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本实例采用明德扬开发板VGA模块:
二、VGA显示原理 关于VGA的详细解释可查看参考文献1,这里主要讲解下根据VGA的分辨率计算时钟频率的方式。以本文使用到的1024*768@60HZ为例。 一帧图像显示周期为Tv,在这段时间内VGA需要扫描806行,每行1344个点。所以每个点的持续周期为:Ts=Tv/(n*m),故时钟频率:fs = n*m*fv=806*1344*60=65MHz。因此设计下来其实非常简单,PLL产生65MHz工作时钟信号,利用两个计数器分别计数行列值,之后根据计数器数值产生行场同步信号以及相应的RGB图像数据即可。有一点需要注意:VGA显示标准规定行场同步脉冲均为负脉冲,意思是只有同步脉冲阶段拉低,其他时刻为高电平。 三、静态图片显示 VGA显示基本原理和设计方式确定后,显示图片也不是什么难事。可以将图片以.coe形式保存在FPGA内部BRAM中,通过VGA接口模块循环读取RAM数据方式来显示图片。FPGA片内BRAM的存储容量一般在kbit量级,存储640*480*24bit真彩色图像捉襟见肘,因此这里仅显示320*240*16bit图像用于测试。把图片格式设定为.coe文件的方法:一是可以利用些小的软件工具,此处先用img2Lcd软件将图片调整为合适的分辨率,再用BMP2Mif软件生成.coe文件初始化BMG IP核(见参考文献2);第二就是自己写一段软件脚本来转换。 测试需求:VGA接口以1024*768分辨率,60Hz帧频,在显示屏中央位置显示一幅320*240图片,其他位置左右各一半分别显示白色和红色。 BMG IP核配置: 第一页选择单口ROM模式,其他保持默认。主要第二页的位宽和深度设置正确,另外取消掉输出寄存器选择匹配时序。 四、显示硬件方案 大多数VGA显示采用电阻网络分压代替DA过程,这种方案成本较低,能满足大多数显示需求。当对分辨率要求较高时,采用专用显示芯片来完成R G B三路同步数模转换,本文采用ADI公司的ADV7123芯片,内含有三路10位DAC,最高支持1080p@60Hz图像输出。硬件中将每路低两位拉低,仅提供高8位接口可满足8*8*8 = 24bit真彩色显示需求。上升沿采样数据,为方便处理和代码规范,FPGA逻辑在PLL时钟上升沿驱动,输出显示芯片工作采样时钟为PLL产生时钟信号取反,如此可保证满足显示芯片建立保持时间需求。
五、逻辑代码设计 VGA显示接口代码如下: vga_driver
这里VGA接口代码包含了显示内容,在实际应用中要去掉显示部分逻辑和BRAM的例化,添加用户侧接口及逻辑。测试工程顶层: vga_test_top.v
六、仿真及板级测试 为了方便仿真,只将vga_interface作为uut。查看行为仿真波形: 可见行场计数器及同步脉冲按照预期工作,在显示图片区域地址计数器递增。现在我们看看实际上板后的显示效果: 和原始图片对比下 |