基于DSP Builder的VGA接口系統(tǒng)設(shè)計

二維圖像信號的顯示方式

二維圖像的顯示過程較一維信號容易實現(xiàn)。對二維圖像，可以將二維圖像信號轉(zhuǎn)變成一維像素序列。在屏幕顯示區(qū)域內(nèi)，當行與場同步信號掃過時，將該像素點對應(yīng)的RGB值進行賦值，就可以完成二維圖像的顯示。對于本設(shè)計，VGA時序為1024×768模式，圖像的像素數(shù)在這個范圍內(nèi)可以完全在屏幕上顯示，不會發(fā)生像素丟失。如果圖像比較小，還可以將圖像控制在屏幕的任意區(qū)域內(nèi)。由于圖像大小受存儲空間限制，如果想要實現(xiàn)更高像素點的圖像，就必須借用外部的SRAM或SDRAM來做圖像緩存。

AvalonMM接口控制

在DSPBuilder中，Altera提供了本設(shè)計與SOPC的接口——AvalonMM接口。

AvalonMM接口定義的接口信號主要有片選、讀使能、寫使能、地址，以及數(shù)據(jù)等。根據(jù)外設(shè)的邏輯，選用不同的接口定義信號，通過這些信號Avalon主端(CPU)可以向掛在Avalon總線上的從端外設(shè)寫地址與數(shù)據(jù)信號，Avalon主端外設(shè)也可以主動去獲取Avalon總線上的SRAM或SDRAM中的數(shù)據(jù)。不管是主傳輸還是從傳輸，都需要符合Avalon總線的讀寫時序才能發(fā)起一次正確的數(shù)據(jù)傳輸。可以利用AvalonMM接口將DSPBuilder中設(shè)計的模塊做成自定義外設(shè)。NiosⅡCPU就可以利用Avalon總線與DSPBuilder中產(chǎn)生的自定義外設(shè)進行通信，在本設(shè)計中對集成到SOPC系統(tǒng)上的VGA接口的地址賦值為0x1后，數(shù)據(jù)寫入0x1，VGA接口控制器接收到數(shù)據(jù)，就會根據(jù)設(shè)計產(chǎn)生VGA時序信息及RGB信號，在屏幕上顯示圖像。圖3為整個一維信號VGA顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

仿真與硬件驗證

本設(shè)計在2C70DSP硬件開發(fā)平臺下驗證。

借助于DSPBuilder中的SignalComplier模塊，可以容易地將設(shè)計完成的系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)化成RTL級的硬件描述語言，在QuartusⅡ下完成VGA時序的驗證與正弦波信號的下載與顯示。

從顯示器上硬件仿真結(jié)果來看，正弦波的幅度在有效的顯示區(qū)域內(nèi)呈周期性變化，因此當顯示器與VGA口的J21相連時，屏幕上正弦波幅度在設(shè)計的范圍內(nèi)顯示，一幅屏幕所顯示的周期數(shù)和DSPBuilder中所設(shè)定的一致。在此基礎(chǔ)上還可以調(diào)整正弦波的采樣頻率，控制正弦波的顯示頻率與幅度大小，實現(xiàn)示波器的功能，觀察FPGA內(nèi)部的信號。

結(jié)語

隨著VGA接口的廣泛使用，這種結(jié)合FPGA與DSPBuilder的系統(tǒng)級設(shè)計方法已經(jīng)展現(xiàn)優(yōu)勢。從整個設(shè)計流程來看，系統(tǒng)的靈活性強，可靠性高，設(shè)計周期大大縮減，成本降低，且系統(tǒng)的可擴展性強。未來，VGA接口的圖像與視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用將會很有市場。