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使用可编程器材CPLD/FPGA完成VGA图画控制器的设计方案

利用可编程器件CPLD/FPGA实现VGA图像控制器的设计方案-利用可编程器件CPLD/FPGA实现VGA彩色显示控制器在工业现场中有许多实际应用。以硬件描述语言VHDL对可编程器件进行功能模块设计、仿真综合,可实现VGA显示控制器显示各种图形、图像、文字,并实现了动画效果。

运用可编程器CPLD/FPGA完成VGA五颜六色显现操控器在工业现场中有许多实践运用。以硬件描绘言语VHDL对可编程器材进行功用模块规划、仿真归纳,可完成VGA显现操控器显现各种图形、图画、文字,并完成了动画作用。

VGA 接口及规划参数

VGA接口是与显现器进行通讯的仅有接口。通过CPLD/FPGA器材对RGB信号、行同步信号、场同步信号等信号的操控,并参照有关规范,能够完成对VGA显现器的操控。由此可见,了解接口规范,操控时序和设定恰当的参数是体系规划的要害。

参照VGA主要参数的工业规范,像素输出频率为25.175MHz;行频(线频率)为31.469KHz;场频(刷新率)为59.94Hz.参数规划原理以及行同步信号(Ts)与显现信号(Tdis)的联系如图1所示。

运用可编程器材CPLD/FPGA完成VGA图画操控器的规划方案

VGA 图画操控器的规划方案

VGA图画操控器是一个较大的数字体系。选用模块化规划准则,学习自顶而下的程序规划思维,进行功用别离并按层次规划。将VHDL硬件描绘言语规划与原理图规划相结合,逐个对每个功用模块进行仿真,使顶层VGA图画操控器的模块实体仿真归纳得以顺畅通过。VGA操控器主要由以下模块组成:消隐模块,显现模块,分频模块,网格生成模块,汉字显现模块,图画操控模块,动画生成模块,LPM-ROM调用模块,EEPROM调用模块等。功用模块的VHDL规划如下。

消隐模块

消隐模块是整个显现操控器的要害部分,显现模块、汉字模块、彩条模块、网格模块、动画操控模块、LPM-ROM调用模块等都由消隐模块操控,而且行同步信号(HS)和场同步信号(VS)都由该模块发生。

图2是消隐模块的仿真成果。因为CLK频率恰当高,像素速率也很高,为了调查HS、VS信号,恰当缩小了波形份额。其间, C[9……0]为像素坐标值,L[8……0]为扫描线信号,也便是像素的横坐标。

显现模块

显现模块是整个显现操控器的重要组成部分。各个模块的输出数据都要通过该模块处理后送到显现器。显现模块在VGA显现操控器中起着至关重要的作用。

显现模块的VHDL规划如下:

显现模块仿真波形如图3所示。

GRBP为三原色数据信号,由形式操控模块发生;行同步信号HS由消隐模块发生;场同步信号VS由消隐模块发生。输出的R、G、B信号分别为赤色、绿色、蓝色信号。

显现模块的输出信号直接连到VGA接口,它是操控器与显现器进行通讯的桥梁。该模块以VHDL言语完成,该模块中的结构体描绘总共只用了6条句子。而要完成相同的功用,一般操作体系的视频卡驱动程序需求冗长的代码去描绘。由此可见,VHDL言语具有很大的优越性。

汉字生成模块

汉字生成模块可完成在显现器上显现汉字、字符等。字模信息能够运用字模提取软件来取得,得到了汉字的字模信息后,能够通过屏幕上的横坐标和纵坐标依照字模信息界说像素的色彩,这样就能够显现任何字体、任何点阵的汉字,并根据需求决议汉字在屏幕上的方位。至于英文以及其他任何符号的显现原理与汉字显现的原理相同。

网格生成模块

网格生成模块用来修改各种图形。网格生成模块的完成原理与汉字生成模块、彩条发生器相似,在像素的横坐标和纵坐标操控下,完成各种网格图形的生成。网格生成模块所发生的九种图形送显现器顺次显现,所以能够看到网格由小到大逐步改变,尽管不是动画作用,但每秒一帧画面的速度仍然使图画接连改变呈现出动感。网格以及布景的色彩也能够随意设置。每帧图画的速率可由时钟来操控。

网格生成模块的主要功用是修改各种图形,因而本模块能够依照规划方案生成各式各样的图形。网格的挑选是一种比较简单的图画修改,该部分尽管名为网格生成模块,但实践上能够修改出多种五颜六色图画。

LPM-ROM调用模块

LPM是参数可设置模块库。本规划中调用了三个LPM-ROM,其间两个用来寄存汉字信息,另一个用来寄存动态彩条信息。调用LPM-ROM模块,一个重要的问题便是*.mif文件的生成。这儿文件生成凭借字模提取软件和WORD修改功用。设置好参数后,生成元件作为自界说元件库中的元件以供调用。

LPM-ROM调用模块为不运用外挂ROM而树立字库供给了条件,直接调用LPM模块,能够大大提高功率。通过LPM-ROM能够在显现器上显现汉字、字符等。

EEPROM调用模块

EEPROM调用模块是规划的难点之一。该模块完成了对体系外挂的两个EEPROM(W27E040和W27C020)的拜访,通过该模块能够使显现器显现各式各样的五颜六色图画。

图画形式操控模块图画形式操控模块也是该数字体系的要害部分,它的主体部分是一个功用完全的数据挑选器(32选1)。

该模块由一个32选1数据挑选器和一个32进制可逆计数器组成。可逆计数器操控端为EC、DIR、CLR,MD为计数时钟信号。计数成果(即对应一种形式)是数据挑选器进行挑选的根据,通过对可逆计数器的操控,能够完成对形式挑选的操控。

图画操控模块共发生了32种形式,由计数器完成了对形式的有用操控。其实图画操控模块功用还能够进一步扩展。计数器输出为8比特,实践共有255种形式,在输入的32个信号中,能够将它们其间的恣意几个进行再处理,如叠加、异或(棋盘格生成便是横彩条与竖彩条的异或而完成的)、相与等等,这样就能够发生不计其数种图形的输出。

VGA操控器中的十余个模块都选用VHDL言语完成,每个模块在功用仿真无误后生成元件,放入元件库中,由顶层原理图调用各个模块(元件)。VGA图画操控器全体规划通过调试,通过了MAX+PLUSⅡ的功用仿真、时序仿真以及硬件仿真归纳,在VGA显现器上完成了所规划的各种功用。

结语

运用可编程逻辑器材能够很方便地完成数字体系规划,根据CPLD/FPGA器材的VGA操控器能够完成显现器的实时显现。该体系功能凹凸取决于体系规划方案,硬件描绘言语规划以及开发工具的功能。

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