基于FPGA的VGA圖象信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

ROM定制的圖象信息是利用FPGA嵌入的存儲(chǔ)器定制LPM_ROM,可以用于存儲(chǔ)一幅64×64分辨率的圖像信息，數(shù)據(jù)線寬為3位，地址線12根，采用組合尋址方式，即行地址HSADDRESS占低6位，場(chǎng)地址VSADDRESS占高6位；若要顯示更為復(fù)雜的圖象信息，只需擴(kuò)展存儲(chǔ)器及尋址的數(shù)據(jù)線寬度，為了保證行地址信號(hào)輸出與行掃描信號(hào)輸出同步，場(chǎng)地址信號(hào)輸出與場(chǎng)掃描信號(hào)輸出同步，在VHDL編程時(shí)，可用25MHz時(shí)鐘作為進(jìn)程的啟動(dòng)信號(hào)。輸出信號(hào)的時(shí)序波形如圖6所示。各種圖象信號(hào)的輸出是由數(shù)據(jù)選擇器通過(guò)VHDL編程實(shí)現(xiàn)的。

4.2 視頻輸出接口電路部分設(shè)計(jì)

VGA 接口采用非對(duì)稱分布的15pin 連接方式，其工作原理是將顯存內(nèi)以數(shù)字格式存儲(chǔ)的圖像( 幀) 信號(hào)在RAMDAC 里經(jīng)過(guò)模擬調(diào)制成模擬高頻信號(hào)，然后進(jìn)行輸出顯示，這樣VGA信號(hào)就不必像其它視頻信號(hào)那樣還要經(jīng)過(guò)矩陣解碼電路的換算。從視頻成像原理可知VGA的視頻傳輸過(guò)程是最短的，所以VGA 接口擁有許多的優(yōu)點(diǎn)，如無(wú)串?dāng)_、無(wú)電路合成分離損耗等。視頻輸出與VGA 接口如圖7。

4.3 模式控制與顯示部分設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，模式控制與顯示即人機(jī)接口的設(shè)計(jì)，選用LCD顯示器和矩陣鍵盤，使接口和顯示更加友好。要求能根據(jù)鍵盤掃描結(jié)果，控制不同的圖象信號(hào)輸出，并進(jìn)行相應(yīng)的功能顯示。采用單片機(jī)89S51作為控制器，對(duì)鍵盤模塊和功能顯示模塊進(jìn)行控制。用C語(yǔ)言編程，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描和液晶顯示模塊的控制。當(dāng)然也可以對(duì)FPGA器件編程，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤模塊和功能顯示模塊的控制。但需占用FPGA器件的邏輯資源，會(huì)對(duì)定制圖像信息的存儲(chǔ)空間造成影響。

本設(shè)計(jì)采用4×4矩陣式鍵盤，行、列線占用單片機(jī)8個(gè)I/O口資源，鍵盤掃描過(guò)程是列掃描行輸出，逐列掃描，讀取鍵值，根據(jù)讀回的值判斷所按鍵的位置，按鍵消抖采用延時(shí)消抖方式，根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)執(zhí)行相應(yīng)功能程序。顯示器采用TS-12864-3液晶顯示屏，由單片機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)，顯示系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)等信息。

5、結(jié)束語(yǔ)

隨著數(shù)字圖像處理的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，其實(shí)時(shí)處理技術(shù)成為研究的熱點(diǎn)。EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)的迅猛發(fā)展為數(shù)字圖像實(shí)時(shí)處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中FPGA的特點(diǎn)使其非常適用于進(jìn)行一些基于像素級(jí)的圖像處理。 本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的數(shù)字圖像實(shí)時(shí)生成系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字、文字、彩條、ROM圖像信號(hào)輸出。其圖像顯示控制器的系統(tǒng)處理耗時(shí)小于20ms，完全達(dá)到了實(shí)時(shí)要求(50場(chǎng)/秒)。所進(jìn)行的原理試驗(yàn)取得了良好的效果。

本系統(tǒng)可以作為顯示器測(cè)試信號(hào)發(fā)生器，適用于顯示器生產(chǎn)廠或者維修人員 、計(jì)算機(jī)房、以及單位用戶、甚至個(gè)人用戶，進(jìn)行無(wú)需連接主機(jī)的畫面演示、測(cè)試、檢查，和維修后調(diào)試，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圖形的觀察和分析，能夠判斷顯示器的總體性能或維修后效果。

本設(shè)計(jì)還可以作一些擴(kuò)展，如添加語(yǔ)音處理電路，實(shí)現(xiàn)圖像輸出時(shí)同步輸出語(yǔ)音；還可以外接大容量存儲(chǔ)器，采用8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)表示R、G、B三基色，實(shí)現(xiàn)256色輸出，使顯示的圖像色彩更加豐富。