本设计采用FPGA的设计方法为主要控制装置，将VGA控制器分为多个子模块，使用Verilog HDL硬件描述语言描述和设计每个模块，并使用EDA软件完成模块的代码。
分和全局模块通过仿真编写和验证。过分析VGA显示器的基本原理和信号要求，设计了整个系统的软硬件结构，包括VGA同步的发生和视频存储器的同步，实现了通过按钮控制选择水平和垂直颜色条图案，并进行进一步设计以实现文本和图像显示。VGA显示; FPGA;同步控制；控制器VGA（视频图形矩阵）已被广泛用作标准显示接口。
为通用显示设备，基于VGA接口标准的显示器已成为许多数字电子产品中最重要的部分。用的输出设备。车载系统中常用的TFT液晶显示装置相比，它具有显示面积大，色彩丰富，信息携带量大，界面简单的优点。果应用于车载系统，则可以大大改善产品的视觉效果。动VGA接口屏幕需要高扫描频率和非常短的处理时间才能实现VGA显示功能，您可以使用专用的VGA或FPGA接口芯片来实现对VGA的控制。VGA屏幕驱动器。
设计使用Altera的FPGA芯片来驱动VGA接口显示，以显示彩条和简单图形。
FPGA的运行速度受阻，引脚资源丰富，易于实现大规模的系统设计。大量可用的软核，对于辅助开发人员来说非常方便。外，由于FPGA具有可重构能力和抗干扰能力强的特点，因此FPGA在工业控制等领域越来越受到关注。用FPGA完成VGA显示的控制可以使图像显示不受PC的控制，从而形成了一个体积小，功耗低的集成便携式系统，这一点很重要地面监视和性能测试的重要实践。VGA显示技术的原理VGA显示控件主要有5条信号线，分别是R，G，B，VSYNC（场同步）和HSYNC（线同步）信号。色（R），绿色（G）和蓝色（B）是三种众所周知的原色。
R，G和B的三个模拟信号的电平范围是0.4 V至0.7 V，R，G和B的电压范围是不同的。异可以产生任何颜色。果R，G和B分别由一个位控制，即只有两个电位0和1，则只能形成8种颜色。果每种颜色都可以由一个以上的位控制，则该颜色可以是多种。且VSYNC和HSYNC用作显示时序信号，根据垂直和水平更新速率的差异，连续输出固定频率的输出信号，可以在显示器上正确显示颜色屏幕。显示屏中，为了显示颜色，必须建立颜色模型，最常用的颜色模型是RGB颜色模型。如：CRT监视器使用RGB颜色模型。视器中的三个电子枪分别对应红色，绿色和蓝色。
素的颜色由这三个电子束的强度表示。示适配器中还使用RGB颜色模型来描述颜色，以使其与显示保持一致。VGA控制器的设计中，此颜色模型也用于描述颜色。RGB颜色模型中，红色（R），绿色（G）和蓝色（B）被用作原色，而其他颜色则从这三种原色中进行混合。
示电子枪的扫描过程在行同步，场同步和其他控制信号的控制下进行，包括水平扫描，水平回扫，垂直扫描，垂直回撤等过程，如图1-1所示。幕显示方法是从左上角的第一个像素开始，然后向右显示下一个像素。显示第一行的最后一个像素时，它跳到第二行的第一个像素并继续。示。显示整个屏幕之前，它会返回到要显示的原始点，以便可以连续刷新屏幕。VGA同步控制信号VGA显示同步控制必须严格遵循“ VGA行业标准”，即640×480×60Hz模式，否则VGA显示不会将无法正常工作。2-1显示了行扫描时序，图2-2显示了场扫描时序。过15针VGA接口输出到显示器，该接口可能具有显示驱动器的能力，可以驱动显示器显示图像信号。的VGA接口仅需要5个引脚。和帧同步信号直接由FPGA输出控制。色，绿色和蓝色信号使用FPGA上的12个引脚，每个命令产生4位数据。于输入到VGA屏幕的R，G和B信号必须是模拟信号，而FPGA的输出信号是数字信号，因此需要D / A转换器将其转换为模拟信号。
这种设计中，电阻网络的D / A转换用于在屏幕上显示电压值。支持12位VGA彩色显示，其中红色，绿色和蓝色分别具有4位，并具有4096种不同的颜色。VGA接口和FPGA引脚连接如图3-2所示。统软件结构设计VGA显示控制器的主要功能是将图形控制信号发送到屏幕并生成相应的图形显示。过系统功能，该系统可以在逻辑上分为输入子系统，模式感测子系统和VGA控制子系统。系统的逻辑结构开始，将系统设计为三层。层用于描述整个系统的功能和操作，并控制子模块的连接和耦合信号。二层是顶层，负责实施系统中每个独立且完整的功能部分。所包含的功能主要是生成时钟信号，状态机定义和状态转换，生成像素位置信号以及根据不同像素状态和位置生成RGB颜色信号；第三层是子模块的第二层，以扩展第二层的功能，它专门负责实现用户模式。个级别都可以使用一个或多个特定模块来实现。制器部分是系统的中心部分，负责协调和控制每个子模块的工作。
制器设计采用有限状态机方法，并使用Verilog HDL语言依次描述VGA显示控制器的三个级别，详细描述每个模块，并生成特定的电路图。VGA接口控制器由三个模块组成，分别是产生行和场同步信号和抑制信号的vga_drive模块，产生内容存储的char_rom模块，产生内容存储的disp_char模块。本和图像本地化信息，以及顶层模块vga_top。块之间的信号连接示意图如图3-3所示。计完功能仿真系统后，有必要对系统的主要功能进行仿真和验证，并进一步分析状态机，电路逻辑和时序协调是否正确。统仿真分为两个阶段：首先是关键模块的仿真，以验证子系统功能的正确性；然后，完整仿真是验证整个系统的功能。QuartusII中配置项目，编辑波形文件作为仿真激励，以仿真和验证设计的VGA接口控制器。真结果和关键模块的分析如图3所示。
-4。仿真中，为了便于观察结果，将主时钟信号iCLK的周期设置为10ns。图所示，当HSYNC = 1且VSYNC = 1时，这是一个前向扫描过程。
VGA同步生成模块的功能是生成VGA线同步，线效果和场同步信号。VGA同步生成模块内部设计了一个11位的行计数器和一个11位的字段计数器。行计数器值介于0和52之间时，当行计数器值介于53和120之间时，行前沿信号为高，而行同步信号为低。段计数值开始计数。行计数值等于181时，图像开始显示。此，o_x_pos的横坐标开始计数。行数的值等于1039时，行数的值将重置为零并重新开始计数。帧计数器的值在0到35之间时，帧前沿信号为高；当帧同步信号在36到96之间时，帧同步信号为低。
计数值等于665时，恒温阀芯将清除并重新计数。
路信号和场信号的相位产生有效的线路信号。计数器对像素时钟的上升沿进行计数，而场计数器对行同步信号的上升沿进行计数。真的时序符合VGA接口的标准时序要求。论由于系统设计采用有限状态机方法并描述了子系统的子模块，因此控制器具有良好的可扩展性。以有效地更改char_rom存储模块或disp_char彩色图形生成模块，而无需更改系统结构和模块之间的电路连接关系，也无需添加模块来执行其他功能。如，增加游戏模式，然后增加图形和显示控制的复杂度，非常容易做到。外，通过增加读取存储在RAM中的图像的模块，可以实现诸如汉字和图像的动态显示的功能，并且可以显示更复杂的图形。
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