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EDA设计基础实验课程论文

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基于FPGA的VGA显示控制器设计

EDA设计基础实验课程论文

摘 要

该报告简述了QuartusⅡ仿真软件的基本操作方法，同时介绍FPGA逻辑器件的相关知识和Verilog硬件描述语言的相关知识，在基于FPGA逻辑器件、QuartusⅡ仿真软件和Verilog硬件描述语言下，设计了VGA显示控制器。该VGA图象显示控制器是用模块设计并通过它们的级连实现的，具体是通过硬件电路的设计且能实现的方案来用Verilog语言对硬件电路进行描述，同时把Verilog语言在QuartusⅡ中进行仿真

关键词： VGA显示控制； Verilog； QuartusⅡ

目 录 EDA设计基础实验课程论文

摘 要......................................................................................................................................... II

第一章 VGA显示概述 .............................................................................................................. 2

1.1 VGA显示的发展状况 .................................................................................................. 2

1.2 VGA显示接口 .............................................................................................................. 3

1.3 VGA显示的原理 .......................................................................................................... 3

1.4 VGA标准 ....................................................................................................................... 4

1.4.1 VGA文字模式 ..................................................................................................... 4

1.4.2 VGA色版 ............................................................................................................. 5

1.4.3 VGA显示标准 ..................................................................................................... 5

1.5 FPGA简介 ..................................................................................................................... 6

1.6 QuartusII软件概述 ........................................................................................................ 9

第二章 显示控制实现技术 ...................................................................................................... 11

2.1 研究的基本内容 .......................................................................................................... 11

2.2 硬件电路实现 .............................................................................................................. 12

2.3 软件实现 ...................................................................................................................... 13

2.4 设计方案 ...................................................................................................................... 16

第三章 VGA显示调试与显示 .............................................................................................. 17

3.1 软件程序设计 .............................................................................................................. 17

3.2 程序在QuartusⅡ下的编译与仿真 ........................................................................... 22

3.3 总结 ............................................................................................................................... 25

第四章 学习心得 ..................................................................................................................... 26

参 考 文 献 ............................................................................................................................... 27 EDA设计基础实验课程论文

1 摘 要

在电子电路领域中，设计自动化工具已经被广大电子工程师所接受，它必将取代人工设计方法并成为主要的设计手段。目前，Verilog语言已经成为各家EDA工具和集成电路厂商认同和共同推广的标准化硬件描述语言，随着科学技术的迅猛发展，电子工业界经历了巨大的飞跃。集成电路的设计正朝着速度快、性能高、容量大、体积小和微功耗的方向发展，这种发展必将导致集成电路的设计规模日益增大。

该实训的设计是用Verilog语言硬件描述语言设计出一个VGA图象显示控制器，用Verilog硬件描述语言进行编程，把Verilog语言描述的VGA图象显示控制器所需的程序在QuartusⅡ软件环境下进行模拟仿真，以此来验证所设计的结果是否满足设计的要求。在结果符合要求的情况下把Verilog程序下载到FPGA器件上，利用FPGA器件内部存储器存储所需要的数据，再通过VGA接口输出到显示器上，从而达到设计的要求。

VGA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，FPGA以其结构的优势可以使用很少的资源产生VGA的各种控制信号。

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2

第一章 VGA显示概述

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的显示[1-2]。

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[3]。

1.1 VGA显示的发展状况

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。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。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（filed programmable gate

array,FPGA）。

VGA(Video Graphaelics 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、显示速度快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。

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EDA实验报告

EDA实验报告

EDA实验报告

班级：

姓名：

目录

实验一：七段数码显示译码器设计............................................................................ 1

摘要......................................................................................................................... 1

实验原理................................................................................................................. 1

实验方案及仿真..................................................................................................... 1

引脚下载................................................................................................................. 2

实验结果与分析..................................................................................................... 3

附录......................................................................................................................... 3

