一种基于FPGA的VGA图象信号发生器设计

2010-05-21 18:40:42来源: 桂林电子科技大学 关键字:FPGA  VGA  图象信号发生器

  1、引言

  VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口在视频和计算机领域得到了广泛的应用。VGA图像信号发生器是电视台、电视机生产企业、电视维修人员常用的仪器,其主要功能就是产生标准的图像测试信号。

  VGA图像信号发生器的设计涉及到图像数据的处理,对电路的工作速度和性能要求较高,VGA工业标准要求的时钟频率高达25MHz,使用传统的电子电路设计方法是难以实现的。采用专用的视频处理芯片,其设计技术难度大、开发成本高。本文采用FPGA+MCU方案,利用了Cyclone系列的FPGA高达上百兆的工作频率特性为图像数据处理提供了良好的实时性,其内部集成的数字锁相环为系统的工作时钟提供的良好的稳定性,其内部嵌入的存储器可以存储一定容量的图像信息,丰富的I/O资源可以随即扩展外接大容量存储器的特性,因此由 FPGA完成对图像数据的处理及产生行场扫描时序信号。很好地实现了图象数据处理的实时性和稳定性,达到了性能与价格的完美统一。此外,FPGA的电路可重构性,为系统功能更改和升级以及功能扩展提供了很大的设计空间。由微控制器完成功能设置与控制,如键盘扫描,模式选择与显示控制等。

  2、系统的工作原理和组成框图

  FPGA是整个系统的核心,通过对其编程可输出RGB三基色信号和HS 、VS行场扫描同步信号。当 FPGA接受单片机输出的控制信号后,内部的数据选择器模块根据控制信号选通相应的图像生成模块,输出图像信号,与行场扫描时序信号一起通过15针D型接口电路送入VGA显示器,在VGA显示器上便可以看到对应的彩色图像。FPGA所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供;单片机控制器分析键盘扫描结果,控制液晶显示模块显示相应的功能,由LCD显示输出图象和按键控制模式,并送出相应控制信号给FPGA,系统原理框图如图1。

系统原理框图

  3、VGA显示器原理

  工业标准的VGA显示模式为:640×468×16色×60Hz。常见的彩色显示器,一般由CRT (阴极射线管)构成,彩色是由R、G、B(红、绿、蓝)三基色组成,CRT用逐行扫描或隔行扫描的方式实现图像显示,由VGA控制模块产生的水平同步信号和垂直同步信号控制阴极射线枪产生的电子束,打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生R、G、B三基色,合成一个彩色像素。扫描从屏幕的左上方开始,由左至右,由上到下,逐行进行扫描,每扫完一行,电子束回到屏幕下一行的起始位置,在回扫期间,CRT对电子束进行消隐,每行结束是用行同步信号HS进行行同步;扫描完所有行,再由场同步信号VS进行场同步,并使扫描回到屏幕的左上方,同时进行场消隐,预备下一场的扫描。行同步信号HS 和场同步信号VS是两个重要的信号。显示过程中,HS 和VS的极性可正可负,显示器内可自动转换为正极性逻辑。

  行同步信号HS和场同步信号VS的时序图如图2所示, T1为行同步消隐(约为6μs);T2为行显示时间(约为26μs);T3为场同步消隐(两个行周期);T4为场显示时间(480个行周期)。

行同步信号HS和场同步信号VS的时序图

  行同步信号HS和场同步信号VS与图象信号R、G、B的时序关系如图3所示。

行同步信号HS和场同步信号VS与图象信号R

  对于VGA 显示器的上述五个信号的时序驱动要严格遵循“VGA工业标准”,即640×480×60HZ模式,否则无法显示正确地图象。

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  VGA  图象信号发生器

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2010/0521/article_1149.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:NEC D S 公司3D电影投影仪采用赛灵思产品
下一篇:基于FPGA和VHDL的USB2.0控制器设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
FPGA
VGA
图象信号发生器

小广播

独家专题更多

2017东芝PCIM在线展会
2017东芝PCIM在线展会
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
TI车载信息娱乐系统的音视频解决方案
汇总了TI汽车信息娱乐系统方案、优质音频解决方案、汽车娱乐系统和仪表盘参考设计相关的文档、视频等资源
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved