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1、xx大学学士学位论文基于FPFA的VGA显示控制器设计摘要目前，数码产品逐渐进入了人们生活的每一个领域，而此类产品大多都带有显示屏，可见对显示屏的控制电路进行研究具有很大的市场需求。VGA作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用，同时基于VGA技术的显示控制器也拥有广泛的使用领域。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。本文所设计的VGA控制器就是通过利用超大规模可编程逻辑器件FPGA和Altera公司开发的EDA设计软件Quartus II 8.0，并采用自顶向下的VHDL设计方法，将该控制器分成用VHDL语言进行描述的五个子模块来实现的。在Quartus II 8.0软件平台上，完成了对该控制器的设计输入、综
2、合、仿真和下载。在实验开发板上，也进行了硬件调试。调试结果表明，设计的VGA控制器能够正确地输出RGB颜色信号和时序控制信号，可以显示符合VGA工业标准的测试彩条信号，内置ROM信息,实时RAM信息，还能够分屏显示三路RGB图像信息，并在这几种模式之间灵活切换和通断。它工作稳定，达到了设计要求。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。本设计利用了不同于以往传统的电子设计方法，具有修改灵活，高移植性，维护简单，可靠性好等优点。大大地缩短了设计周期，降低了生产成本。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。关键词现场可编程门阵列；硬件描述语言；视频图像阵列The VGA Display Controller Design Based
3、on FPFAAbstractThe currently, the digital products which most of them have a display screen entered in every area of peoples lives gradually, so we can see the great market demand of the study on the control circuit .As a standard display interface has been widely used, the VGA display controller ba
4、sed on this VGA norm also has a broad field of use at the same time.酽锕极額閉镇桧猪訣锥。In this paper, designed through the use of ultra-large-scale programmable logic device-FPGA and Altera developed EDA design software Quartus II of version 8.0, and the VHDL top-down design methodology,the VGA controller w
5、as divided into five sub-modules which described with VHDL language. It has finished the design of the controller input, integrated, simulation, and download on Quartus II 8.0 software platform,and it has carried out hardware debugging on the experimental development board. The results from debuggin
6、g showed that the design of the VGA controller can output the color signals of RGB and the control signals correctly. It can show the images that compliance with industry standard of VGA ,such as the color bar test signal, a built-ROM image, and a real-time RAM image, but also to show the three-way
7、RGB image information on one screen separately,and it can make a choice between these types of models and control the output connect or disconnector.It work Stable and achieve the design requirements.彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。With the advantage of easily change, high portability, easy maintenance, good reliability
8、,this design is different from the traditional method of electronic design.It greatly short the design cycle and reduce the production costs.謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。KeywordsFPGA；VHDL；VGA不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。1.1 课题背景1茕桢广鳓鯡选块网羈泪。1.2 国内外文献综述1鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。1.2.1 显示技术的发展史1籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。1
9、.2.2 各种显示器的显示原理2預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。1.2.3 显示标准的发展4渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。1.2.4 VGA概述及其接口5铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。1.3 论文研究内容7擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。第2章 VGA显示控制的相关理论8贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。2.1 VGA显示控制8坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。2.1.1 VGA显示控制方式8蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。2.1.2 颜色模型10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。2.1.3 分屏显示技术12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。2.1.4 矩阵切换技术12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。2.2 实现工具简介12猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。2.2.1 基于VHDL的自顶向下设计方法12锹籁
