VGA 图像显示控制器设计报告

25M

赫兹频率。

< br>

考虑到所采用的硬件平台没有足够的空间存储

640* 480*3bit

数据，所以采

用插值法以实现设计要求。

具体实现为存储

160*120

的图像数据 ，

使用缩放的方

- 1 -

法将图像放大。

该方案是在硬件存储条件有限的情况下所采用的设计方 案，

若存

储空间足够，

则完全可以采用 数据线为

3

，

地址线为

307200

（

640*480

）

的

LPM_ROM

存储像素信息。

二、

单元电路设计

本系统所使用的模块可 分为四块，

顶层文件，

分别为

VGA< /p>

控制模块，

数据存储模

块，锁相环模块。 下文依次介绍。

1

、

顶层文件

LIBRARY IEEE;

USE _LOGIC_;

ENTITY VGAV IS

PORT (CLK20MHZ: IN STD_LOGIC;

HS,VS,R,G,B:OUT STD_LOGIC;

C:OUT STD_LOGIC);

END VGAV;

ARCHITECTURE MODELSTRU OF VGAV IS

COMPONENT VGA640480

PORT(CLK:IN STD_LOGIC;

RGBIN:IN STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);

HS,VS,R,G,B:OUT STD_LOGIC;

HOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0);

VOUT:OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT IMGROM

PORT(

clock:IN STD_LOGIC;

address:IN STD_LOGIC_VECTOR(14 DOWNTO 0);

q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

COMPONENT PLL50

PORT (inclk0: IN STD_LOGIC;

c0

: OUT STD_LOGIC);

END COMPONENT;

SIGNAL RGB:STD_LOGIC_VECTOR(2 DOWNTO 0);

SIGNAL CLK25MHZ:STD_LOGIC;

SIGNAL ROMADDR:STD_LOGIC_VECTOR(14 DOWNTO 0);

SIGNAL HPOS,VPOS:STD_LOGIC_VECTOR(9 DOWNTO 0 );

BEGIN

- 2 -

ROMADDR<=VPOS(8 DOWNTO 2)&HPOS(9 DOWNTO 2);

C<=CLK25MHZ;

I_PLL50:PLL50 PORT MAP(inclk0=>CLK50MHZ,c0=>CLK25MHZ);

I_VGA640480:VGA640480

PORT < /p>

MAP(CLK=>CLK25MHZ,RGBIN=>RGB,HS=>HS,VS=> VS,R=>R,G=>G,B=>B,HOUT=>HPOS,

VOUT=>VPOS );

I_IMGROM:IMGROM PORT MAP(clock=>CLK25MHZ,address=>ROMADDR,q=>RGB);

END MODELSTRU;

采用地址并用的方法，将

160*120

的图像放大到

640*48 0

。

2

、

VGA

显示控制模块

对于普通的

VGA

显示器，其引线共含

5

个信号，即三基色信号

R G B;

行同

步信号

HS

和场同步信号

VS

。

图

2

显示器扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描：

< br>逐行扫描是扫描从屏幕左上角一点开

始，从左像右逐点扫描，每扫描完一行

,

电子束回到屏幕的左边下一行的起始位

置， 在这期间，

CRT

对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信 号进行同步；

当扫描完所有的行，

形成一帧，

< br>用场同步信号进行场同步，

并使扫描回到屏幕左

上方，同 时进行场消隐

,

开始下一帧。隔行扫描是指电子束扫描时每隔一 行扫一

线，

完成一屏后在返回来扫描剩下的线，

隔行扫描的显示器闪烁的厉害，

会让使

用者的眼睛疲劳 。

完成一行扫描的时间称为水平扫描时间，

< br>其倒数称为行频率；

完成一帧

（整

屏）扫描的时间称为垂直扫描时间，其倒数称为场频率，即刷新一屏的频率，常

见的有

60Hz

，

75Hz

< br>等等。标准的

VGA

显示的场频

60Hz,

行频

31.5KHz

。

行场消隐信号

:

是针对老式显像管的成像扫描电路而言的。电子枪所发出的

电子束从屏幕的左上角开始向 右扫描，

一行扫完需将电子束从右边移回到左边以

- 3 -

便扫描第二行。

在移动期间就必须有 一个信号加到电路上，

使得电子束不能发出。

不然这个回扫线会 破坏屏幕图像的。

这个阻止回扫线产生的信号就叫作消隐信号

,

场信号的消隐也是一个道理。

显示带 宽

:

带宽指的显示器可以处理的频率范围。如果是

60Hz

刷新频率的

VGA,

其带宽达

640x480x60=18.4MHz,70Hz

的刷新频率

1024x768

分辨率的

SVGA,

其带宽达

1024x768x70=55.1MHz

。

时钟频率：以

640x480@59.94Hz(60Hz)

为例，每场对应

525

个行周期

(525=10+2+480+33),< /p>

其中

480

为显示行。每场有场同步信号

,

该脉冲宽度为

2

个

行周期的负脉冲，

每显示行包括

800

点时钟

,

其中

< br>640

点为有效显示区

,

每一行 有

一个行同步信号，该脉冲宽度为

96

个点时钟。由此可知：行频为

525*59.94=31469Hz,

< br>需要点时钟频率：

525*800*59.94

约

25MHz

逐行扫描轨迹如下图：

图

3

VGA

的工业标准

：

VESA

中定义行时序和场时序都需要同步脉冲（

Sync

a

）、显示后沿（

Back

porch

b

）、显示时序段（

Display

interval

c

）和显示前沿（

Front

porch

d

）四部分。