使用FPGA 控制VGA 顯示

顯示器因為其輸出信息量大，輸出形式多樣等特點(diǎn)已經(jīng)成為現在大多數設計的常用輸出設備。在 FPGA 的設計中可以使用很少的資源，就產(chǎn)生 VGA 各種控制信號。這個(gè)示例在 RHicSP2200B FPGA 開(kāi)發(fā)板/學(xué)習板上使用 VGA 接口在顯示器上顯示了文字以及簡(jiǎn)單的圖形，可以作為VGA 顯示設計的參考，如果在使用這個(gè)例子的過(guò)程中有任何問(wèn)題都可以通過(guò)郵件

說(shuō)明：有效時(shí)間包括 6 列過(guò)掃描邊界列，有些時(shí)序表將這幾列加在后沿和前沿中
表 2 垂直時(shí)序

說(shuō)明：有效時(shí)間包括 4 行過(guò)掃描邊界行，有些時(shí)序表中將這幾行加在后沿和前沿中。

*當有效時(shí)間增加時(shí)，它超過(guò)了 vsync 信號的上升沿，因此前沿為－1

在實(shí)際設計中如何通過(guò)不同的系統頻率確定適當的顯示模式 ？ 例如在 RhicSP2200 開(kāi)發(fā)板中FPGA 的系統時(shí)鐘頻率為 50MHz。這個(gè)時(shí)鐘頻率可以用來(lái)設計 顯示 800X600 模式，為了顯示器顯示效果好，采用場(chǎng)頻（刷新頻率）75Hz，那么幀長(cháng)可以確定為 666，而行總長(cháng)設計為 1000 像素。

根據以上所述，我們可以設計如Examples1類(lèi)似HDL代碼，使用這段代碼在Valid 有效期間對RGB 中 Blue 兩位賦值1，得到一個(gè)藍色屏幕顯示邊界如圖1 所示。

色彩原理

RGB 色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標準，是通過(guò)對紅(R)、綠(G)、藍(B)三個(gè)顏色 通道的變化以及它們相互之間的疊加來(lái)得到各式各樣的顏色的，RGB 即是代表紅、 綠、藍三個(gè)通道的顏色，通過(guò)三種基本顏色亮度值從 0~255 不同產(chǎn)生出其他各種顏色，這種模式叫加色模式。為什么叫加色模式呢，舉個(gè)例子，通常使用的電視屏幕和電腦 屏幕上的顯示就是這樣的模式，在沒(méi)有圖象時(shí)，屏幕是黑的，若R，G，B 三色亮度都為255 時(shí)混合疊加打在屏幕上時(shí)則顯示成白色。就是加起來(lái)是白色的意思，叫加色模式。這個(gè)標準幾乎包括了人類(lèi)視力所能感知的所有顏色，是目前運用最廣的顏色系統之 一。

而與我們電腦相關(guān)的地方，就是目前的顯示器大都是采用了 RGB 顏色標準，這就是為什么它對我們來(lái)說(shuō)這么重要了。

在顯示器上，是通過(guò)電子槍打在屏幕的紅、綠、藍三色發(fā)光極上來(lái)產(chǎn)生色彩的，目前的電腦一般都能顯示 32 位顏色，約有一百萬(wàn)種以上的顏色。如果說(shuō)它所顯示的顏色 還不能完全吻合自然界中的某種色彩的話(huà)，那已經(jīng)幾乎是我們肉眼所不能分辯出來(lái)的了。

而 RhicSP2200 開(kāi)發(fā)板系統中每一個(gè)色 彩都是使 用 2bit 來(lái) 表示的，因 此可見(jiàn) RhicSP2200 系統可以出現64 種不同的顏 色。其他色彩的使用請在實(shí)際工作中更多的加以體會(huì )。

顯示

通過(guò)以上的講述，已經(jīng)可以在計算機顯示器上顯示一個(gè)有顏色的區域了，在這個(gè)小節中我們再舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，在顯示器中顯示兩個(gè)鑲嵌的正方形，字符等顯示與其類(lèi)似，可以參考瑞芯科技其他設計示例。 例如我們可以在 xpos 與 ypos 的某一區間給 RGB 信號賦不同的值將得到如圖2 所示的顯示效果。

例子 1：使用 50MHz 時(shí)鐘頻率產(chǎn)生的 VGA 同步脈沖以及視頻有效信號

module sync_gen_50m(
rst_n,// synthesis attribute clock_buffer of rst_n is ibufg;
clk,

hsync,
vsync,
valid,
x_cnt,
y_cnt
);
input rst_n ;
input clk ;

output hsync ;
output vsync ;
output valid ;
output [9:0] x_cnt ;
output [9:0] y_cnt ;

reg hsync ;
reg vsync ;
reg valid ;
reg [9:0] x_cnt ;
reg [9:0] y_cnt ;

always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
if ( !rst_n )
x_cnt = 10'd0;
else if ( x_cnt == 10'd1000 )
x_cnt = 10'd0;
else
x_cnt = x_cnt + 1'b1;

always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
if ( !rst_n )
y_cnt = 10'd0;
else if ( y_cnt == 10'd665 )
y_cnt = 10'd0;
else if ( x_cnt == 10'd1000 )
y_cnt = y_cnt + 1'b1;

always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
if ( !rst_n )
begin
hsync = 1'b0;
vsync = 1'b0;
end
else
begin
hsync = x_cnt = 10'd50;
vsync = y_cnt = 10'd6;
end

always @ ( posedge clk or negedge rst_n )
if ( !rst_n )
valid = 1'b0;
else
valid = ( ( x_cnt > 10'd180 ) ( x_cnt 10'd980)
( y_cnt > 10'd35) ( y_cnt 10'd635) );

endmodule