基于FPGA的VGA彩条信号发生器设计韩晓楠（宁夏大学新华学院信息与计算机科学系电子信息工程（1）班新华750000）摘要：为了方便地获得可视化的标准图形信号，针对VGA（视频图形阵列）接口显示器的检测要求，设计了一种基于FPGA（现场可编程门阵列）的VGA图像信号发生器。阐述了采用FPGA产生图像信号的设计原理，通过FPGA+MCU（微程序控制器）并利用FPGA产生时序信号及图形信息存储﹑MCU完成功能控制与显示驱动，实现了图像数据处理的实时性和稳定性。具有电路简单，实用性好的特点。可以广泛用于视频和计算机的显示技术领域。关键词：VGA;FPGA;VHDL;行﹑场扫描DesignofVGAimagesignalgeneratorbasedonFPGAHanXiaoNan(NingxiaUniversityinstituteofXinhua,DepartmentofInformationandComputerScience,ElectronicandInformationEngineering,class(1)Xinhua750000)Abstract:Inordertoacquirevisualizedstandardimagesignalexpediently,aimingatarequestoftheexaminationofdisplayswithVGA(videographicarray)interface,aVGAimagesignalgeneratorbasedonFPGA(fieldprogrammablegatearray)isdesigned.WiththedesignprincipleofproducingimagesignalwithFPGAandthecombinationofFPGAandMCU(microcontrollerunit),bythesequencesignalandtheimageinformationstoringproducedbyFPGA,functioncontrolisaccomplishedandthedriveisdisplayedbyMCU,realizingthestabilityoftheimagedataprocessinginrealtime.Thecircuitissimpleandpracticalwhichcouldbeusedinthedomainofvideoandcomputerdisplaytechnology.Keyword:VGC;FPGA;VHDL;Lineandfieldscan引言VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口在视频和计算机领域得到广泛的应用。VGA图像信号发生器是电视台﹑电视机生产企业电视维修人员常用的仪器，其主要功能就是产生标准的图像测试信号。VGA图像信号发生器的设计设计到图像数据处理，对电路的工作速度和性能要求较高，VAD工业标准要求的时钟频率高达25MHZ，使用传统的电子电路设计方法是难以实现的。次篇论文采用的是以FPGA方案为主的设计，利用了EDA实验开发系统中的cyclone系列的FPGA高达上百兆的工作频率特性为图像数据处理提供了良好的实时性，其内部集成的数字锁相环为系统的工作时钟提供了良好的稳定性，其内部嵌入的存储器可以存储一定容量的图像信息，丰富的I/O资源可以随机扩展外界大容量存储器的特性，因此，由FPGA完成对图像数据的处理及产生行扫描时序信号。很好地实现了图像数据处理的实时性和稳定性，达到了性能与价格的完美统一。此外，FOGA的电路可重构性，为系统功能更改和升级以及功能扩展提供了很大的设计空间。由微控制器完成功能设置与控制，如键盘扫描，模式选择与显示控制等。1、系统的工作原理和组成框图FPGA是整个系统的核心，通过对其编程可输出R﹑G﹑B3基色信号和HS、VS行场扫描同步信号。当FPGA接受单片机输出的控制信号后，内部的数据选择器模块根据控制信号选通相应的图像生成模块，输出图像信号，与行场扫描时序信号一起通过15针D型接口电路送入VGA显示器，在VGA显示器上便可与看到对应的彩色图像。FPGA所需的工作时钟由外部高精度有源晶振提供；单片机控制器分析键盘扫描结果，控制液晶显示模块显示相应的功能，由LCD显示输出图像和按键控制模式，并送出相应控制信号给FPGA，系统原理框图如图1。电源VGA显示器接口电路LED显示器FPGAEPF10K10LC84单片机控制器4*4矩阵键盘时钟电路图1系统原理框图2、VGA显示器原理工作标准的VGA显示模式为：640*468*16色*60HZ。常见的彩色显示