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1、VGA图像控制器的CPLD/FPGA设计与实现-11月25日点击次数:891:品世界作者:王曼珠路而红王传海现代电子设计技术的核心是EDA技术。EDA技术依赖功能强大的计算机，在EDA软件工具平台上，以硬件描述 F段完成系统设计。:PLD/FPGA实现VGA彩色显示控制器在工业现场中有许多实际应用。以硬件描述语言VHDL对可编程器件进行功能模块设计、仿真综合,可实现VGA显示控 并实现了动画效果。參数器进行通信的唯一接口。通过CPLD/FPGA器件对RGB信号、行同步信号、场同步信号等信号的控制，并参照有关标准，可以实现对VGA显示器的控制。由 设定恰当的参数是系统设计的关键。发的工业标准，像
2、素输出频率为25.175MHz;行频(线频率)为31.469KHZ;场频(刷新率)为59.94Hz。参数设计原理以及行同步信号(Ts)与显示信号(Tdis)的【勺设计方案9一个较大的数字系统。采用模块化设计原则，借鉴自顶而下的程序设计思想,进行功能分离并按层次设计。将VHDL硬件描述语言设计与原理图设计相结合 使顶层VGA图像控制器的模块实体仿真综合得以顺利通过。VGA控制器主要由以下模块组成：消隐模块，显示模块，分频模块，网格生成模块,汉字显示模块 M-ROM调用模块,EEPROM调用模块等。功能模块的VHDL设计如下。艮示控制器的关键部分，显示模块、汉字模块、彩条模块、网格模块、动画控制模
3、块、LPM-ROM调用模块等都由消隐模块控制，并且行同步信号(HS)和场同【勺仿真结果。由于CLK频率相当高，像素速率也很高，为了观察HS、VS信号，适当缩小了波形比例。其中，C9.0为像素坐标值,L8.O为扫描线信号，也艮示控制器的重要组成部分。各个模块的输出数据都要经过该模块处理后送到显示器。显示模块在VGA显示控制器中起着至关重要的作用。 设计如下：HAVE OF DISPLAY IS_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 1);AND HS AND VS;AND HS AND VS;AND HS AND VS;段如图3所示。据信号，由模式控制模块产生;行同步信号HS由消隐模块产生
4、;场同步信号VS由消隐模块产生。输出的R、G、B信号分别为红色、绿色、蓝色信号。 苜号直接连到VGA接口，它是控制器与显示器进行通信的桥梁。该模块以VHDL语言实现,该模块中的结构体描述一共只用了 6条语句。而要实现同样的功 书需要冗长的代码去描述。由此可见,VHDL语言具有很大的优越性。匸现在显示器上显示汉字、字符等。字模信息可以利用字模提取软件来获得，得到了汉字的字模信息后，可以通过屏幕上的横坐标和纵坐标按照字模信息定 壬何字体、任何点阵的汉字，并根据需要决定汉字在屏幕上的位置。至于英文以及其他任何符号的显示原理与汉字显示的原理一样。E编辑各种图形。网格生成模块的实现原理与汉字生成模块、彩
5、条发生器类似，在像素的横坐标和纵坐标控制下，实现各种网格图形的生成。网格生成模块 艮示，所以可以看到网格由小到大逐渐变化，虽然不是动画效果，但每秒一帧画面的速度依然使图像连续变化呈现出动感。网格以及背景的颜色也可以随意设 空制。匸要功能是编辑各种图形，因此本模块可以按照设计方案生成各种各样的图形。网格的选择是一种比较简单的图像编辑，该部分虽然名为网格生成模块，但实*模块库。本设计中调用了三个LPM-ROM，其中两个用来存放汉字信息，另一个用来存放动态彩条信息。调用LPM-ROM模块,一个重要的问题就是*.mif文件 是取软件和WORD编辑功能。设置好参数后,生成元件作为自定义元件库中的元件以供
6、调用。为不使用外挂ROM而建立字库提供了条件，直接调用LPM模块，可以大大提高效率。通过LPM-ROM可以在显示器上显示汉字、字符等。是设计的难点之一。该模块实现了对系统外挂的两个EEPROM（W27EO4O和W27C020）的访问，通过该模块可以使显示器显示各种各样的彩色图像。 头夬也是该数字系统的关键部分，它的主体部分是一个功能齐全的数据选择器（32选1）。选1数据选择器和一个32进制可逆计数器组成。可逆计数器控制端为EC、DIR、CLR,MD为计数时钟信号。计数结果（即对应一种模式）是数据选择器进行 空制,可以实现对模式选择的控制。土生了 32种模式，由计数器实现了对模式的有效控制。其实图像控制模块功能还可以进一步扩展。计数器输出为8比特，实际共有255种模式，在输入的3 就几个进行再处理,如叠加、异或（棋盘格生成就是横彩条与竖彩条的异或而实现的）、相与等等,这样就可以产生成千上万种图形的输出。余个模块都采用VHDL语言实现，每个模块在功能仿真无误后生成元件，放入元件库中，由顶层原理图调用各个模块（元件）。VGA图像控制器整体设计经过 伦仿真、时序仿真以及硬件仿真综合，在VGA显示器上实现了所设计的各种功能。罰牛可以很方便地实现数字系统设计，基于CPLD/FPGA器件的VGA控制器可以实现显示器的实时显示。该系统性能高低取决于系统设计方案，硬件描述语言
