FPGA--VGA显示驱动实验

        学习图像处理的第一步，我想从VGA显示开始。本篇文章基于野火FPGA教程，分享自己在实验过程中的感悟。

        何为VGA？

    

        VGA是一种接口，也是一种协议，它共有 3x5 共15个引脚，其中每个引脚的定义如下：

 

图片来源：野火FPGA 

                VGA接口看似繁杂，实际上我们只需要重点关注这几个引脚：

• 引脚1、2、3 ：红基色，绿基色，蓝基色，输入为三路模拟信号的电压范围为 0V ~ 0.714V，0V 代表无色，0.714V 代表满色。
• 引脚13：行同步信号
• 引脚14：场同步信号

 VGA显示的原理

        

         简单概括就是：从左到右，从上到下，逐行扫描，逐帧显示。

 VGA的时序标准

        VGA的时序主要由两部分组成：显示每一行像素的行同步时序与选定显示行数的场同步时序。 

        行同步时序：

        

        行同步时序由六部分组成，分别为：Sync（同步）、Back Porch（后沿）、Left

Border（左边框）、“Addressable” Video（有效图像）、Right Border（右边框）、Front

Porch（前沿）组成，这 6 部分的基本单位是 pixel （像素），即一个像素时钟周期。

        与行同步时序相同，场同步时序也是由类似的六个部分组成，但不同的是 ：场扫描周期单位不是像素时钟周期，而是完整的行扫描周期。

        刚开始理解可能会有些迷糊，所以咱们来缕一缕这个关系：以640 X 480 的图像为例（一行640个像素，共480行）：

        一副图像为一帧，对应一个场扫描周期，场扫描周期的最小组成单位为行扫描周期，行扫描周期的最小组成单位为像素时钟周期。

        也就是说，场扫描周期的有效周期有480个，对应480行，每个有效周期包含了一个行扫描周期，每个行扫描周期的有效周期包含了640个像素周期，代表一行有640个像素点。

（波形图中，cnt_h为行扫描周期计数，可以看出，一个行扫描周期包含800个像素时钟周期，cnt_v为场扫描周期计数，可以看出，场扫描的最小单位是行扫描周期） 

        由这个关系我们可以推出像素时钟周期的计算公式：

 （注意：扫描周期数是总的周期数，不要只计算有效周期数）

实验接口设计

 实验目标

        利用FPGA在显示屏上显示彩条。

 

实验整体框架

 （图片来源：野火电子FPGA）

下一篇将结合Verilog代码介绍各个模组的实现，特别鸣谢野火电子提供的参考资料。