10、饗迳琐筆襖鸥娅薔。2.2.2 QuartusII软件简介14構氽頑黉碩饨荠龈话骛。2.2.3 VHDL语言简介16輒峄陽檉簖疖網儂號泶。2.2.4 FPGA简介16尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2.3 本章小结18识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。第3章 VGA显示控制器的VHDL设计19凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。3.1 显示控制器的整体设计19恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。3.1.1 系统整体设计思想19鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。3.1.2 系统的功能模块划分19硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。3.1.3 各个模块的分别实现20阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。3.1.4 系统的整体硬件设计20氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。3.2 系统各个功能模块的设计2
11、1釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。3.2.1 PLL锁相环设计21怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。3.2.2 彩条信号发生器设计23谚辞調担鈧谄动禪泻類。3.2.3 ROM信息读取显示控制器设计26嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。3.2.4 实时RAM信息读取显示控制器设计29熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。3.2.5 多路RGB图像信号分屏显示控制器设计30鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。3.2.6 4路VGA图像信号矩阵切换控制器设计32纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。3.3 本章小结35颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。第4章 基于FPGA的VGA显示控制器实现36濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。4.1 顶层原理图设计输入36銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。4.2 编译综合37
12、挤貼綬电麥结鈺贖哓类。4.3 整体仿真38赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。4.4 引脚锁定和下载38塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。4.5 调试结果39裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。4.6 本章小结42仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。结论43绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。致谢44骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。参考文献45瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。附录A46鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。附录B50栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。附录C53辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。- IV -第1章 绪论1.1 课题背景研究
13、表明人的各种感觉器官从外界获得的信息中视觉占60%，听觉占20%，触觉占15%，味觉占3%，嗅觉占2%，近2/3的信息是通过眼睛获得的，从而图像显示成为传递信息最重要的方式，由此也就促进人们对显示以及控制技术的研究开发。詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。随着半导体技术、材料技术、微电子技术和加工工艺的发展，基于乘积项结构的CPLD以及基于查找表法的FPGA等超大规模可编程逻辑器件的产生。它们的功能强大，逻辑资源丰富，编程方式简单先进，高速度，高可靠性，使用方便，开发简洁，维护简单，易学易用，开发周期和上市时间短以及节约开发成本等众多特点。则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。与此同时，EDA(Electronic Des
14、ign Automation)技术，即电子设计自动化技术也取得飞速发展。它依赖功能强大的计算机，在EDA工具软件平台上，对以硬件描述语言HDL（Hardware Description Language）为系统逻辑描述手段完成的设计文件，自动地完成逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合、结构综合（布局布线），以及逻辑优化和仿真测试，直至实现既定的电子线路系统功能。EDA技术使得设计者的工作仅限于利用软件方式，即利用硬件描述语言和EDA软件来完成对系统硬件功能的设计。这使得该技术成为了现代电子技术设计的核心。它与这些超大规模可编程逻辑器件相结合，更是具备了开发SOPC(可编程片上系统)的实力，极
15、大地改变了传统的ASIC等电子设计方法。未来的电子设计更是在朝着这个方向发展。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。目前，连接计算机与显示设备的主要接口是VGA接口，而且在较短的一段时间内VGA接口仍然会有很大的使用价值。国内的现实设备绝大多数仍然是VGA显示类型的显示器，只有在诸如笔记本、数码相机等数码便携产品或者其他有特殊要求或更高端的产品中应用LCD等先进的显示设备来作为主要显示，但是为了跟其它的显示设备兼容互联，它也带有VGA接口；不仅如此在等离子电视、DVD、数字机顶盒等设备中都带有VGA接口。同时，基于VGA技术的数码产品也逐渐进入到人们的生活中，例如手机、MP4等产品，这些产品中的显示屏都是利用VGA控制方式进行显示的。可以见得，对VGA控制器的研究仍有着广泛的市场需求1。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。1.2 国内外文献综述1.2.1 显示技术的发展史1897年德国K.F.布劳恩发明阴极射线管，用于测量仪器上显示快速变化的电信号。后来经过显示材料及显示技术的发展，实现了从最简单的图象显示单元（即黑白两色或明暗两个状态点的集合），进一步发展到明暗程度可调，具有灰度等级的黑白显示，甚至引进红蓝绿三基色颜色模型，实现了彩色显示2。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。到20世纪50年代，电视技术的发展成为显示技术发展的重要基
