果 (347)第5章结束语 (39)参考文献 (41)致谢 (42)附录 (43)前言随着现代化科技的发展，信息化时代的到来，以计算机为核心的电子信息技术正在迅速的发展，各种各样的电子产品进入大众的视野，人们很大一部分的视觉信息都说是通过各种电子显示产品获得的，所以对电子显示设备的需求也越来越多，在众多因素的影响与要求下，对电子技术的要求也越来越高，某种程度上来讲，也促进了电子显示技术的飞速发展。
——基于FPGA的VGA显示姓名：王青鹏学号：200661175班级：电子0604日期：200910201.实验目的 (3)2.实验要求 (3)3.实验原理 (3)3.1VGA时序信号 (3)3.2VGA显示时序图 (4)3.3关键参数 (5)3.4VGA显示工作过程 (5)3.5整体设计思路及过程 (6)3.6管脚分配及下载 (15)4.实验心得体会 (16)FPGA的VGA显示一．实验目的1.熟悉和掌握时序控制电路的设计方法。
2.了解VGA显示器的工作时序及其控制电路的工作原理。
3.培养分析系统、进行模块设计及独立解决问题的能力。
二．实验要求1.设计VGA显示器的控制电路，使之控制显示器，完成相应的显示功能。
2.使用一个按钮mod（低有效），使VGA显示器在3种（或4种）不同的显示模式间切换。
使用一个按钮reset，将控制器恢复模式00。
模式00：将屏幕均分，从左到右，依次显示八种不同的颜色。
模式01：将屏幕均分，从上到下，依次显示八种不同的颜色。
模式10：将屏幕均分为8*8棋盘格。
模式11：复位模式，屏幕全黑。
3.利用GW48实验开发系统实现设计的编程下载.三．实验原理3.1VGA时序信号H_SYNC：水平同步信号（负脉冲），每个水平扫描周期显示器刷新V_SYNC：垂直同步信号（负脉冲），每个垂直扫描周期显示器刷新一帧；RGB[2..0]：颜色信号，R——红色信号；G——绿色信号；B——蓝色信号。
其对应颜色关系如下表所示。
3.2VGA显示器的时序图垂直刷新循环3.3关键参数1.实验板上的晶振提供全局时钟信号（50MHz），通过分频得到时钟信号clk25M（fclk=25MHz）作为输入时钟。
2.刷新1个像素所需时间Tpixel=1/fclk=40ns；3.刷新一行所需时间Trow=Tpixel*640+guard bands=25.6us+B +C+E=32.2us；4.一个垂直扫描周期内包含480个水平扫描周期，完成一帧的刷新。
基于FPGA的VGA和HDMI视频拼接系统设计摘要随着图像显示技术的快速发展，图像用户界面和人机交互界面正朝着智能化、高速化、大屏幕化方向迈进。
目前图像显示系统多数是采用早期的专用处理芯片，其运算速度和设计灵活性一般都较低。
FPGA 的发展为图像存储与显示系统的高速和高集成度提供了新的方法和解决思路，FPGA 本身拥有着强大的逻辑资源，并利用片外的配置资源和模块化的设计思路，可实现图像存储与显示系统。
论文采用 Altera 公司推出的Cyclone IV FPGA，结合该系列芯片的结构特点，对其功能以及配置方式做了详细的说明，并简要的介绍了系统设计中所涉及的软硬件开发环境和显示原理，重点研究基于 FPGA 的图像信号剪切、存储和显示，系统采用基于FPGA的高速阵列的信号处理模式，提出了一种基于硬件的图像存储与显示的视频拼接显示方法。
该设计以 FPGA 为数字处理的核心，分为图像处理模块、图像存储模块和图像显示模块，通过处理输入的视频信号，把视频剪切成两部分，分别以VGA和HDMI在两个显示器里分别显示，实现了视频的拼接显示功能。
关键字：FPGA VGA HDMI 拼接显示VGA and HDMI video splicing FPGA-based displayABSTRACTAs the image shows the rapid development of technology, graphical user interface and interactive interface is moving intelligent, high-speed, large screen direction. At present, the majority of the image display system is the use of dedicated processing chip early, usually its speed of operation and design flexibility are low.FPGA development for high-speed and highly integrated image storage and display system provides a new approach and solution ideas, FPGA itself has a powerful logic resources and use off-chip resource allocation and modular design ideas can be realized Images storage and display system.Thesis, Altera has introduced Cyclone IV FPGA, combined with the structural characteristics of the chips and their functions as well as a detailed configuration instructions, and a brief