VGA图像显示控制电路VHDL设计

一、实验设计目的

学习VGA图像显示控制电路设计。

要求：

1、VGA正常工作；

2、图像显示；

二、实验设计原理

1、VGA如果正常工作？

普通的VGA显示器引出线共含有5个信号：

R、G、B:三基色信号

HS：行同步信号

VS：场同步信号

这五个信号的时序驱动，严格遵循“VGA工业标准”

颜色编码如下：

如果VGA显示真彩色BMP图像，则要R、G、B三个分量各8位，即24位表示一个像素值，很多情况下还采用32位表示一个像素值。

为了节省显存的存储空间，可采用高彩色图像，即每个像素值由16位表示，R、G、B三个分量分别使用5位、6位、5位，比真彩色图像数据量减少一半，同时又能满足显示效果。

（2）VGA行频和场频

时钟频率（Clock frequency） ：25.175 MHz （像素输出的频率）

行频（Line frequency）：31469 Hz

场频（Field frequency ） ：59.94 Hz （每秒图像刷新频率）

（3）VGA实际的行频和场频

我们提供的时钟频率（Clock frequency）是 ：20MHz （开发板的频率）

如何得到时钟频率25M Hz ？

利用锁相环来进行分频，得到25MHz的信号

如何得到行频（Line frequency）：31469 Hz？答：分频:行频的近似值 25M/800=31250Hz

如何得到场频（Field frequency ）：59.94 Hz （每秒图像刷新频率）？答：还是分频：得到场频的近似值 25M/800/525=59.52Hz

那么VGA的工作频率进行分频时，行频分频计数为什么是800？

场频分频计数为什么是525？

（4）VGA的工作时序图

（5）VGA工业标准显示模式

要求：

1）行周期为800像素时间点，场周期为525像素时间点；

2）行同步、场同步头脉冲要求是负极性脉冲。

（6）VGA正常工作程序设计

A.行频频率和行像素点计数

--this is Horizonal counter 
always@(posedge clk)   begin
  if(hcnt < 800) then
    hcnt <= hcnt + 1;
  else
    hcnt <= (others => '0');
end 

B.场频频率和场像素点计数

--this is Vertical counter 
always@(posedge clk)    begin
  if (hcnt == 640+8 ) then
    if(vcnt < 525) then           
      vcnt <= vcnt + 1;
    else
      vcnt <= (others => '0');  
end

如何得到行、场同步脉冲信号呢？

--this is hs  pulse
process(clk) begin
     if (rising_edge(clk)) then
         if((hcnt>= 640+8+8) and (hcnt<640+8+8+96 )) then
        hs <= '0';
  else
       hs <= '1';
  end if;
     end if;
end process;

--this is vs  pulse
process(vcnt) begin
  if ((vcnt >= 480+8+2) and (vcnt < 480+8+2+2)) then  
      vs <= '0';
    else
      vs <= '1';
  end if;
end process;