位選刷新頻率 - 利用FPGA完成VGA顯示控制使其脫離PC機的控制分析和實驗

每次位選刷新速度比較快，同時由于數(shù)碼管自身的余輝特性，使每位數(shù)碼管在其變暗之前就又會被重新刷新，因此人眼則無法感覺到數(shù)碼管變暗。如果刷新頻率低于一定值，則人眼會感覺到數(shù)碼管在閃爍。所以，一般刷新頻率會在60 Hz～1 kHz之間，這樣多位數(shù)碼管顯示比較理想。

該設(shè)計是在開發(fā)板Basys上進行實驗，其是共陽極的4位數(shù)碼管，而在此項目工程中只需使用到1個數(shù)碼管，所以在動態(tài)顯示中將其他的3位數(shù)碼管置1屏蔽不亮。程序如下：
case(cnt[16:15])//大約每1 ms刷新一次
2’d0:wei xuan<=4’b1110;//第一個數(shù)碼管點亮
2’d1:wei xuan<=4’b1111;
2’d2:wei xuan<=4’b1111;
2’d3:wei xuan<=4’b1111;//其他三個數(shù)碼管不亮
default:wei xuan<=wei xuan;
endcase

這樣即實現(xiàn)了實驗所想達到的要求。

以上是對位選的一個介紹，而對于段選，數(shù)碼管可以顯示從0到f這16個字符，只需要分別對0到f進行編碼顯示。本次設(shè)計不需要如此復雜，由于只用到1和2兩個數(shù)字，因此，對1和2進行段選編碼即可。程序如下：
case(image)//image是用來控制要選擇的圖片
2’d0:duan xuan<=8’hf9;//數(shù)碼管顯示1時的編碼
2’d1:duan xuan<=8’ha4;//數(shù)碼管顯示2時的編碼
default:duan xuan<=duan xuan;//數(shù)碼管保持狀態(tài)
endcase

這樣即實現(xiàn)了實驗所想達到的要求。

5 實驗結(jié)果

5.1 實驗的環(huán)境
實驗的環(huán)境包括：
① 開發(fā)工具：Xilinx ISE 9.1。
② 開發(fā)語言：硬件描述語言verilog HDL。
③ 目標板：Xilinx公司Basys開發(fā)板。

5.2 實驗結(jié)果
如圖6、圖7所示，屏幕上顯示兩幅圖片，利用鍵盤，通過控制鍵盤的左右鍵實現(xiàn)對兩幅圖片的切換，并使用數(shù)碼管顯示。當按下左鍵的時候屏幕出現(xiàn)第一幅圖片（徐彬）并且數(shù)碼管顯示為1，當按下右鍵的時候屏幕出現(xiàn)第二幅圖片（江西科技師范大學）并且數(shù)碼管顯示為2。

?

圖6 實驗圖一

?

?

圖7 實驗圖二

實驗結(jié)果已經(jīng)達到了預想的效果。如果增加塊ROM的容量，則可以顯示更大的圖片，更改方便，也可以調(diào)整圖片的顯示位置。

結(jié)語
利用FPGA完成VGA顯示控制，可以使圖像的顯示脫離PC機的控制，形成體積小、功耗低的格式嵌入式系統(tǒng)（便攜式設(shè)備或手持設(shè)備），應用于地面勘測、性能檢測等方面，具有重要的現(xiàn)實意義。該技術(shù)方案已經(jīng)在工業(yè)現(xiàn)場中有多種實際應用。

參考文獻
［1］ 張亞平, 賀占莊. 基于FPGA的VGA顯示模式設(shè)計[J].計算機技術(shù)與發(fā)展, 2007,17(6).
［2］ 劉福奇．FPGA嵌入式項目開發(fā)實踐[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009.
［3］ 張明. Verilog HDL實用教程[M].成都: 電子科技大學出版社, 1999.
［4］ 潘松,黃繼業(yè). EDA 技術(shù)實用教程[M].北京：科學出版社,1999:262265.
［5］ 基于IP Core的Block RAM 設(shè)計[EB/OL].[201308].
［6］ 夏宇聞.Verilog 數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程[M].北京：北京航空航天大學出版社,2006.
［7］ 夏宇聞.復雜數(shù)字電路與系統(tǒng)的Verilog HDL設(shè)計技術(shù)[M].北京:北京航空航天大學出版社,1998.
［8］ 王志輝,林水生.基于FPGA的鍵盤掃描模塊的設(shè)計實現(xiàn)[J].集成電路應用，2006,67(5).
［9］ 吳蓬勃,張啟民,王朝陽,等.基于FPGA 的VGA 圖像控制器設(shè)計[J].東北電力大學學報,2006,26(4).
［10］ XILINX ROM 使用教程[EB/OL].[201308].
詹華群（教授），研究方向為現(xiàn)代信號與信息處理；徐彬（碩士研究生）， 研究方向為運動控制及數(shù)控系統(tǒng)。