description of the system involved in the design of hardware and software development environment and display principle focus Cut image signal based on FPGA, storage and display, the system uses the signal processing FPGA-based high-speed mode arrays, we propose a hardware-based image storage and display method for displaying video splicing.The digital processing designed to FPGA core, divided into an image processing module, an image storage module and an image display module, by processing the input video signal, the video cut into two parts, respectively in the two VGA monitors and HDMI Lane respectively display, to achieve a video mosaic display function.Key words: FPGA VGA HDMI Tiled Display目录1 绪论 ........................................................... 错误！未定义书签。
正文一，VGA时序标准VGA是一种常用的显示输出接口，采用行场扫描控制结合RGB三色合成原理，输出显示信号。
每个VGA接口为15针接口，分三行排布，每行5针。
如图所示：图1.1 VGA接口15针并未全部使用，有效的信号线共5根，即红绿蓝三基色信号线：R,G,B，每线电压从0V到0.71V变化，表示无色到饱和，依据电平高低，显示颜色的饱和程度。
行同步控制信号，Hsync,控制每行扫描像素的有效和失效。
场同步：Vsync,控制场方向，即整个图像显示过程的时间长度，场同步中的显示部分的时间长度，等于每行扫描时间的总和。
在不同刷新频率下，显示每个像素的时间是不同的，相同刷新频率下，每个像素显示时间是固定的，所以，不同的每个像素写入时间，导致了分辨率的不同。
因为VGA的显示是逐行扫描，每行从左到右扫描，到了行尾，回归到下一行的行头，继续向尾部扫描。
所以，显示原理是逐次写入每行的像素数据，直到整幅图像显示成功为止。
VGA显示的数据是不能锁存的，所以必须一次又一次的连续输入数据，72Hz的刷新率下，一秒钟显示72幅图像，所以，需要连续写入72幅图像，才能达到一秒的显示效果。
所以，VGA显示图像，要反反复复写入图像数据，才能得到持续的显示效果。
图1.2 VGA接口线序VGA显示，无法做到类似于TFT液晶屏的定点写入，VGA是扫描式暂时显示，所以时序显得尤为重要，时序出现失误，图像会出现走形，无法达到准确效果。
而显示的时序控制主要依靠两条数据通道：行同步和场同步，即Hsync和Vsync，其控制了扫描显示的起点和终点，同时控制扫描起点的时间，通过时间的控制，达到确定的显示效果。
具体的控制时序图如下：图1.3 VGA 同步时序VGA显示中，以每个像素写入时间作为FPGA时钟周期，所以每个时钟周期写入一组RGB像素值。
逐行写入，所以每行数据显示的结果，拼凑成一帧图像，72Hz下，每秒显示72帧图像。
由于本设计要求静态显示效果，所以，我们只定义一帧的数据，最后无限循环执行即可。
JIU JIANG UNIVERSITY数字逻辑系统课程设计题目基于VGA显示的逻辑分析仪（显示控制部分）英文题目 The Logic Analyzer Based onVGA Display（Display Control）九江学院学士学位论文摘要逻辑分析仪是一种有效的、最具代表性的数字逻辑分析仪器，目前得到了广泛的应用，但其昂贵的价格和复杂的操作方式，限制了其在小型实验室或教育机构的使用。
基于台式一体机的设计思想，本文提出了一种采用廉价FPGA实现数字逻辑信号采集，处理，由通用VGA显示器显示数字信号的逻辑分析仪。
VGA显示输出具有兼容性强，显示内容丰富，不需要依靠计算机的优势。
基于一体机的思路，系统硬件分为五大部分，分别为信号输入单元、FPGA核心处理单元、输入控制单元和状态显示单元及VGA接口单元。
分别实现信号的输入整形、采集处理、工作状态显示和显示数据DA转换。
本文采用电阻分压的方式进行色彩信号的DA 转换，将二进制RGB数据帧，转换为对应的模拟电压信号。
最终实现多路逻辑信号的采集、处理，最终将波形数据显示于VGA 显示器上。
逻辑处理部分，采用EDA自上而下的设计思想，首先，按功能划分模块，分为采样触发控制模块、采样频率控制模块、双口RAM 存储模块、波形显示控制模块、VGA 显示驱动模块、键盘显示控制模块六个模块；然后，用VHDL语言设计对应的模块，本文详细分析了VGA逐行扫描的工作原理，并最终实现数据的显示；最后，在系统级的层次，将各个模块有机结合在一起，形成了一个具有十路输入，六种触发方式，采样频率可调，使用通用VGA显示器显示的逻辑分析仪。
本设计利用FPGA芯片和EDA设计方法，实现了廉价实用的逻辑分析仪，既能够大大降低成本，又可以满足生产实践中不断变化的需要。
