基于FPGA的VGA圖象信號發(fā)生器設計

ROM定制的圖象信息是利用FPGA嵌入的存儲器定制LPM_ROM,可以用于存儲一幅64×64分辨率的圖像信息，數據線(xiàn)寬為3位，地址線(xiàn)12根，采用組合尋址方式，即行地址HSADDRESS占低6位，場(chǎng)地址VSADDRESS占高6位；若要顯示更為復雜的圖象信息，只需擴展存儲器及尋址的數據線(xiàn)寬度，為了保證行地址信號輸出與行掃描信號輸出同步，場(chǎng)地址信號輸出與場(chǎng)掃描信號輸出同步，在VHDL編程時(shí)，可用25MHz時(shí)鐘作為進(jìn)程的啟動(dòng)信號。輸出信號的時(shí)序波形如圖6所示。各種圖象信號的輸出是由數據選擇器通過(guò)VHDL編程實(shí)現的。

4.2 視頻輸出接口電路部分設計

VGA 接口采用非對稱(chēng)分布的15pin 連接方式，其工作原理是將顯存內以數字格式存儲的圖像( 幀) 信號在RAMDAC 里經(jīng)過(guò)模擬調制成模擬高頻信號，然后進(jìn)行輸出顯示，這樣VGA信號就不必像其它視頻信號那樣還要經(jīng)過(guò)矩陣解碼電路的換算。從視頻成像原理可知VGA的視頻傳輸過(guò)程是最短的，所以VGA 接口擁有許多的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)串擾、無(wú)電路合成分離損耗等。視頻輸出與VGA 接口如圖7。

4.3 模式控制與顯示部分設計

為了實(shí)現人機對話(huà)，模式控制與顯示即人機接口的設計，選用LCD顯示器和矩陣鍵盤(pán)，使接口和顯示更加友好。要求能根據鍵盤(pán)掃描結果，控制不同的圖象信號輸出，并進(jìn)行相應的功能顯示。采用單片機89S51作為控制器，對鍵盤(pán)模塊和功能顯示模塊進(jìn)行控制。用C語(yǔ)言編程，對鍵盤(pán)進(jìn)行掃描和液晶顯示模塊的控制。當然也可以對FPGA器件編程，實(shí)現對鍵盤(pán)模塊和功能顯示模塊的控制。但需占用FPGA器件的邏輯資源，會(huì )對定制圖像信息的存儲空間造成影響。

本設計采用4×4矩陣式鍵盤(pán)，行、列線(xiàn)占用單片機8個(gè)I/O口資源，鍵盤(pán)掃描過(guò)程是列掃描行輸出，逐列掃描，讀取鍵值，根據讀回的值判斷所按鍵的位置，按鍵消抖采用延時(shí)消抖方式，根據鍵值跳轉執行相應功能程序。顯示器采用TS-12864-3液晶顯示屏，由單片機控制及驅動(dòng)，顯示系統當前工作狀態(tài)等信息。

5、結束語(yǔ)

隨著(zhù)數字圖像處理的應用領(lǐng)域不斷擴大，其實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。EDA（電子設計自動(dòng)化）技術(shù)的迅猛發(fā)展為數字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎。其中FPGA的特點(diǎn)使其非常適用于進(jìn)行一些基于像素級的圖像處理。 本文設計的基于FPGA的數字圖像實(shí)時(shí)生成系統，可以實(shí)現各種數字、文字、彩條、ROM圖像信號輸出。其圖像顯示控制器的系統處理耗時(shí)小于20ms，完全達到了實(shí)時(shí)要求(50場(chǎng)/秒)。所進(jìn)行的原理試驗取得了良好的效果。

本系統可以作為顯示器測試信號發(fā)生器，適用于顯示器生產(chǎn)廠(chǎng)或者維修人員 、計算機房、以及單位用戶(hù)、甚至個(gè)人用戶(hù)，進(jìn)行無(wú)需連接主機的畫(huà)面演示、測試、檢查，和維修后調試，通過(guò)對標準圖形的觀(guān)察和分析，能夠判斷顯示器的總體性能或維修后效果。

本設計還可以作一些擴展，如添加語(yǔ)音處理電路，實(shí)現圖像輸出時(shí)同步輸出語(yǔ)音；還可以外接大容量存儲器，采用8位二進(jìn)制數據表示R、G、B三基色，實(shí)現256色輸出，使顯示的圖像色彩更加豐富。