炼狱传奇-VGA之战

梦翼师兄

炼狱传奇-VGA之战 [复制链接]

VGA(Video Graphics Array,视频图形阵列)，是IBM 于1987年提出的一个使用类比讯号的电脑显示标准。VGA 是最多制造商所共同支持的一个低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支持 VGA 的标准。

今天我们就来学习一下这个接口的驱动时序，让我们的设计从此色彩纷呈。首先我们看一下VGA接口的电路原理图

由电路图可以看出，我们的VGA并没有特殊的外部芯片，也就是说，我们唯一要关注的可能就是它的显示原理和时序了。那么接下来我们具体来看一下VGA的扫描原理是什么。

VGA扫描方式

显示器扫描方式分为逐行扫描和隔行扫描：逐行扫描是扫描从屏幕左上角一

点开始，从左向右逐点扫描，每扫描完一行，电子束回到屏幕的左边下一行的起

始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行同

步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐，开始下一帧。隔行扫描是指电子束扫描时每隔一行扫一线，扫完一屏后再返回来扫描剩下的线，隔行扫描的显示器闪烁快速，可能会使使用者眼睛疲劳（本实验采用逐行扫描的方式）

扫描原理清楚以后，紧接着大家再来看看VGA的行、列同步时序

列同步时序

行同步时序

VGA 中定义行时序和列时序都需要同步脉冲（a 段），显示后沿（b 段）、显示时序段（c 段）和显示前沿（d 段）四部分。VGA 工业标准显示模式要求：行同步、列同步都为负极性，即同步脉冲要求是负脉冲。

由 VGA 行时序可知：每一行都有一个负极性行同步脉冲（a 段），是数据行的结束标志，同时也是下一行的开始标志。在同步脉冲之后为显示后沿（b段），在显示时序段（c 段）显示器为亮的过程，RGB 数据驱动一行上的每一个像素点，从而显示一行。在一行的最后为显示前沿（d 段）。在显示时间段之外没有图像投射到屏幕，而是插入消隐信号。同步脉冲、显示后沿和显示前沿都是在行消隐间隔内，当消隐有效时，RGB 信号无效，屏幕不显示数据。

VGA 的列时序与行时序分析基本一致。

VGA也有许多的显示标准，接下来我们通过表格来一探究竟。

以本实验的显示标准 800*600*60Hz 为例。(800 为列数，600 为行数，60Hz为刷新一屏的频率)

行时序：屏幕对应的行数为 628（a+b+c+d=e 段），其中 600（c 段）为显示行；每行均有行同步信号（a 段），为4 个行周期的低电平；

列时序：每个显示行包括800列（a+b+c+d=e段），其中640（c段）为有效显示区，每列均有列同步信号（a段），为96个行周期的低电平。

扫描时钟频率：40MHZ

原理清楚以后，接下来我们设计系统模块图如下：

模块说明：

(1)时钟分频模块

我们开发板上使用的晶振为50MHZ，由于我们的显示标准为800*600*60HZ，所以我们需要分频输出40MHZ的系统时钟。时钟分频模块，我们可以通过调用锁相环来实现。

(2)VGA行列同步控制模块

VGA显示标准需要设定行列同步信号，标定出有效显示区域，这也是整个VGA驱动模块的核心部分

(3)VGA色彩显示控制模块

在图像有效显示区域内，输出控制颜色的r、g、b信号

接下来我们学习每个功能模块的具体代码实现，由于分频模块我们采用的是锁相环，而之前的章节中，我们对锁相环的使用有专门的论述，所以此处我们不再赘述。

VGA行列同步控制模块具体代码如下：

VGA色彩显示控制模块具体代码如下：

编写完成各子模块以后，为了将所有模块连接起来，我们需要建立顶层文件如下：

综合编译以后，我们可以查看RTL视图，查看电路综合结果和预想是否一致，调用RTL视图如下：

由此可以，电路模块综合结果和我们预先设定相同。接下来我们编写测试代码如下，用来验证我们设计的正确性

查看仿真波形

如图可以看出，当en有效时，vga_r输出3’b111，说明设计正确。

将代码下载到开发板，运行效果图如下：

白丁

谢楼主分享

xtaens-nana

很好的资料
谢谢分享