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VGA五彩缤纷

1基础理论部分

   VGA(video graphics
array)即视频图形阵列,是IBM在1987年随PS/2一起推出的选用模拟信号的一种视频传输标准。VGA相比较与现在的视频传输接口来说早已不合时宜,可是作为最低标准,基本上创设商都会接入此接口,图11.1是广大的VGA接口。

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图11.1 VGA接口

  对于VGA15个引脚的连带表明,如下图所示。

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图11.2 VGA引脚表明

 
大家夯实验的时候,可能会有一个误区,那就是做尝试时平昔把实验板的VGA接口接到台式机电脑上,还心情舒畅(Jennifer)的等候着呈现图像,殊不知台式机电脑是不可以当做平时显示器突显的。

 
现在的显示屏接口已经经过VGA,DVI(数字信号的传导),到现行的HDMI接口标准,完结数字高清影音传输的技术,由此最新的显示屏基本上都会支撑那三种接口。

  更加多的时序标准,请参考http://tinyvga.com/vga-timing

 
由三原色RGB所构成的水彩种类,由RGB888(24位真彩色),RGB565,RGB444;(本实验所选拔的是RGB565),对于带宽有限,图像要求不是专门高,这一个RGB565已经足以满意必要了。对于RGB565模型,位的分配,由高到低,分别为R
15..11,G 10..5, B 4..0;

 
对于VGA的接口模拟电压,为0必赢亚洲手机app,~0.714V,0代表无色,0.714意味着满色,FPGA输出3.3V,所以还非得要经过DAC的变换。那个有些在做板子的时候,会一连补充、基本上现在成熟的方案,选择R-2R或者ADV7123。当然专用芯片成像质量很好。

 
对于显示屏而言,VGA的分辨率越高,意味着显示的图像越清楚,蕴含音讯也愈来愈多,画质尤其好,图像越发保真。由于人眼的视觉暂留,要想达成显示屏的不闪烁,至少需求贯彻每秒25帧画面的立异。经常屏幕的扫摄像率都在60帧及以上。

 
对于显示屏而言,有的可以包容四个分辨率格局,为了促成那种方法,许多显示屏具有scaler功效,可以落到实处分裂分辨率的同盟。

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图11.2 场同步信号

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图11.3 行和场信号工作方法

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图11.4 常见的基础代谢时序表

1.2 VGA驱动电路部分

 
现在第一的用于VGA驱动电路的方案,一个是采用电阻R-2R的花样,一个是使用专用芯片,这二者各有优势。

  对于VGA来说,有几路信号相比根本,RED,GREEN, BLUE信号,以及hsync
和vsync信号,其中hsync
和vsync信号可以直接和FPGA的IO口相连,不过rgb信号却无法,它要求0~0.714V模拟信号。

1.2.1 R-2R结构

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图11.5 拓扑结构

上图是视频DAC拓扑结构方式,根据上述方式计算Rx的值。

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那就是说大约获得Rx = 271.6387Ω;

必赢亚洲手机app 9解出必赢亚洲手机app 10,所以大家选用Ra

500Ω,可以选中1K和2K的电阻去串并联已毕R-2R模型。那里是使用2K和1K串并联的措施达成5—6—5
,即16位格式。

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图11.7 VGA接口部分电路

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图11.8 R-2R电路

1.2.2 专用芯片结构

 
对于专用芯片去用于视频操作的,大家常用ADV7123。此款芯片最大采样率为330MHz,低功耗,3路10位DAC视频转换器。图11.9是规律图部分,图11.10是实物图。

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图11.9  ADV7123原理图

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图11.10 VGA实物图

 

2 Verilog代码达成部分

 
本次试验完毕彩条测试功用,板卡载有一颗ADV7123芯片,FPGA驱动该芯片并爆发VGA所须求的行和场信号,图11.11是RTL视图。

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图11.11 RTL视图

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在lcd_para.v文件中定义了彩条各参数和VGA所须求的行和场信号所须求的像素数,那里运用了define和
ifdef指令,注意其用法。

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在lcd_display.v中,将lcd_para.v文件举行调用,且在23行到26行有三种测试实验,一种是水平彩条,一种是竖直彩条,灰度图以及纹理图。

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  上述就是有血有肉每一种测试实验所对应的扭转程序。

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在lcd_driver.v中,生成驱动ADV7123的信号和发生VGA所要求的16位数据,以及在lcd_display.v中所须求的x和y坐标值。

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行信号的生成部分。

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场信号生成部分,75行到77行是AD7123所急需的信号,可以看到驱动是至极简单的。这里75行ADV7123的驱动时钟和主时钟相反,以此来完毕在主时钟的上涨沿对数码举办采样。

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上述是对总的模块举办例化部分,注意25行到27行,由于ADV7123芯片须求RGB的格式为565,所以定义lcd_red,lcd_green,以及lcd_blue。

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注意62行是对方才定义的RGB信号的分配,由于lcd_rgb是16位数据,分别将高5位送给lcd_red,将中6位送给lcd_green,将低五位送给lcd_blue。

3 Modelsim仿真部分

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上述是testbench中的时钟模拟信号和复位模拟信号的发出,其中11行是人云亦云25MHz时钟。

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注意上述虚假时调用的模块名,因为大家想观察到种种信号的输出情况,所以只调用紧要的四个模块lcd_driver和lcd_display即可,32行到43行是对调用模块的顺序输出信号的扬言,那里也足以见见,必要着眼输出什么样的信号,只需定义为wire类型即可,前提是调用种种模块时,wire定义的变量必须是相对于出口的信号。

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69行到78行是对lcd_display模块举行的例化。82行到85行是对输入信号的早先化,外部输入信号暂时并未,所有没有开端化任何信号。

 
其它为了省去仿真时间在lcd_driver元帅各参数适当减少,以达到减弱仿真时间的目标,如下边所述。

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3.1 仿真波形

 
图11.11是时钟的假冒伪劣波形,时钟信号周期40ns,知足25MHz。图11.12是行和场信号的虚假,可以看来6个行信号,1个场信号。那和事先的VGA时序分析是同一的。图11.13是lcd_en信号和lcd_blank信号,那多个信号都和行和场信号有关。图11.14是RGB数据仿真出的波形

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图11.11 时钟信号仿真

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图11.12 行和场仿真信号

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图11.13 使能和空白信号

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图11.14 RGB输出的波浪

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