利用FPGA實(shí)現(xiàn)外設(shè)通信接口之： 典型實(shí)例-VGA接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

10.9??典型實(shí)例19：VGA接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

10.9.1??實(shí)例內(nèi)容及目標(biāo)

1．實(shí)例的主要內(nèi)容

本節(jié)旨在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FPGA與VGA顯示器的接口，幫助讀者進(jìn)一步了解VGA接口的時(shí)序和設(shè)計(jì)方法。

2．實(shí)例目標(biāo)

通過本實(shí)例，讀者應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)。

·??掌握VGA接口的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)序。

·??掌握利用FPGA設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)的基本思想和方法。

·??熟練掌握狀態(tài)機(jī)的使用。

10.9.2??VGA接口實(shí)例內(nèi)容

紅色颶風(fēng)開發(fā)板的VGA接口可以產(chǎn)生8種顏色，可以用來顯示字符和簡(jiǎn)單圖形。本實(shí)例要求通過VGA接口，在顯示器上依次顯示8種顏色的彩色條紋，條紋寬度相同。

10.9.3??FPGA代碼設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

按照VGA時(shí)序要求產(chǎn)生行/列同步信號(hào)，并且在指定的時(shí)間（有效像素期間）將要顯示的顏色數(shù)據(jù)輸出到RGB。

不同的顯示模式和刷新頻率下，具體同步信號(hào)前、后、同步信號(hào)、有效像素?cái)?shù)是不同的，要根據(jù)像素時(shí)鐘頻率來設(shè)置。以800×600，60Hz為例，像素時(shí)鐘為40MHz，即：

像素時(shí)鐘=(800+40+128+88)×(600+1+4+23)×60=40MHz

設(shè)計(jì)中可根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率來選擇合適的顯示模式。

10.9.4??ModelSim仿真驗(yàn)證

1．行顯示

設(shè)定一個(gè)列計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)到相應(yīng)的值時(shí)，給出相應(yīng)的同步信號(hào)，并在像素有效期間，輸出有效的顏色數(shù)據(jù)，行計(jì)數(shù)器通過檢測(cè)列同步信號(hào)來計(jì)數(shù)，檢測(cè)到列同步信號(hào)，表示新一行的開始，這樣就可控制在不同的行顯示不同的內(nèi)容。

仿真結(jié)果如圖10.45所示。

圖10.45??行顯示仿真結(jié)果

其中，hcnt為列計(jì)數(shù)，列計(jì)數(shù)到有效像素時(shí)，給出enable信號(hào)，只有enable信號(hào)為高時(shí)，才給出有效像素?cái)?shù)據(jù)，并且在每個(gè)同步信號(hào)后，行計(jì)數(shù)器加1。

如圖10.46所示為行同步信號(hào)產(chǎn)生時(shí)仿真結(jié)果，當(dāng)計(jì)數(shù)到604-1=603行時(shí)，給出行同步信號(hào)，同步信號(hào)低電平持續(xù)4個(gè)行的時(shí)間，同步信號(hào)后持續(xù)21行的時(shí)間，之后再?gòu)牡谝恍械谝涣虚_始。

圖10.46??行同步信號(hào)產(chǎn)生后仿真結(jié)果

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2．列顯示

如圖10.47是列顯仿真結(jié)果。列顯示和行顯示不同在于，同一行的像素，計(jì)數(shù)到不同的值時(shí)，輸出不同的顏色數(shù)據(jù)，每一行都是如此，最終就可得到列顯的彩色條紋。

圖10.47??列顯仿真結(jié)果

10.9.5??小結(jié)

本節(jié)對(duì)利用FPGA來驅(qū)動(dòng)VGA接口顯示器的方法做了介紹，并通過編譯下載在紅色颶風(fēng)的開發(fā)板上實(shí)現(xiàn)