基于FPGA的VGA圖象信號發(fā)生器設(shè)計

ROM定制的圖象信息是利用FPGA嵌入的存儲器定制LPM_ROM,可以用于存儲一幅64×64分辨率的圖像信息，數(shù)據(jù)線寬為3位，地址線12根，采用組合尋址方式，即行地址HSADDRESS占低6位，場地址VSADDRESS占高6位；若要顯示更為復(fù)雜的圖象信息，只需擴展存儲器及尋址的數(shù)據(jù)線寬度，為了保證行地址信號輸出與行掃描信號輸出同步，場地址信號輸出與場掃描信號輸出同步，在VHDL編程時，可用25MHz時鐘作為進程的啟動信號。輸出信號的時序波形如圖6所示。各種圖象信號的輸出是由數(shù)據(jù)選擇器通過VHDL編程實現(xiàn)的。

4.2 視頻輸出接口電路部分設(shè)計

VGA 接口采用非對稱分布的15pin 連接方式，其工作原理是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲的圖像( 幀) 信號在RAMDAC 里經(jīng)過模擬調(diào)制成模擬高頻信號，然后進行輸出顯示，這樣VGA信號就不必像其它視頻信號那樣還要經(jīng)過矩陣解碼電路的換算。從視頻成像原理可知VGA的視頻傳輸過程是最短的，所以VGA 接口擁有許多的優(yōu)點，如無串擾、無電路合成分離損耗等。視頻輸出與VGA 接口如圖7。

4.3 模式控制與顯示部分設(shè)計

為了實現(xiàn)人機對話，模式控制與顯示即人機接口的設(shè)計，選用LCD顯示器和矩陣鍵盤，使接口和顯示更加友好。要求能根據(jù)鍵盤掃描結(jié)果，控制不同的圖象信號輸出，并進行相應(yīng)的功能顯示。采用單片機89S51作為控制器，對鍵盤模塊和功能顯示模塊進行控制。用C語言編程，對鍵盤進行掃描和液晶顯示模塊的控制。當然也可以對FPGA器件編程，實現(xiàn)對鍵盤模塊和功能顯示模塊的控制。但需占用FPGA器件的邏輯資源，會對定制圖像信息的存儲空間造成影響。

本設(shè)計采用4×4矩陣式鍵盤，行、列線占用單片機8個I/O口資源，鍵盤掃描過程是列掃描行輸出，逐列掃描，讀取鍵值，根據(jù)讀回的值判斷所按鍵的位置，按鍵消抖采用延時消抖方式，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)執(zhí)行相應(yīng)功能程序。顯示器采用TS-12864-3液晶顯示屏，由單片機控制及驅(qū)動，顯示系統(tǒng)當前工作狀態(tài)等信息。

5、結(jié)束語

隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，其實時處理技術(shù)成為研究的熱點。EDA（電子設(shè)計自動化）技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實時處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA的特點使其非常適用于進行一些基于像素級的圖像處理。 本文設(shè)計的基于FPGA的數(shù)字圖像實時生成系統(tǒng)，可以實現(xiàn)各種數(shù)字、文字、彩條、ROM圖像信號輸出。其圖像顯示控制器的系統(tǒng)處理耗時小于20ms，完全達到了實時要求(50場/秒)。所進行的原理試驗取得了良好的效果。

本系統(tǒng)可以作為顯示器測試信號發(fā)生器，適用于顯示器生產(chǎn)廠或者維修人員 、計算機房、以及單位用戶、甚至個人用戶，進行無需連接主機的畫面演示、測試、檢查，和維修后調(diào)試，通過對標準圖形的觀察和分析，能夠判斷顯示器的總體性能或維修后效果。

本設(shè)計還可以作一些擴展，如添加語音處理電路，實現(xiàn)圖像輸出時同步輸出語音；還可以外接大容量存儲器，采用8位二進制數(shù)據(jù)表示R、G、B三基色，實現(xiàn)256色輸出，使顯示的圖像色彩更加豐富。