基于SOPC的通用字符VGA顯示電路設計

摘要：文章介紹了基于Nios II的SOPC的通用字符顯示電路的設計，通過實時讀取點陣字庫信息并輸出到VGA端口的方法實現。與傳統方法相比，具有簡單易行、便于二次開發的特點。以本方法進行了電子萬年歷的設計，并在基于EP2C35F672C6的DE2開發板上下載驗證，結果表明本方法切實可行，適合于實時信息顯示。
關鍵詞：SOPC；視頻圖形陣列字符顯示；Nios II

0 引言
VGA(視頻圖形陣列)是IBM于1987年提出的圖形顯示標準，雖然早己不是先進的顯示標準，但由于其技術和工藝成熟、成本低廉等優勢，目前仍有著廣泛的應用。
現有基于FPGA的VGA顯示系統需要顯示字符，尤其是漢字時，通常方法是首先獲取所用字符的字模，加入到HDL或C代碼中調用。這種方法過程繁瑣，且系統通用性不強。本設計以任意字符顯示為特點，通過實時讀取點陣字庫實現字符顯示，對存儲空間利用率高，且靈活性好，便于進行二次開發。

1 系統硬件設計
本設計使用的是基于EP2C35F672C6的DE2開發板。在SOPC Builder中，將系統命名為system_0，目標板設定為預定義過的“DE2 Board”，加入NIOSII／s軟核處理器，在時鐘列表中添加50MHz的外部時鐘，在組件列表中添加所需組件，如圖1所示。

由于本設計的Nios II程序及所使用的字庫需要存儲在Flash中，因此添加了CFI Flash控制器以及三態Avalon總線，EPCS控制器用于存放FPGA配置信息。LED及JTAG UART組件用于調試中狀態反饋，按鈕和開關組件用于人機交互，SDRAM組件是本系統的運行內存，最后是VGA顯示IP核。
本設計中所用VGA顯示IP核符合Avalon總線規范，實現的功能為單色顯示，即前景色和背景色各為預先指定的一種顏色，系統啟動時核內顯存讀入一幅單色圖像作為初始顯示畫面。編程時分別以VGA_Set_Pixel或VGA_Clr_Pixel指令將某一像素置為前景色或背景色。此IP核的結構原理如圖2所示。