关键词： VGA；逻辑分析仪；EDA；FPGA- I -基于VGA显示的逻辑分析仪Display Based on the Logic Analyzer DesignAbstractLogic analyzer is an effective, most representative of digital logic devices have been widely used at present, but its high price and complex mode of operation, limited in a small laboratory or educational institution use.Desktop machine based on one design, the paper proposes a low-cost FPGA using digital logic signal acquisition, processing, generic VGA display by the digital signal of the logic analyzer. VGA display output with the compatibility, display rich content and do not need to rely on the computer's advantage.Thinking on one machine, system hardware is divided into five parts, namely, the signal input unit, FPGA core processing unit, input control unit and the status display unit and the VGA interface unit. Respectively, and the signal is input shaping, acquisition and processing, work status, and display data DA conversion. This resistor divider with the way color signals DA conversion, the binary RGB data frame, converted to corresponding analog voltage signal. Ultimately multiple logic signal acquisition, processing, waveform data will eventually be shown on the VGA monitor.Logic processing, we adopt the EDA design from top to bottom, first, by function, module, trigger control module is divided into sampling, the sampling frequency control module, dual-port RAM memory modules, waveform display control module, VGA display driver module, keyboard Display control module 6 module; Then, the corresponding VHDL language design module, the paper analyzes the working principle of progressive scan VGA and, ultimately, the display of data; Finally, the level at the system level, the combination of the various modules in together to form a 10-input, six trigger, the sampling frequency is adjustable using the Universal VGA display logic analyzer.This design using FPGA chip and EDA design, cheap and practical realization of the logic analyzer, not only can greatly reduce the cost and production practices to meet changing needs.Key Words: VGA; Logic Analyzer; EDA; FPGA- II -九江学院学士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 绪论 (2)1.1 VGA的背景 (2)1.2 VGA的发展与应用 (3)1.3 基于VGA显示的逻辑分析仪的优势 (3)1.4 论文的结构 (4)2 基于VGA显示的逻辑分析仪的设计 (5)2.1 总体方案的设计 (5)2.2 硬件设计的方案 (5)2.3 软件设计的方案 (6)2.4 采用的主要技术 (7)2.4.1 FPGA (7)2.4.2 VHDL语言 (8)2.4.3 Quartus II 7.0开发平台 (9)3 系统硬件电路设计 (10)3.1 FPGA最小系统 (10)3.1.1 