你了解過(guò)基于VGA接口之如何實(shí)現(xiàn)FPGA嗎？
你知道2基于VGA接口之如何實(shí)現(xiàn)FPGA嗎?FPGA是單片機(jī)的重要組成部分之一，而VGA更是FPGA的常見(jiàn)通用接口。本文就以VGA接口為例，給大家講解關(guān)于基于VGA接口之如何實(shí)現(xiàn)FPGA。
VGA 輸出的信號(hào)一共有 5 個(gè)有效信號(hào)，分別是：
VGA_RED(紅色端子)，VGA_BLUE(藍(lán)色端子)，VGA_GREEN(綠色端子)，VGA_HSYNC(水平同步端子)，VGA_VSYNC(垂直同步端子)。
如果采用水平掃描的方法，且為 640 x 480 的分辨率，我們需要：
時(shí)鐘頻率為 25MHz(或者也可以采用 28.3MHz，參考 VGA 文檔)。
水平同步端子輸出信號(hào)包含 4 個(gè)階段，每個(gè)周期共占用 800 個(gè)時(shí)鐘周期。
脈沖周期(用于同步)：96 周期，輸出低電平
前端周期(用于緩沖)：48 周期，輸出高電平
顯示周期(用于顯示)：640 周期，每一個(gè)時(shí)鐘周期顯示一個(gè)像素點(diǎn)的內(nèi)容，讀取紅、藍(lán)、綠色端子的信息作出顯示。同步端子輸出高電平。
后端周期(用于緩沖)：16 周期，輸出高電平
垂直同步端子輸出信號(hào)也包含 4 個(gè)階段，由于是水平掃描，所以在垂直同步中的顯示周期中，水平同步端子將對(duì)其正確的進(jìn)行顯示，它包含了 480 個(gè)水平同步周期，掃描 480 行的內(nèi)容。也可以說(shuō)一個(gè)垂直同步周期中，顯示出一個(gè)屏幕的內(nèi)容。
垂直同步端子的脈沖周期為 2 個(gè)水平同步周期;后端周期為 29 個(gè)水平同步周期;顯示周期為 480 個(gè)水平同步周期;前端周期為 10 個(gè)水平同步周期，故總周期數(shù)為
[latex]T=(480+2+10+29) * (96+16+640+48) = 416800[/latex]cycles
刷新頻率為
[latex]f = frac {25MHz} {416800} = 59.98 Hz[/latex]
即屏幕的刷新頻率約為 60Hz。若需采用其它的分辨率，只需改變顯示周期長(zhǎng)度以及為該模塊提供不同的時(shí)鐘周期即可。顯示周期等參數(shù)都在 vga_header.v 文件中定義。編寫(xiě)過(guò)程中，如果出現(xiàn)屏幕提示類似于“顯示超出范圍”的提示語(yǔ)，則說(shuō)明同步周期不正確，改正同步周期長(zhǎng)度即可。
為了實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)的準(zhǔn)確計(jì)時(shí)，我們采用了有限狀態(tài)機(jī)對(duì)它進(jìn)行控制。以下源代碼可供參考：
always @ (negedge clk)
begin
/* Vertical Sync. Signal */
case (v_state)
0: begin /* TPW 同步脈沖周期*/
if (cv_thres == 0) begin
v_sync <= 0; /* 信號(hào)置低*/
cv_en <= 0; /* 計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù) */
end else begin
v_state <= 1; /* 進(jìn)入下一狀態(tài)*/
cv_en <= 1; /* 計(jì)數(shù)器清零 */
cv_value <= `VGA_SYNC_V_POR_BACK-1; /* 計(jì)數(shù)器置位 */
v_sync <= 1; /* 同步信號(hào)置高 */
end
end
1: begin /* TFP 前端周期 */
if (cv_thres == 0) begin
v_sync <= 1; /* 同步信號(hào)置高 */
v_addr <= 0; /* 垂直地址清零 */
cv_en <= 0; /* 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)*/
end else begin
v_state <= 2; /* 進(jìn)入下一狀態(tài) */
cv_value <= `VGA_SYNC_V_DISPLAY-1; /* 計(jì)數(shù)器置位 */
cv_en <= 1; /* 計(jì)數(shù)器清零 */
v_sync <= 1; /* 垂直同步信號(hào)置高 */
h_state <= 0; /* 置水平同步狀態(tài) */
end
end
2: begin /* TDISP顯示周期 */
if (cv_thres == 0) begin
v_sync <= 1; /* 垂直同步信號(hào)置高 */
cv_en <= 0; /* 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) */
end else begin
v_state <= 3; /* 進(jìn)入下一狀態(tài) */
cv_value <= `VGA_SYNC_V_POR_FRONT-1; /* 計(jì)數(shù)器置位 */
cv_en <= 1; /* 計(jì)數(shù)器清零 */
v_sync <= 1; /* 垂直同步信號(hào)置高 */
end
end
3: begin /* TBP后端周期 */
if (cv_thres == 0) begin
v_addr <= 0; /* 垂直地址清零 */
v_sync <= 1; /* 垂直同步信號(hào)置高 */
cv_en <= 0; /* 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) */
end else begin
v_state <= 0; /* 進(jìn)入下一狀態(tài)，即狀態(tài)0 */
cv_value <= `VGA_SYNC_V_PUL_WIDTH-1; /* 計(jì)數(shù)器置位 */
cv_en <= 1; /* 計(jì)數(shù)器清零 */
v_sync <= 0; /* 垂直同步信號(hào)置低 */
end
end
endcase
/* ...... *
通過(guò)該模塊生成了水平、垂直同步信號(hào)和對(duì)應(yīng)的水平地址和垂直地址后，使用垂直地址和水平地址讀取對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)信息，分為兩種：
a. 圖形模式：圖形模式是一個(gè)一個(gè)的像素點(diǎn)，我們采用了 BlockRAM 來(lái)保存這些像素點(diǎn)信息。由于空間有限，我們只能保存 320 x 240 個(gè)像素點(diǎn)，并擴(kuò)大輸出范圍，進(jìn)行單色 640 x 480 輸出，否則將因?yàn)榭臻g不夠而編譯不通過(guò)。如果我們可以采用板上內(nèi)置的 DDR 模塊就可以拓展其規(guī)模，而且板上的 DDR SDRAM 具有 64M，是鎂光生產(chǎn)的模塊，在 Xilinx 提供的 IPCore 中有對(duì)應(yīng)的模塊，只需要提供建立后提供相對(duì)應(yīng)的管腳即可完成輸出。由于 D/A 模塊無(wú)法做到(見(jiàn)下面)，這個(gè)修改并沒(méi)有太大的意義，所以我們沒(méi)有做到這個(gè)工程中去。
b. 文字模式：文字模式支持的是 80 x 30 個(gè)文字的顯示，我們依然采用了 BlockRAM 來(lái)保存這些文字，每個(gè)文字占用 3 個(gè)字節(jié)，分別表示其 ASCII 碼(1 B)和 16位 RGB 信息(5-6-5格式，2B)，文字后，再通過(guò)字庫(kù) TextFontROM 模塊生成對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)信息。讀出某一行中應(yīng)該顯示的字符，而后顯示在屏幕上。由于內(nèi)存占用并不像圖形模式那么大，我們采用了 640 x 480 格式的輸出。以上就是基于VGA接口之如何實(shí)現(xiàn)FPGA解析，希望能給大家?guī)椭?
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