基于FPGA的VGA顯示系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

陳啟武 白天蕊

摘要：針對VGA（視頻圖形陣列）接口顯示器的檢測需求，設計了一種基于Altera FPGA的VGA顯示系統(tǒng)。詳細介紹了VGA顯示的原理，采用硬件描述語言Verilog完成了VGA顯示所需的驅動時序和圖像存儲相關模塊的設計，并對整個系統(tǒng)進行了綜合仿真，驗證了設計的正確性。仿真與測試結果表明，該設計可以在簡單的情況下實現(xiàn)圖像或字符顯示，節(jié)約了硬件成本，還可以滿足不同顯示標準的需要。

關鍵詞：VGA；圖像顯示；FPGA；設計實現(xiàn)

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.013

引言

VGA（Video Graphics Array）是IBM公司在1987年隨PS/2機一起推出的一種視頻傳輸標準，具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點，在顯示器領域得到了廣泛的應用。隨著電子設計自動化（EDA）技術的發(fā)展，近年來FPGA（現(xiàn)場可編程邏輯門陣列）在大規(guī)模嵌入式系統(tǒng)設計中得到了廣泛應用。本文對基于FPGA的VGA顯示系統(tǒng)進行了研究，利用了Altera CycloneⅣ系列的FPGA高達上百兆的工作頻率特性為數(shù)字圖像處理提供了良好的實時性，其內部集成的數(shù)字鎖相環(huán)為系統(tǒng)的工作時鐘提供的良好的穩(wěn)定性，其內部嵌入的存儲器可以存儲一定容量的圖像信息，其豐富的I/O口資源可以擴展外接大容量的顯示接口。此外，F(xiàn)PGA電路的可重構性，為系統(tǒng)功能的優(yōu)化和升級以及功能拓展提供了很大的設計空間。因此，由FPGA完成VGA圖像的顯示和控制，較好的實現(xiàn)了圖像數(shù)據(jù)處理的實時性和可靠性，具有成本低、結構簡單、應用靈活的優(yōu)點，可以廣泛應用于視頻和計算機的顯示技術領域。

1 VGA顯示原理

計算機顯示器的顯示有許多標準，如VGA、SVGA等。……