FPGA VGA實(shí)現(xiàn)顯示設(shè)計(jì)資料和程序說(shuō)明

　　一、設(shè)計(jì)目的

　　1、利用VHDL語(yǔ)言的描述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)完成VGA顯示的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；

　　2、自行選擇VGA顯示模式；

　　3、通過(guò)FPGA產(chǎn)生VGA Monitor 的控制時(shí)序；

　　4、通過(guò)FPGA產(chǎn)生彩條圖形，在VGA顯示器上顯示；

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

　　二、設(shè)計(jì)原理

　　1、VGA 簡(jiǎn)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(biāo)準(zhǔn)接口，大多應(yīng)用在顯示器與顯卡之間， 同時(shí)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(hào)， RGB 色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)， 是通過(guò)對(duì)紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來(lái)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(diǎn)

　?。?）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(chǎng)頻50~100Hz。常見的行頻有31.4Hz，37.8Hz，57.9Hz，62.5Hz 等，常見場(chǎng)頻有50Hz，60Hz，70Hz，100Hz，16700K 之分。

　　（2）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(jī)都采用APA 圖形方式。（3）VGA 接口為顯示器提供兩類信號(hào)， 一類是數(shù)據(jù)信號(hào)，一類是控制信號(hào)。數(shù)據(jù)信號(hào)包括紅（ Red）、綠（ Green）、藍(lán)（ Blue）信號(hào)，簡(jiǎn)稱RGB 信號(hào)，控制信號(hào)包括水平同步信號(hào)和垂直同步信號(hào)。輸出不同分辨率時(shí)， 水平同步信號(hào)和垂直同步信號(hào)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(lán)）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(gè)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(guò)程中進(jìn)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(guò)程中進(jìn)行消隱。在消隱過(guò)程中不發(fā)射電子束。每一行掃描結(jié)束時(shí)， 用HS（行同步）信號(hào)進(jìn)行同步；掃描完所有的行后用VS （場(chǎng)同步）信號(hào)進(jìn)行同步。它的行場(chǎng)掃描時(shí)序示意圖如圖1 所示。

　　現(xiàn)以正極性為例，說(shuō)明CRT 的工作過(guò)程： R、G、B 為正極性信號(hào)，即高電平有效。當(dāng)VS=0，HS=0 時(shí)，CRT 顯示的內(nèi)容為亮的過(guò)程，即正向掃描過(guò)程約為26us。當(dāng)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(dāng)掃描完480 行后，CRT的場(chǎng)同步VS=1，產(chǎn)生場(chǎng)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(gè)行周期）。HS 和VS 的時(shí)序圖。T1 為行同步消隱（約為6us）；T2 為行顯示時(shí)間（約為26us），T3 為場(chǎng)同步消隱（兩行周期） ；T4 為場(chǎng)顯示時(shí)間（ 480行周期）。