EDA技术基础实验报告

EDA技术基础实验报告

《EDA技术基础》

实验报告

学院：信息科学技术学院

专业：电子信息工程

指导教师：龙翔

完成日期：2013年12月

目录

实验一 MAX-plusll 及开发系统使用………………………….. 3

实验二 高速四位乘法器设计……………………………………6 实验三 秒表的设计……………………………………………… 9

实验四 序列检测器的设计……………………………………… 13

实验五 数字频率计的设计……………………………………… 18

六 实验总结………………………………………… 20

实验一

一：实验名称：

MAX-plusll 及开发系统使用 二 ：实验内容

1. 利用MAX-plusII中的图形编辑器设计一半加器，进行编译、仿真，并将其设置成为一元件。

2.建立一个更高的原理图设计层次，利用前面生成的半加器元件设计一个全加器，进行编译、仿真，并将其设置成为一个元件。

3.再建立一个更高的原理图设计层次，利用前面生成的半加器元件设计一个全加器，进行编译、仿真。

4.选择器件“Assign” “Device” “MAX7000S” “EPM7128SLC84-6”，并根据下载板上的标识对管脚进行配置。然后下载，进行硬件测试，检验结果是否正确。

三．实验程序

1）.半加器图

2)全加器图

3)四位全加器

四：仿真图

1）.半加器仿真图

2）.全加器仿真图

3）.四位全加器仿真图

实验二

一：实验名称

高速四位乘法器设计

二: 实验内容

1.利用MAX-plusⅡ中的图形编辑器设计1-4的二进制乘法器，进行编译、仿真，并将其设置成为一元件，命名为and14。

2.建立一个更高得原理图设计层次，利用前面生成的1-4的二进制乘法器和调用库中的74283元件设计一高速4位乘法器。

EDA之基本触发器和四选一数据选择器

EDA之基本触发器和四选一数据选择器

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—————————————————————————————————————— EDA之基本触发器和四选一数据选择器 邵阳学院课程设计（论文） 目录 摘要 ........................................................... I 1 引 言 ...................................................... 1 2 设计思路 .................................................... 2 2.1 设计的目的 .............................................. 2 2.2 需求分析 ................................................ 2 2.3 设计的基本内容 .......................................... 2 3 EDA、VHDL简介 .............................................. 3 3.1 EDA技术 ................................................ 3 3.2 硬件描述语言——VHDL .................................... 4 4 设计规划过程 ................................................ 4 4.1四选一数据选择器的工作原理 .............................. 5 4.2基本触发器器的工作原理 .................................. 5 4.3课程设计中各个模块的设计 ................................ 6 5 结束语 ...................................................... 9 参考文献 ....................................................... 9 附 录 ....................................................... 11 邵阳学院课程设计（论文） 1 引 言 ------------------------------------------------------------------------------------------------

EDA实验报告 2

EDA实验报告 2

1用CASE语句设计一个四选一多路选择器？

页脚内容1

实验一：QUARTUS II 软件使用及

组合电路设计仿真

1用CASE语句设计一个四选一多路选择器？

页脚内容2

实验目的：

学习QUARTUS II 软件的使用，掌握软件工程的建立，VHDL源文件的设计和波形仿真等基本内容。

实验内容：

1.四选一多路选择器的设计

基本功能及原理 ：

选择器常用于信号的切换，四选一选择器常用于信号的切换，四选一选择器可以用于4路信号的切换。四选一选择器有四个输入端a,b,c,d，两个信号选择端s(0)和s(1)及一个信号输出端y。当s输入不同的选择信号时，就可以使a,b,c,d中某一个相应的输入信号与输出y端接通。

逻辑符号如下：

1用CASE语句设计一个四选一多路选择器？

页脚内容3

程序设计：

软件编译：

在编辑器中输入并保存了以上四选一选择器的VHDL源程序后就可以对它进行编译了，编译的最终目的是为了生成可以进行仿真、定时分析及下载到可编程器件的相关文件。

仿真分析：

仿真结果如下图所示

1用CASE语句设计一个四选一多路选择器？

页脚内容4

分析：

由仿真图可以得到以下结论：

当s=0(00)时y=a;当s=1(01)时y=b；当 s=2(10)时y=c；当s=3(11)时y=d。符合我们最开始设想的功能设计，这说明源程序正确。

2.七段译码器程序设计

基本功能及原理：

七段译码器是用来显示数字的，7段数码是纯组合电路，通常的小规模专用IC，如74或4000系列的器件只能作十进制BCD码译码，然而数字系统中的数据处理和运算都是2进制的，所以输出表达都是16进制的，为了满足16进制数的译码显示，最方便的方法就是利用VHDL译码程序在FPGA或CPLD中实现。本项实验很容易实现这一目的。输出信号的7位分别接到数码管的7个段，本实验中用的数码管为共阳极的，接有低电平的段发亮。