VGA图形显示接口的设计

论文总字数：22102字

摘 要

随着控制技术的不断飞速反展，在当今的测量控制系统之中，单片机早就已经充当了极其重要的角色，在这些控制系统之中，往往需要设计开发具有较高分辨力的文字、图形显示功能。VGA是目前被各个公司普遍使用的视频信号标准，同时以其为基础的显示器也是被人们最常使用的。为单片机设计VGA显示接口，就能使单片机测控系统具有更好的显示能力，提高系统的技术水平。本次设计是应用ALtera公司的CycloneI系列的FPGA进行VGA接口的制作，根据VGA显示屏在稳定工作之时所需要的时序信号要求，采用Quartus11.0编写软件，使用VHDL语言设计VGA显示电路模块，在软件之上进行简单仿真，同时需要编写单片机控制程序完成单片机驱动VGA显示器的程序设计开发和显示功能演示。单片机VGA显示接口设计拟采用广州康草科技公司出品的实验开发板，该板以ALTERA公司的Cyclone系列的EP1C6Q240C8芯片为核心，提供了开发所需的外围电路、电源及有关开发支持。显示驱动与应用程序能够实现基本的图形、字符显示功能，并实现图像显示的功能。

关键词：VGA显示模块, FPGA开发板, Verilog编程

Design of VGA graphic display interface

Abstract

With rapid development of the control technology , in today's measurement and control system, MCU has already acted as the extremely important role, in these control systems, they often need to design and development with high resolution text, graphics display function. VGA is a universal display signal standard, VGA display has become the most commonly used display equipment. Designing the VGA display interface for MCU, you can make the MCU’s measurement and control system has a better display capability and improve the system's technical level. This paper is based on Altera company’s Cyclone I series FPGA (field programmable gate array), according to the timing requirements needed when the VGA display works normally, , we can use VHDL language to design a VGA display module circuit by the Quartus II 11.0 software , then simply simulate on the software,in the same time,we need to write MCU control program to complete that the single-chip driver VGA display program is designed to develop and display features a demo. Single-chip VGA display interface design intends to use Guangzhou Kang grass technology companies produced experimental development board, the board on Altera's cyclone series EP1C6Q240C8 chip as the core provides support required for the development of peripheral circuit, power supply and the relevant development. Display driver and application program are able to achieve the basic graphics and character display function and achieve image display function.

KEY WORDS:VGA display module, FPGA development board, Verilog programming

目录

一． 概述 4

1. 选题背景 4

2. 发展趋势 5

3. 研究内容、方法 5

3. 预期成果 6

二． 硬件电路设计 6

1. 系统整体框架 6

1.1 系统硬件结构 6

1.2系统拓展硬件结构 7

2. 系统总体设计原理图 8

3. 主控制器固件模块 8

3.1 康草FPGA开发板介绍 8

3.2 Cylone系列FPGA芯片介绍 9

3.3外部时钟 9

3.4电源模块 9

4. VGA显示模块 10

4.1 VGA工作原理 11

三． 软件系统设计 13

1. quartus II软件介绍 13

2. verilog语言介绍 14

3. VGA代码设计 15

3.1 VGA的显示时序程序 15

3.2 时钟、频率程序 18

3.3 SRAM程序 18

3.4 RGB控制 20

四． 运行测试 20

1. 编译仿真 20

2. 编写testbench 20

3. 仿真 20

4. 下载运行 21

五． 总结 22

六． 致谢 23

七． 参考文献 24

1. 概述
2. 选题背景

随着开发定制芯片所需要的制作成本的不断增加，越来越少的人拥有在最新的工艺节点上开发专用芯片或片上系统（ASIC/SOC)资源，所以人们非常希望能够出现一个具有功耗底、性能卓越等诸多优点的芯片。在1985年，赛灵思公司首创研制出的第一片FPGA集成处理芯片,恰恰有效地满足了这一日益增大的需求。在此之后的数十年里，FPGA得到了飞速发展，数字系统现场集成科技也由于FPGA处理芯片的出现，从而进入光速发展时代。随着altera、xilinx公司对FPGA工艺的不断完善，在当今新世纪时代，单片FPGA芯片已经由最初简简单单的数千可利用门发展成为现在成百上千万的可利用门，将FPGA在当今测量控制系统的应用中提高到了一个不可替代的位置。造成这一现象的主要原因便是由于FPGA具有其他开发板不可替代的优点：系统简便、消耗低、可重复用性强、研发速度快、研发费用低以及FPGA芯片进化速度快。与以前的逻辑数字电路和门阵列（如CPLD等）作比较来说，FPGA芯片在运行时主要采用的是查找表（16*1RAM）从而实现设想功能的。

自二十多年前，第一片可编程逻辑器件被发明出来，Altera，这个”可编程芯片系统“解决档案提倡者，本着创新原则，一直在不断地研发和更新优选。目前，Altera已经有多多种类型的开发板，用户可以根据自己实际需求进行选择。

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