摘 要：本设计依据VGA显示原理，采用FPGA实现了VGA图像显示控制器。首先使用Altium Designer完成了FPGA最小系统板和VGA接口电路的设计；然后在QuartusII开发环境下采用VHDL语言完成了VGA图像显示控制器各模块的设计、综合与仿真；最后在FPGA系统板上进行了硬件测试，在VGA显示器上实现了彩条、图像和动画的正确显示。使用FPGA设计VGA图像显示控制器，可以使图像显示脱离PC机的控制，形成便捷、灵活的嵌入式显示系统。关键词：FPGA；VHDL；VGA 10152
Design of VGA Image Display Controller
Abstract: In this design VGA image display controller was designed using FPGA according to the principle of VGA display. First, the FPGA system board and the VGA port was completed in Altium Designer software. Then, the synthesis and simulation of every model of VGA display controller was completed in the Quartus II software environment using VHDL language. Last, this design was validated on the FPGA system board, and get correct striped, image and animation in the display. Finishing the VGA display controller using FPGA can make the image display break away from the control of PC, then it will form convenient and flexible embedded display system.
Key Words: FPGA; VHDL; VGA
目 录
摘要 1
引言 1
1. VGA显示概述 2
1.1 VGA技术的发展 2
1.2 VGA显示原理 2
1.3 VGA时序 3
1.4 VGA显示接口 4
2. FPGA开发工具与流程 5
2.1 FPGA简述 5
2.2 QuartusⅡ软件简介 5
2.3 FPGA设计流程 6
3. CycloneⅢ型FPGA系统设计 6
3.1 CycloneⅢ型FPGA：EP3C5E144C8简介 6
3.2 FPGA最小系统设计 7
3.3 VGA接口电路 8
4. VGA控制器系统设计 8
4.1 设计的主要内容 8
4.2 频率转换模块 9
4.3 图像信息存储模块ROM 10
4.4 VGA控制模块 10
5. 仿真分析与结果验证 17
5.1 波形仿真分析 17
5.2 下载测试设计结果 19
6. 结束语 19
参考文献 20
附录 20
附录1：部分VHDL代码 21
附录2：测试结果图 25
附录3：FPGA系统板实物 25
致谢 ………...26
VGA图像显示控制器的设计引言
VGA（视频图形阵列）是IBM公司在1987年推出了一种高分辨率的视频传输标准，因为其具备分辨率高、显示速度快和丰富的颜色等特点被广泛应用于彩色显示领域。VGA显示器因为其输出信息量大，输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备，若驱动此类显示器，需要很高的扫面频率，以及极短的处理时间，传统的图像显示的方法是将图像数据传输到计算机，并通过显示屏显示出在传输过程中，在图像数据中的芯片需要不断的信号控制，所以造成芯片的资源浪费，系统还需要依靠计算机，从而减少了系统的灵活性。正是由于这些原因，所以可以用FPGA来实现对VGA显示器的驱动[1]。
VGA图像显示控制器可以产生标准的图像信号，可以用于电视机、显示器的生产测试，是电视机、显示器生产企业以及显示器文修人员的常用仪器，也可用于工业生产操作界面的显示。利用FPGA产生VGA时序信号和发送图像信息并将其作为图像显示控制系统，将大大减小图像开发的难度和投入。在本设计中，设计了一种基于Altera公司CycloneIII系列FPGA的VGA图像显示控制器，并在以EP3C5E型芯片为核心芯片的FPGA电路板上进行了测试。 VGA图像显示控制器的设计+VHDL代码:http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_9119.html