VGA彩条信号发生器.docx

1、VGA彩条信号发生器FPGA课程设计报告VGA彩条信号发生器 学 院： 班 级： 学 号： 姓 名： 完成日期：目录一设计课题背景.2二设计要求.2三设计原理.2四. 设计方案.3五. 电路图.5六. 结果图.5七. 实验心得.7附录.8一设计背景实验设计了基于VHDL描述的VGA显示控制器，通过FPGA控制CRT显示器显示色彩和图形，完成的功能包括横向和纵向彩色条幅的显示以及正方形色块。二设计要求1. 熟练掌握 VHDL语言和QuartusII 软件的使用。2. 理解状态机的工作原理和设计方法。3. 熟悉 VGA 接口协议规范。4.通过对VGA接口的显示控制设计，理解VGA接口的时序工作原理

2、。5. 利用 FPGA 实现 VGA 彩条信号发生器.6. 可以产生彩色横条, 彩色竖条信号, 彩色棋盘格信号.7. 由一个按键按照顺序选择不同模式的信号输出.3设计原理1、显示控制原理常见的彩色显示器一般由阴极射线管(CRT)构成，彩色由GRB(Green Red Blue)基色组成。显示采用逐行扫描的方式解决，阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上，产生GRB基色，合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始，从左到右，从上到下，逐行扫描，每扫完一行，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；扫描完所有行，用场同步信号进

3、行场同步，并使扫描回到屏幕的左上方，同时进行场消隐，并预备进行下一次的扫描。2、VGA时序信号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。1、VGA彩条信号产生 彩条信号产生模块包括了彩条模式控制、竖彩条发生、横彩条发生和棋盘格发生三个模块。彩条模式控制可以用一个控制端口来实现。竖彩条发生模块根据行点数器cc的计数值来产生彩条，横彩条发生模块根据列点数器LL 的计数值来产生彩条，棋盘格的彩条就可以用横彩条

4、和竖彩条异或来得到。四设计方案（一）系统结构框图图（一） VGA显示控制器系统结构框图 VGA显示控制器的输入是用户控制信息，如显示模式的切换命令、图形移动的控制命令等。控制器根据用户的输入信息，决定工作模式，这里定义为横彩模式、纵彩模式、棋盘模式。颜色信息的产生、显示器扫描同步信号等由VGA控制器产生，其输出为CRT显示器。（2）系统逻辑功能划分图（二） VGA显示控制器系统逻辑框图五电路图图（三）电路图六结果图图（四）横彩条图（五）纵彩条图（六）棋盘彩条七实验心得本实验在课编程技术的基础上，根据VGA原理，运用VHDL描述语言实现了VGA控制设计的方案。1.再设计的过程中，遇到了很多问题，

5、在设计之初通过查找大量资料，对VGA的原理有了初步的认识，但是在进行行列时序信号的计算时还是有一定的不理解。在指导老师的帮助下，了解了信号的产生。2.实验中我进一步熟悉了数字系统VHDL设计和仿真的流程，加深了对QuartusII软件的使用的理解。3.通过设计时序控制电路，和彩条产生电路，我更深入地理解了FPGA技术，即同过软件编程的方法来实现硬件时序和组合电路，加快了产品开发的速度，以满足不断变化的市场需求。最后我要感谢老师的指导和帮助，老师讲授知识重点突出，分析深刻，听老师的讲解有豁然开朗的感觉。还要感谢选题相同的班级同学和我探讨交流，大家一起激发思维的火花，讨论遇到的问题，互相促进，达到

6、了协作的良好效果。 附录源程序：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; ENTITY VGACD ISPORT(CLK,MD:IN STD_LOGIC; HS,VS,R,G,B:OUT STD_LOGIC); END VGACD ;ARCHITECTURE behav OF VGACD IS SIGNAL HS1,VS1,FCLK,CCLK: STD_LOGIC; SIGNAL MMD:STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); SIGNAL FS:STD_LOGIC_V

7、ECTOR(3 DOWNTO 0); SIGNAL CC:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); SIGNAL LL:STD_LOGIC_VECTOR(8 DOWNTO 0); SIGNAL GRBX:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 1); SIGNAL GRBY:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 1); SIGNAL GRBP:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 1); SIGNAL GRB:STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 1); BEGINGRB(2)=(GRBP(2)XOR MD) AND HS

8、1 AND VS1; GRB(3)=(GRBP(3)XOR MD) AND HS1 AND VS1;GRB(1)=(GRBP(1)XOR MD) AND HS1 AND VS1; PROCESS(MD) BEGINIF MDEVENT AND MD=0 THEN IF MMD=10 THEN MMD=00; ELSE MMD=MMD+1; END IF; END IF;END PROCESS; PROCESS(MMD) BEGINIF MMD=00THEN GRBP=GRBX; ELSIF MMD=01THEN GRBP=GRBY;ELSIF MMD=10THEN GRBP=GRBX XOR

9、GRBY;ELSE GRBP=000;END IF;END PROCESS;PROCESS(CLK) BEGINIF CLKEVENT AND CLK =1 THEN IF FS = 12 THEN FS =0000; ELSE FS =(FS+1); END IF;END IF; END PROCESS; FCLK=FS(3); CCLK=CC(4); PROCESS(FCLK) BEGINIF FCLKEVENT AND FCLK =1 THEN IF CC=27 THEN CC=00000; ELSE CC=CC+1;END IF; END IF;END PROCESS; PROCESS

10、(CCLK) BEGINIF CCLKEVENT AND CCLK =0 THEN IF LL=450 THEN LL=000000000; ELSE LL24 THEN HS1 =0; ELSE HS1 399 THEN VS1=0; ELSE VS1=1; END IF; END PROCESS; PROCESS(CC,LL) BEGIN IF CC3 THEN GRBX =111; ELSIF CC6 THEN GRBX =110; ELSIF CC9 THEN GRBX =101; ELSIF CC12 THEN GRBX =100; ELSIF CC15 THEN GRBX =011

11、; ELSIF CC18 THEN GRBX =010; ELSIF CC21 THEN GRBX =001; ELSE GRBX=000; END IF; IF LL50 THEN GRBY =111; ELSIF LL100 THEN GRBY =110; ELSIF LL150 THEN GRBY =101; ELSIF LL200 THEN GRBY =100;ELSIF LL250 THEN GRBY =011;ELSIF LL300 THEN GRBY =010;ELSIF LL350 THEN GRBY =001;ELSE GRBY=000;END IF;END PROCESS;HS=HS1;VS=VS1;R=GRB(2);G=GRB(3);B=GRB(1);END behav;