基于FPGA實現(xiàn)的計算機與HDTV顯示器測試信號發(fā)生器

需要說明的是,MC12429與MC10ELT21組成的頻率合成系統(tǒng)無法產生25.175MHz(VGA60Hz)的時鐘頻率,因而還需要外加一個25.175MHz的晶體振蕩器為VGA60顯示格式提供時鐘.此外,THS8134的最大輸入頻率是80MHz,所以對像素時鐘大于80MHz的顯示格式(XGA85Hz、SXGA60Hz和UXGA602Hz),采取FPGA片外分頻的方法,即讓時鐘合成模塊輸出像素時鐘的2分頻,從而使THS8134的輸入時鐘都小于80MHz.這樣做的代價是,系統(tǒng)水平方向以2個像素為單位進行處理.該模塊如圖2所示.表1給出了本儀器可以測試的格式及相關參數.

圖2 頻率產生框圖

表1 頻率合成模塊所能提供的像素時鐘及相關參數

3 FPGA程序設計

本儀器性能上的改進主要是通過對FPGA重新編程實現(xiàn)的.在設計過程中使用了MAX+PLUSⅡ軟件以及AHDL語言.

1)時鐘模塊

根據選擇信號輸出相應的像素時鐘選擇信號,并對輸入時鐘進行分頻.由于本儀器所需要的像素時鐘大多超過了FPGA可穩(wěn)定工作的范圍,所以必須對輸入的時鐘進行分頻.如果對時鐘進行N分頻,那么FPGA水平方向便以N個像素為單位進行處理,其代價是測試圖像的垂直條紋變粗(為以前的N倍),因此要適當選擇分頻倍數,使顯示效果達到芯片所允許的最佳狀態(tài).時鐘模塊還要輸出一路未分頻的時鐘信號,用于D/A變換.

2)像素計數模塊

該模塊是整個FPGA工作的基礎.根據當前格式下每行的像素數,對像素時鐘進行計數.計數器完成1行的計數后清零并產生完成1行的標志信號.

3)行計數模塊

計數器根據當前格式下每場/幀的行數,對像素計數模塊產生的標志信號進行計數,再根據像素計數器和行計數器的值,在相應的像素位置產生VGA輸出所需要的同步信號.完成1場/幀的計數后,計數器清零并產生完成一場/幀的標志信號.

4)行控制模塊

輸出行標志信號,使FPGA適應不同格式的圖像輸出,不同格式是指消隱與有效輸出之間比例關系的不同.該模塊利用行計數的結果對行進行分類,并將行類型碼傳給同步/消隱控制信號產生模塊.

5)同步/消隱控制信號產生模塊

根據像素計數器的計數和行控制模塊輸出的行標志信號,產生THS8134要用到的同步/消隱控制信號/SYNC、SYNC-T和/BLANK.