配置电路 (10)3.1.2 时钟及复位电路 (11)3.1.3 系统电源 (12)3.2 VGA接口电路 (13)3.2.1 VGA接口概述 (13)3.2.2 VGA接口电路设计 (14)3.3 其他外围电路 (15)3.3.1输入控制电路 (15)3.3.2 状态显示电路 (16)4 系统软件设计 (17)4.1 双口RAM存储模块 (17)4.2 VGA驱动模块 (18)4.2.1 VGA时序 (19)1基于VGA显示的逻辑分析仪4.2.2 VGA逐行扫描的工作原理 (19)4.3 波形显示控制模块 (21)4.3.1 波形数据存储格式 (21)4.3.2 波形图像显示 (21)4.4 键盘控制显示模块 (23)4.5 其他模块 (23)5功能调试与测试 (24)5.1 按键输入与显示 (24)5.2 系统测试 (25)6 总结及展望 (26)参考文献 (27)致谢 (28)2九江学院学士学位论文引言20 世纪70 年代初研制出了微处理器，出现4位和8 位总线，传统示波器的双通道输入无法满足8bit的观察。
引言基于FPGA的VGA显示控制设计1 引言1.1 选题背景CRT显示器作为一种通用型显示设备，如今已广泛应用于我们的工作和生活中。
与嵌入式系统中常用的显示器件相比，它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、接口简单等优点，如果将其应用到嵌入式系统中，可以显著提升产品的视觉效果。
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[1]。
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。
本次专业课程设计即选用FPGA来实现VGA图片的显示。
随着FPGA的不断发展及其价格的不断下降，FPGA的可编程逻辑设计的应用优势逐渐显现出来。
现在,越来越多的嵌入式系统选择了基于FPGA的设计方案。
在基于FPGA的大规模嵌入式系统设计中，为实现VGA显示功能,既可以使用专用的VGA接口芯片如SPX7111A等，也可以设计和使用基于FPGA的VGA接口软核。
虽然使用VGA 专用芯片具有更稳定的VGA时序和更多的显示模式可供选择等优点,但设计和使用VGA接口软核更具有以下优势：(1)使用芯片更少,节省板上资源,减小布线难度；(2)当进行高速数据传输时，具有更小的高频噪声干扰；(3)FPGA(现场可编程门阵列)设计VGA接口可以将要显示的数据直接送到显示器，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。
1.2 目的和意义显示绘图阵列（video graphic array,VGA）接口,他作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用。
VGA接口大多应用在显示器与显卡之间；同时还可以用用在擦二色等离子电视输入图像的模数转换上；VGA接口同样也是LCD液晶显示设备的标准接口[2]。
可编程逻辑器件随着微电子制造工艺的发展取得了长足的进步[3]。
早期的器件只能存储少量的数据，完成简单的逻辑功能；发展到现在，可以完成复杂的逻辑功能，速度更块，规模更大，功耗更低。
目前可编程逻辑器件主要有两大类：复杂可编程逻辑器件（complex programmable logic device,CPLD）和现场可编程逻辑器件（filedprogrammable gate array,FPGA）[4]。
FPGA的运行速度块，管脚资源丰富，容易实现大规模的系统设计，有大量的软核可用，便于进行二次开发。
另外，由于FPGA具有可重构能力、抗看绍兴强等特点[5]，因此，FPGA在工业控制等领域越来越受到重视。
利用FPGA完成VGA显示控制，可以使图像的显示脱离PC机的控制，形成体积小、功耗低的格式嵌入式系统（便携式设备或手持设备），应用于地面勘测、性能检测等方面，具有重要的现实意义。
显示器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。
在FPGA的设计中可以使用很少的资源，就产生VGA各种信号[6]。
为了通过VGA端口连接显示器显示前端采集到的图像数据，本课题在Xilinx公司的SPARTAN-3E开发板上使用VGA接口在显示器上显示文字及简单的图形，可以作为整个采集系统显示设计的参考，具有一定的实用价值。
1.3 技术要求和设计范围开发板中的VGA显示控制共分为三个模块，包括一个二分频电路，一个VGA时序控制模块，一个存储器读出模块。
二分频电路要能够把板载50MHZ的时钟频率分成25MHZ并提供给其他模块作为时钟；VGA时序控制模块用于产生640*480显示范围，并控制显示范围和消隐范围以及产生水平同步时序信号hs和垂直同步时序信号vs 的值；存储器读出模块提供给SRAM地址并按地址从存储器中读出八位R、G、B数据，并把R、G、B的值通过VGA接口传到CRT显示器。
在课题中，FPGA要实现控制VGA图像显示的功能。
这些模块的功能全部用VHDL 语言在开发软件ISE中实现，最后下载到SPARTAN-3E开发板上验证。
1.4 发展现状自1985年Xilinx公司推出第一片现场可编程逻辑器件（FPGA）至今， FPGA历史已经经历了十几年的发展历史。
在这十几年的发展过程中，以FPGA为代表的数字系统现场集成技术取得了惊人的发展：现场可编程器件从最初的1200个可利用门，发展到90年代的25万个可利用门，乃至当新世纪来临之即，国际上现场可编程逻辑器件的著名厂商Altera公司、Xilinx公司又陆续推出了数百万门的单片FPGA芯片，将现场可编程器件的集成度提高到一个新的水平。
