【七】【FPGA助学系列二】VGA(1)上帝说，要有光

kdy

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【FPGA助学系列二】

VGA(1)上帝说，要有光

1、名字的由来

Espier开发板推出已经有一段时间了，对于早前的LED和数码管的例子想必已经有些HOLD不住了。上帝创造世界时第一句话就说过：要有光。因此下一个折腾的接口就非VGA莫属了。

相较LED和数码管，VGA接口逻辑较为复杂和系统，因此我们分期分批推出教程，内容涵盖了：VGA接口说明、VGA显示驱动详解、九宫格色块、渐变色、BMP图像显示等，想较软件实现图像处理的能力而言，FPGA处理图形仅次于GPU，在灵活性方面甚至还有胜出；作为简易的图像接口设计应该是绰绰有余了。

2、准备工作

是不是感觉前期准备的2根电缆有一根20芯的没有用上啊？别急，今天它隆重登场了。

按下图进行有关图形显示的准备工作:请原谅低端摄像头夜拍的效果以及FPGA芯片周围的油脂状物体，那是还没清洗的助焊膏。

Ø 开发板的线缆连接状态，如下图：

图1

Ø 引脚对应关系，如下表（基本可视而不见）：

图2

Ø 板上供给时钟频率为48Mhz，图像数据16位宽，其中用于红色显示5位，绿色显示6位，蓝色5位；RGB数据权位及排列方式如下：

图3

3、VGA的传说

如同江湖中久远的传说一样，自PC诞生起就有了VGA， VGA全称Video Graphic Array，也叫显示绘图阵列，是逐行扫描的显示制式，其支持的分辨率为640X480，对更高分辨率800X600，称为SVGA （Super VGA）模式；1024X768称为XGA (Extended Graphics Array，扩展图形阵列)；

Ø VGA时序分行时序和帧（场）时序，两者都包含同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿(Front porch d)四个部分，图样如下：

图4

Ø 各种分辨率的行场同步时序如表xxxx所示，

图5

还是老样子，更多的知识诸君请百度之。

4、实战VGA之一九宫格色彩

4.1例程烧录

以九宫格形式显示7种色块，开始我们的第一个图形显示测试，本次采用倒叙的手法，先烧录例程中的二进制文件，再解析代码。

该实验通常用来测试图像显示功能是否能实现；该步骤的关键是看是否能产生规定的行场同步时序，即上表所作要求；

Ø 打开例程目录，开启例子工程；将其编译后下载到目标板，操作如下；

图6

Ø 或将编译后生成的.sof文件转换为.jic文件，下载到fpga外挂的flash中；使之可以在再次开电时，自加载代码而不需要电缆下载代码运行；转换方法如下：

图7

Ø 烧录.jic文件方法如下（烧录后，重新开电，fpga即自动加载flash中代码）：

图8

Ø 显示效果如图，箭头有点复杂啊，请老手跳过，新手留步；

4.2代码解析

敲字艰难啊，例程就直接图片了啊，下面分段解析vga.v文件代码含义；

² 定义输入输出端口

图9

² 定义几个固定参数

图10

² 调用宏模块（下面会对具体生成作说明）

图11

² 同步信号产生

图12

² 确定哪个区域显示何种数据

图13

Ø 时钟宏模块的生成

因800*600@60hz画面生成所需的点频为40MHz，而输入却是48MHZ，这须要借助fpga内部锁相环，由宏模块管理器完成，具体如下：

² 进入MegaWizard Plug-In Manager宏模块生成窗，如下：

图14

² 选择宏模块类别，并定义模块名称，

图15

² 下一步，进入界面后设置输入时钟

图16

² 下一步，进入界面后清除如图的设置

图17

² 下一步，

图18

² 下一步，

图19

² 下一步，

图20

² 下一步，进入界面后设置输出时钟40mhz

图21

² 连续下一步，跳过c1~c4的时钟输出设置，如下

图22

² 下一步，进入界面

图23

² 是不是下一步烦了，点击finish吧，完成宏模块创建；

图24

Ø 图像显示效果如下图，宽屏显示器就这效果，谁让咱习惯按4:3做呢，下面的实验中会有改变分辨率的实验，请期待。

图25

5、实战VGA之二渐变色

说实话，有了前面这么详细的讲解，我想，VGA对各位已经不成问题了吧，下面做一个显示器测试常用的实验，对R、G、B进行颜色渐变测试（分单色渐变和混色渐变），在这里该实验的目的,是验证由电阻阵列实现视频Da变换的有效性;而通常这个实验室用了测试显示器的灰度指标。

打开相应例程，下载到目标板上，看到显示器产生效果如下；代码自己理解，不难的。

图26

shuishuo615

资料上说九宫格和渐变色的请自行看代码，但是代码在哪啊？例程只有一个VGA的程序，是显示8个颜色的竖条的

kdy

再一次吐槽论坛图片功能！贴到手发软，点到鼠标滚轮坏啊！！
另外有一个悲催的发现，板子上的行场同步信号的电容值焊错了！！！
C22和C23，请在板子背面近VGA插座处寻找，本意是行场同步滤波的，电容值太大了，直接去掉即可。
否则不亮。

[ 本帖最后由 kdy 于 2013-6-30 20:23 编辑 ]