基于DSP Builder的VGA接口設計

　　摘 要：本文給出了基于Altera DSP Builder平臺下VGA接口的系統級設計方法。該接口模塊可利用NiosⅡ進行靈活地控制和配置。文中在CycloneⅡ DSP平臺上實現了該設計并驗證了設計的有效性。

　　關鍵詞：VGA;DSP Builder;SOPC;行頻;場頻

　　引言

　　隨著電子技術的發展，VGA(視頻圖形陣列)接口出現在很多嵌入式平臺上，用于圖像信息的實時顯示等。在某些情況下，設計者希望通過普通的顯示器或投影儀觀測FPGA內部的一些矢量信號，即把帶VGA接口的顯示器當作示波器使用等，這就需要對數據進行處理，使之能夠在顯示器上實時顯示。

　　本文基于DSP Builder的VGA接口設計方法，對VGA接口時序和系統設計需求進行了介紹，并在硬件平臺下實現一維與二維信號的顯示。

　　VGA接口標準

　　VGA顯像原理

　　顯示器通過光柵掃描的方式，電子束在顯示屏幕上有規律地從左到右、從上到下掃描。在掃描過程中，受行同步信號控制，逐點往右掃，完成一行掃描的時間倒數為行頻;同時又在行同步脈沖期內回到屏幕的左端，從上往下形成一幀，在垂直方向上受場同步信號控制，完成一幀的時間倒數為場頻。圖像的顯示過程即為在電子束掃描過程中，將地址與圖像的像素依次對應，每一個被尋址的像素只獲得其自身的控制信息，而與周圍的像素不發生干擾，從而可以顯示穩定的圖像。

　　VGA接口是顯示卡上輸出模擬信號的接口，也叫D-Sub接口。這種接口上面共有15個針孔，分成3排，每排5個，通過模擬VGA接口顯示圖像的工作原理，將計算機內部以數字方式生成的顯示圖像信息，通過顯卡中的ADC轉變為R、G、B三基色信號和行、場同步信號，通過電纜傳輸到顯示設備中。

　　VGA時序

　　VGA的時序包括水平時序和垂直時序，且兩者都包含的時序參數有：水平(垂直)同步脈沖、水平(垂直)同步脈沖結束到有效顯示數據區開始之間的寬度(后沿)、有效顯示區寬度、有效數據顯示區結束到水平(垂直)同步脈沖寬度開始之間的寬度(前沿)。水平有效顯示區寬度與垂直有效顯示區寬度邏輯與的區域為可視區域，其他區域為消隱區。

　　一行或一場的時序信息如圖1所示。

　　圖1 行/場時序圖

　　根據目前的顯示器性能參數，以LG 505E為例，其最大分辨率已可達到1024