基于Verilog的VGA控制器

惠為君　沈兆軍

摘 要：介紹了VGA的基本概念和有關(guān)協(xié)議，給出了VGA 行場掃描的時序圖?；趘erilog語言實現(xiàn)了VGA視頻編碼芯片ADV7123的控制器。測試表明，該控制器是有效的。

關(guān)鍵詞：Verilog；VGA；控制器

中圖分類號：TN911

1 VGA時序

VGA（Video Graphics Array）是一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，是彩色顯示器的主要接口。ADV7123是一款VGA視頻編碼芯片。VGA控制器就是根據(jù)VGA時序控制ADV7123輸出的視頻信號。VGA時序包括行掃描和場掃描時序，如圖1和圖2所示。

其中，掃描周期 Te = Tc + Td + Ta + Tb。Tc為行/場同步頭，Td為行/場消隱藏后肩，Ta為行/場圖像，Tb為行/場消隱前肩。以分辨率為 640*480，場頻為60HZ為例，各參數(shù)的值如表1所示。

每一場像素計數(shù)： 640*480 = 419200，每秒60場圖像，總共像素計數(shù)為：419200*60 = 25152000。由此計算得時鐘頻率 f = 25152000/1000000 = 25.152 MHZ，最終確定系統(tǒng)時鐘頻率為25 MHZ。

2 視頻編碼

ADV7123支持30bit編碼，也就是RGB各分量都取10個bit。考慮到FPGA的引腳限制，一般取16bit編碼，也就是RGB565，綠色分量取6位，紅、黃色分量各取5位編碼。

3 VGA控制器Verilog核心程序

行計數(shù)器啟動行掃描，代碼如下：

行列計數(shù)器值計數(shù)到有效圖像數(shù)據(jù)（640*480）區(qū)域時候，控制器輸出有效的16bit信號，驅(qū)動ADV7123。同時，輸出有效的x、y坐標(biāo)，讀取該坐標(biāo)對應(yīng)的存儲器中的二維圖像信息。

4 VGA控制器驗證

通過控制器控制可以在LCD顯示屏上顯示字符、RGB彩色圖像、視頻圖像。顯示字符時，在ROM中加載字模的mif文件。顯示彩色圖像時，先要提取彩色圖像的R、G、B各分量，制成mif文件，然后，在ROM中分別加載各個分量的mif文件。視頻圖像的顯示方法是把采集的視頻按幀顯示圖像即可。如圖3所示，為了驗證設(shè)計，生成了兩個模塊，一個是提供時鐘的PLL，PLL輸出時鐘為25MHZ。一個是控制存儲字模數(shù)據(jù)ROM的模塊lcd_display。Lcd_display讀取兩個ROM，ROM1中存放字符為：Hello World*^_^*，ROM2中存放的字符為：電子設(shè)計自動化。其中，英文字符的的尺寸為32*64，中文字符的寬度要求為英文字符的兩倍，因此，中文字符的尺寸為64*64。為了簡單起見，取兩個ROM的寬度為64，深度都為512。字符在顯示器水平方向的起始位置為64，英文字符豎直方向的起始位置為128，中文字符的豎直方向的起始位置為256。以中文字符為例，讀取字符代碼如下：

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的控制器適用于VGA字符、圖像和視頻的顯示控制，仿真和試驗表明該設(shè)計是可靠的，控制器性能是穩(wěn)定的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉威，石彥杰，高博.基于FPGA的VGA顯示模式識別[J].計算機(jī)工程與科學(xué)，2008（04）：152-155.

[2]廖永清，丁旭昌.基于FPGA的VGA圖像動態(tài)顯示控制器的設(shè)計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2011（17）：52-54.

[3]夏宇聞.Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[4]姜世杰出，余紅英.基于FPGA的VGA接口驅(qū)動技術(shù)[J].電子測試，2012 （12）：42-45，29-32.

[5]袁堂青，張玉璘.基于FPGA的VGA漢字顯示系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（01）.

作者簡介：惠為君（1969.03-），男，碩士，信息學(xué)院講師，主要從事電子信息方面的教學(xué)工。

作者單位：鹽城工學(xué)院，江蘇鹽城 224051