基于FPGA的VGA時序彩條信號實現(xiàn)

0 引 言
利用現(xiàn)場可編程邏輯器件產(chǎn)生VGA時序信號和彩條圖像信號，并將其作為信號源，應(yīng)用于電視機(jī)或計算機(jī)等彩色顯示器的電路開發(fā)，方便彩色顯示器驅(qū)動控制電路的調(diào)試。計算機(jī)顯示器的顯示有許多標(biāo)準(zhǔn)，常見的有VGA，SVGA等。在這里嘗試用FPGA實現(xiàn) VGA圖像顯示控制器，這一過程通過編程實現(xiàn)，之后通過軟件的測試和仿真，當(dāng)軟件驗證無誤后完成硬件的下載驗證，最終在CRT顯示器上實現(xiàn)輸出，基本原理就是利用FPGA的可編程原理和VGA的時序控制原理，這在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中有許多實際應(yīng)用。

1 VGA顯示原理
VGA(Video Graphics Array)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的顯示接口得到了廣泛的應(yīng)用。VGA在任何時刻都必須工作在某一顯示模式下，其顯示模式分為字符顯示模式和圖形顯示模式，而在應(yīng)用中討論的都是圖形顯示模式。
VGA的圖形模式分為三類：CGA，EGA兼容的圖形模式；標(biāo)準(zhǔn)VGA圖形模式；VGA擴(kuò)展圖形模式，后兩種圖形模式統(tǒng)稱為VGA圖形模式。文中基于標(biāo)準(zhǔn)VGA模式來實現(xiàn)。工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的VGA顯示模式為：640×480×16×60。
常見的彩色顯示器一般由陰極射線管(CRT)構(gòu)成，彩色由GRB(Green Red Blue)基色組成。顯示采用逐行掃描的方式解決，陰極射線槍發(fā)出電子束打在涂有熒光粉的熒光屏上，產(chǎn)生GRB基色，合成一個彩色像素。掃描從屏幕的左上方開始，從左到右，從上到下，逐行掃描，每掃完一行，電子束回到屏幕的左邊下一行的起始位置，在這期間，CRT、對電子束進(jìn)行消隱，每行結(jié)束時，用行同步信號進(jìn)行行同步；掃描完所有行，用場同步信號進(jìn)行場同步，并使掃描回到屏幕的左上方，同時進(jìn)行場消隱，并預(yù)備進(jìn)行下一次的掃描。VGA顯示控制器控制 CRT顯示圖象的過程如圖1所示。

2 VGA信號時序
圖2所示是計算機(jī)VGA(640×480，60 Hz)圖像格式的信號時序圖。圖2中，V_sync為場同步信號，場周期TVSYNC=16．683 ms，每場有525行，其中480行為有效顯示行，45行為場消隱期。場同步信號Vs中每場有1個脈沖，該脈沖的低電平寬度tWV=63μs(2行)。場消隱期包括場同步時間tWH、場消隱前肩tHV(13行)、場消隱后肩tVH(30行)，共45行。行周期THSYNC=31．78μs，每顯示行包括 800點。其中，640點為有效顯示區(qū)，160點為行消隱期(非顯示區(qū))。行同步信號Hs中每行有一個脈沖，該脈沖的低電平寬度tWV=3．81 μs(即96個DCK)；行消隱期包括行同步時間tWH，行消隱前肩tHC(19個DCLK)和行消隱后肩tCH(45個DCLK)，共160個點時鐘。復(fù)合消隱信號是行消隱信號和場消隱信號的邏輯與，在有效顯示期復(fù)合消隱信號為高電平，在非顯示區(qū)域它是低電平。