利用FPGA實現(xiàn)外設(shè)通信接口之： 典型實例-VGA接口的設(shè)計與實現(xiàn)

10.9典型實例19：VGA接口的設(shè)計與實現(xiàn)

10.9.1實例內(nèi)容及目標(biāo)

1．實例的主要內(nèi)容

本節(jié)旨在設(shè)計實現(xiàn)了FPGA與VGA顯示器的接口，幫助讀者進一步了解VGA接口的時序和設(shè)計方法。

2．實例目標(biāo)

通過本實例，讀者應(yīng)達到以下目標(biāo)。

·掌握VGA接口的標(biāo)準(zhǔn)時序。

·掌握利用FPGA設(shè)計驅(qū)動的基本思想和方法。

·熟練掌握狀態(tài)機的使用。

10.9.2VGA接口實例內(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單圖形。本實例要求通過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。

10.9.3FPGA代碼設(shè)計實現(xiàn)

按照VGA時序要求產(chǎn)生行/列同步信號，并且在指定的時間（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，具體同步信號前、后、同步信號、有效像素數(shù)是不同的，要根據(jù)像素時鐘頻率來設(shè)置。以800×600，60Hz為例，像素時鐘為40MHz，即：

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

設(shè)計中可根據(jù)系統(tǒng)時鐘頻率來選擇合適的顯示模式。

10.9.4ModelSim仿真驗證

1．行顯示

設(shè)定一個列計數(shù)器，計數(shù)到相應(yīng)的值時，給出相應(yīng)的同步信號，并在像素有效期間，輸出有效的顏色數(shù)據(jù)，行計數(shù)器通過檢測列同步信號來計數(shù)，檢測到列同步信號，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為列計數(shù)，列計數(shù)到有效像素時，給出enable信號，只有enable信號為高時，才給出有效像素數(shù)據(jù)，并且在每個同步信號后，行計數(shù)器加1。

如圖10.46所示為行同步信號產(chǎn)生時仿真結(jié)果，當(dāng)計數(shù)到604-1=603行時，給出行同步信號，同步信號低電平持續(xù)4個行的時間，同步信號后持續(xù)21行的時間，之后再從第一行第一列開始。

圖10.46行同步信號產(chǎn)生后仿真結(jié)果

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，計數(shù)到不同的值時，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)對利用FPGA來驅(qū)動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)板上實現(xiàn)