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VGA 接口设计
文章来源:www.biyezuopin.vip   发布者:毕业作品网站  

4.4 VGA 接口设计

4.4.1 VGA 接口设计部分一、实验目的

⑴ 学习 VGA 接口的工作原理和在显示器上显示某种特定图形的方法。

⑵ 掌握数字逻辑系统的设计方法。

⑶ 掌握 EDA 软件 Quartus Ⅱ的基本使用方法。

⑷ 掌握用 VHDL 语言设计复杂数字电路的方法。

二、实验原理

1.VGA 接口

VGA 彩色显示器(640×480/60Hz)显示过程中所必需的信号,除 R、G、B 三基色信号外,行同步

HS 和场同步 VS 也是非常重要的两个信号。在显示器显示过程中,HS 和 VS 的极性可正可负,显示器内可自动转换为正极性逻辑。

现以正极性为例,说明 CRT 的工作过程:R、G、B 为正极性信号,即高电平有效。当 VS=0,HS=0,

CRT 显示的内容为亮的过程,即正向扫描过程约为 26µS,当一行扫描完毕,行同步 HS=1,约需 6µS; 其间,CRT 扫描产生消隐,电子束回到 CRT 左边下一行的起始位置(X=0,Y=1);当扫描完 480 行后,

CRT 的场同步 VS=1,产生场同步使扫描线回到 CRT 的第一行第一列(X=0,Y=0)处(约为两个行周期),

HS 和 VS 的时序如图 4.3 所示。

图 4.3 HS 和 VS 时序图

在图 4.3 中,T1 为行同步消隐(约为 6µS);T2 为行显示时间(约为 26µS);T3 为场同步消隐(两行周期);T4 为场显示时间(480 行周期)。

表 4.2 是是各种颜色的编码表。

表 4.2 颜色编码表

颜色

品红

绿

R

0

0

0

0

1

1

1

1

G

0

0

1

1

0

0

1

1

B

0

1

0

1

0

1

0

1

2.VGA 接口驱动

TEC-8 实验系统中,对 VGA 接口的驱动如图 4.4 所示。



GND

74244 J2


VGA-R VGA-V VGA-G

VGA-B VGA-H

图 4.4 VGA 接口驱动电路

图 4.4 中,J2 是一个 15 芯的插座,与个人计算机 PC 上的显示器插座相同。VGA 接口的控制信号 VGA-R(红)、VGA-G(绿)、VGA-B(蓝)、VGA-H(行同步)、VGA-V(场同步)经 74244 驱动后通过 100 欧姆电阻送往插座 J2。

三、实验设备

序 号

名 称

数 量

备 注

1

个人计算机

1 台

2

TEC-8 实验系统

1 台

3

双踪示波器

1 台

4

万用表

1 只

5

PC 机显示器

1 台

四、实验任务

⑴在 VGA 接口显示器上显示出下列图形:横彩条、竖彩条、彩色方格和全屏同一彩色。其中横彩条要包括黑、黄、红、品红、绿、青、黄、白 8 种颜色,每种颜色彩条宽度基本相等。同样竖彩

条也要包括黑、黄、红、品红、绿、青、黄、白 8 种颜色,每种颜色彩条宽度基本相等。

⑵内部设置一个 2 位的模式计数器。当 CLR#为低电平时,模式计数器复位为 00,当 QD 的上升沿到来后,模式计数器加 1。当模式计数器为 00 时,显示横彩条;当模式计数器为 01 时,显示竖

彩条;当模式计数器为 10 时,显示彩色方格;当模式计数器为 11 时,显示同一种颜色。

四、实验提示

1.EPM7128 器件引脚信号


本实验中使用的信号对应的 EPM7128 引脚如下:

信号名

信号属性

引脚号

信 号 说 明

VGA-R

out

34

VGA 接口的红色信号

VGA-G

out

35

VGA 接口的绿色信号

VGA-B

out

36

VGA 接口的蓝色信号

VGA-H

out

37

VGA 接口的行同步信号

VGA-V

out

39

VGA 接口的场同步信号

MF

In

55

频率为 1MHz 的主时钟信号

QD

in

60

模式计数器时钟,按 QD 按钮后产生,高电平有效

CLR#

in

1

复位信号,按 CLR 按钮后产生,低电平有效

由于信号 MF、QD 的 EPM7128 引脚和实验台上的相应信号没有直接连接,因此在实验时首先要将扁平电缆的 34 芯端插到插座 J6 上,将扁平电缆的 6 芯端插到插座 J5 上。注意:扁平电缆进行插接或者拔出必须在关电源后进行。

2.主时钟 MF 的频率是 1MHz,因此很容易通过计数的办法产生 26µS 和 6µS 左右的时间长度。由于每台显示器参数上略有差别,实验时需要根据显示器的参数调整时间长度。

3.可以使用行同步脉冲作为行计数器的计数时钟。

4.把 26µS 时间段分为 8 个小时间段,在每个小时间段内向 VGA 接口输出一个固定的 VGA-R、VGA-G、VGA-B 值,就会在显示器上显示出希望的竖彩条。

5.将 480 行分为 8 部分,在每一部分向 VGA 接口输出一个固定的 VGA-R、VGA-G、VGA-B 值,就会在显示器上显示出希望的横彩条。

6.将竖彩条和横彩条异或,就能得到颜色方格。

7. 如果只进行演示性实验,则可以直接把 VGA 文件夹中的.sof 文件下载到 EPM7128 中进行。六、实验完成后,必须要将硬连线控制器重新装入 EPM7128 中。以备以后做其他实验使用。


4.4.2 实验报告

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