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基于fpga的vga图像显示控制器设计--学位论文

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可编程逻辑器件综合实验·报告 基于 FPGA 的 VGA 图像显示控制器设计 第 1页 可编程逻辑器件综合实验·报告 一.实验简介 本实验介绍了一种利用可编程逻辑器件实现 VGA 图像显示控制的方法, 阐述了 VGA 图像显示控制器中 VGA 显像的基本原理以及功能演示,利用可编程器件 FPGA 设计 VGA 图像显示控制的 VHDL 设计方案,并在 Altera 公司的 QuartusII 软件环境下完成 VGA 模块的设计。而且给出了 VGA 模块的设计思路和顶层逻辑框图。最终实现 VGA 图像显示 控制器,VGA 图像控制器是一个较大的数字系统,传统的图像显示的方法是在图像数据 传输到计算机,并通过显示屏显示出在传输过程中,将图像数据的 CPU 需要不断的信 号控制,所以造成 CPU 的资源浪费,系统还需要依靠计算机,从而减少了系统的灵活 性。FPGA 芯片和 EDA 设计方法的使用,可根据用户的需求,为设计提供了有针对性的 VGA 显示控制器,不需要依靠计算机,它可以大大降低成本,并可以满足生产实践中不 断改变的需要,产品的升级换代和方便迅速。 二.任务要求 2.1 课题要求 设计一个 VGA 图像显示控制器。 1. 2. 3. 4. 5. 显示模式为 640× 480× 60Hz 模式; 用拨码开关控制 R、G、B(每个 2 位),使显示器可以显示 64 种纯色; 在显示器上显示横向彩条信号(至少 6 种颜色); 在显示器上显示纵向彩条信号(至少 8 种颜色); 在显示器上显示自行设定的图形、图像等。 2.2 设计目标 根据课题要求,实验中将目标进行了细化,叙述如下: 1. 设定 4 种显示模式:横彩模式、纵彩模式、纯色模式、用户模式; 第 2页 可编程逻辑器件综合实验·报告 2. 3. 4. 5. 拨码开关最低两位 SW1~SW0 控制 4 种模式的切换; 拨码开关高 6 位 SW7~SW2 每两位分别控制 RGB 显示 64 种纯色; 横向和纵向彩条均设置为 8 种内置的颜色; 用户模式中分 3 种子模式: 1) 2) 3) 4) 子模式 1 是沿固定轨迹运动模式,固定图形沿水平方向运动,行运动到边界后折回到下一行继续水平 运动; 子模式 2 是反弹球模式,固定图形在矩形屏幕做内直线运动,到边界后沿反射角方向反弹,周而复始; 子模式 3 是受控运动模式,使用上下左右 4 个按键控制固定图形在屏幕内的运动方向; 子模式间的切换由一个单独的按键进行控制,按键按下后顺序切换子模式。 第 3页 可编程逻辑器件综合实验·报告 三.实验内容 3.1 VGA 概述 伴随着市场上液晶显示器的出现, 越来越多的数字产品开始使用液晶作为显 示终端,不过基于VGA标准的显示器仍是目前普及率最高的显示器。如果想要驱 动此类显示器,必须得有很高的扫描频率,以及极短的处理时间,综合诸多特点 需要,所以选用FPGA来实现对VGA显示器的驱动。本次毕业设计即选用FPGA来实 现VGA的显示。 现在,基于FPGA的设计方案越来越被用于更多的嵌入式系统,在基于FPGA 的大规模嵌入式系统设计中, 为了更好的实现VGA显示功能,既能使用专用的VGA 接口芯SPX7111A等,又可以设计和使用基于FPGA的VGA接口软核,其优点在于能 使用VGA专用芯片具有更稳定的VGA时序和更多的显示模式可供选择。 此外设计和 使用VGA接口软核更具有以下几点优势: ◆ 使用芯片更少,节省板上资源,布线难度大大减少。 ◆ 当高速数据进行传输时,减少高频噪声干

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