1、实验三 VGA显示控制实验,实验原理：本次实验要求用VerilogHDL编写一个可以控制实验版上面的VGA端口输出的程序，并通过实验板控制显示器来显示已经编写好的程序里面的颜色。若要显示器正常工作，首先要了解VGA端口的结构，其次要知道CRT显示器的工作原理，另外还要掌握VGA端口输出信号的时序关系。1.VGA端口的结构：VGA端口是视频输出端口，端口一共包含15个管脚，如下图：,实验原理：在通常使用的连接方法里面，15个管脚里面的5个是最重要的，他们包括3个基本红，绿，蓝三条基本色彩线和水平与垂直两条控制线。由这5条控制线，我们一共可以在屏幕内显示8种不同的色彩（8种组合）。在开发板上，红、
2、绿、蓝三条基本色彩线每条都由三条输入线控制，这三条控制线分别串有不同的电阻，在这样三条输入线的控制下，红、绿、蓝三基色也都各自被细化为八个等级。理论上开发板的VGA接口一共有9条颜色控制线，一共可以显示512种不同的颜色。,Video Monitor,实验原理：2. CRT显示器的工作原理：在显示器内部，电流流过线圈产生磁场，控制电子束流过显示器表面，水平是从左向右流，垂直方向是从上向下流。只有当电子沿正方向流的时候（即从左向右，从上到下）显示器工作，而当电子返回显示器的左面或上面的时候显示器不工作。VGA接口标准 VGA工业标准所要求的频率:时钟频率: 25.175MHz(像素输出的频率);
3、行频: 31469Hz; 场频: 59.94Hz。 显示器技术规格提供的行频一般在30kHz45kHz(保守数据)，场频一般在50Hz75Hz(保守数据)，针对以上保守数据，以30kHz的行频进行扫描时所需时钟频率为：30kHz800(行周期)=24MHz，则场频为：30kHz525(场周期)=57.14Hz,Interlaced Video,Progressive Video,实验原理：3.VGA信号的时序关系显示器要正常工作就要求有VGA端口输出的控制信号满足一定的时序关系。时序如下：不同分辨率对应的像素及行分布：,实验原理：4. VGA驱动程序的FPGA实现：驱动程序主要完成以下任务：按
4、照VGA时序要求产生行/列同步信号，并且在指定的时间（有效像素期间）将要显示的颜色数据输出到RGB。不同的显示模式和刷新频率下，具体同步信号前、后、同步信号、有效像素数是不同的，要根据像素时钟频率来设置。如上表：以800*600，60Hz为例，像素时钟为40M，像素时钟=（800+40+128+88）*（600+1+4+23）*60= 1056 * 628*60=40MHz，设计中可根据系统时钟频率来选择合适的显示模式,Horizontal timing (line)Polarity of horizontal sync pulse is negative.,General timing,Ve
5、rtical timing (frame)Polarity of vertical sync pulse is negative.,Video timing generation,根据各显示模块的关键参数产生出对应的输出显示信号，显示器上的VGA接口就是根据该模块产生的输出显示信号同步输出的。以下列出与timing产生的关键参数。上图中，有四个与水平行相关的关键时间，分别是：Thsync：Horizontal Synchronization Time，行同步脉冲时间；Thgdel：Horizontal Gate Delay Time，行后肩时间；Thgate：Horizontal Gate T
6、ime，行有效时间；Thlen：Horizontal Length Time，整行时间；,Video timing generation,上图中，有四个与垂直场相关的关键时间，分别是：Tvsync：Vertical Synchronization Time，场同步脉冲时间；Tvgdel：Vertical Gate Delay Time，场后肩时间；Tvgate：Vertical Gate Time，场有效时间；Tvlen：Vertical Length Time，整场时间；,Horizonal timing information:Mode name Pixel sync back activ
7、e front whole line clock pulse porch time porch period (MHz) (us) (pix) (pix) (pix) (pix) (pix) VGA 800x600 60Hz 40 3.2 128 85 806 37 1056Vertical timing information:Mode name Lines line sync back active front whole frame Total width pulse porch time porch period (us) (us)(lin) (us)(lin) (us) (lin) (us)(lin) (us) (lin)VGA 800x600 60Hz 628 26.40 106 4 554 21 15945 604 -1* 16579 628,实验内容：在VGA的显示器上面按照实验需要显示实验要求的色彩条，通过SW3来切换水平还是垂直显示 实验结果：看到VGA的显示器上的彩条显示,实验步骤：1.新建一个工程2.在工程目录下创建并输入源程序3.综合，布局布线4.下载调试,作业：利用9条控制线输出多种颜色,