纵观现场可编程逻辑器件的发展历史，其之所以具有巨大的市场吸引力，根本在于：FPGA不仅可以解决电子系统小型化、低功耗、高可靠性等问题，而且其开发周期短、开发软件投入少、芯片价格不断降低，促使FPGA越来越多地取代了ASIC的市场，特别是对小批量、多品种的产品需求，是FPGA 成为首选。
Xilinx公司自发明PFGA以来，就不断的推出新器件和开发工具，力求芯片的速度更高、功耗更低。
在其新近开发的产品中，Xilinx重新定义了未来的可编程逻辑，为用户提供2.5V，3.3V和5V可编程逻辑系列选择，并利用先进的0.18-。
0.22-。
0.25-，0.35um工艺技术生产出低成本、高性能的可编程逻辑产品。
主要推出了Virex系列和SparanTM系列的FPGA，Vriex系列突破了传统FPGA密度和性能限制，使FPGA不仅仅是逻辑模块，而成为一种系统元件。
而Spartan系列为替代ASIC的大容量FPGA树立了一个新的低成本标准。
本课题使用的就是该公司的SPARTAN-3E开发板。
芯片型号为XC3S500E。
VGA的英文全称是Video Graphic Array，即显示绘图阵列。
VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。
VGA由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。
CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。
VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（Video Graphics Array）接口，也叫D-Sub接口。
虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。
VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。
VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，多数的显卡都带有此种接口。
有些不带VGA接口而带有DVI(Digital Visual Interface数字视频接口）接口的显卡，也可以通过一个简单的转接头将DVI接口转成VGA接口，通常没有VGA接口的显卡会附赠这样的转接头。
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三原基于FPGA的VGA显示控制设计色信号和行、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现形的VGA接口大都用于CRT显示器，用作计算机的输出设备，另外，在很多图像采集输出的地方也占有一席之地。
例如车载监控系统，图像识别等领域2 方案论证2.1 显示控制设计思想2.1.1 显示控制设计的方法随着数字图像处理的应用领域的不断扩大，其实时处理技术成为研究的热点。
EDA （电子设计自动化）技术的迅猛发展为数字图像实时处理技术提供了硬件基础。
其中FPGA 的特点适用于进行一些基于像素级的图像处理。
LCD和 CRT显示器作为一种通用型显示设备，如今已经广泛应用于工作和生活中。
与嵌入式系统中常用的显示器件相比，它具有显示面积大、色彩丰富、承载信息量大、接口简单等优点，如果将其应用到嵌入式系统中，可以显著提升产品的视觉效果。
为此，尝试将 VGA 显示的控制转化到 FPGA 来完成实现[7]。
FPGA 是整个系统的核心，通过对其编程可输出红、绿、蓝三基色信号和 HS、VS 行场扫描同步信号。
当 FPGA 接受输出的控制信号后，内部的数据选择器模块根据控制信号选择相应的图像生成模块，输出图像信号，与行场扫描时序信号一起通过 VGA 接口电路送入显示器， VGA 显示器上便可看到对应在的彩色图像。
主芯片时钟由外部提供，由一片晶振提供 50 MHz 频率的时钟源，接入芯片全局时钟引脚 CLK。
控制中，只需要考虑行同步信号(Hs)、场同步信号（Vs）以及红绿蓝（RGB）这5个信号。
如果能从FPGA发出这5个信号到VGA接口，就可以实现对VGA的控制。
系统模块如图 1。
图1 系统模块图2.2 显示控制实现技术2.2.1 硬件电路实现技术VGA 的图形模式分为 3 类[9]：CGA、EGA 兼容的图形模式；标准的 VGA 图形模式；VGA 扩展图形模式。
后 2种图形模式统称为 VGA 图形模式。
本研究基于标准 VGA 模式来实现。
常见的彩色显示器一般都是由 CRT（阴极射线管）构成，每一个像素的色彩由红、绿、蓝三基色构成。
显示时采用的是逐行扫描的方式。
VGA 显示模块产生的由水平同步信号和垂直同步信号控制阴极射线管中的电子枪产生电子束，轰击涂有荧光粉的屏幕，产生红、绿、蓝三基色，于显示屏上合成一个彩色像素点。
图 2 表示的是 VGA 显示模块与 CRT 显示器的控制框图。
图2 VGA 显示模块与CRT 显示器的控制框图电子束扫描一幅屏幕图像上的各个点的过程称为屏幕扫描。
现在显示器都是通过光栅扫描方式来进行屏幕扫描。
在光栅扫描方式下，电子束按照固定的路径扫过整个屏幕，在扫描过程中通过电子束的通断强弱来控制电子束所经过的每个点是否显示或显示的颜色。
电子枪在 VGA 显示模块产生的行同步、场同步等控制信号的作用下进行包括水平扫描、水平回扫、垂直扫描、垂直回扫等过程。
