通过FPGA对VGA进行控制实现任一彩色图像显示

通过FPGA对VGA进行控制实现任一彩色图像显示

引言

1 VGA显示

常见的VGA接口的彩色显示器，一般由cRT（阴极射线管）构成，色彩由R.G.B（红：Red,绿：Green,蓝：Blue）三基色组成.显示采用逐行扫描的方式进行，即当扫描完一行时，再进行下一行的扫描，直到最后一行扫描完为止.VGA接口为显示器提供两类信号，一类是数据信号，一类是控制信号.

数据信号包括红.绿.蓝信号，简称RGB信号.控制信号包括水平同步信号（HSYNC）和垂直同步信号（VsYNc）.向显示器输出不同的分辨率时，水平同步信号和垂直同步信号的频率也不同.但是水平同步信号和垂直同步信号时序分析相同，在扫描时均需要经过同步信号.同步后信号.行同步信号.同步后信号四个时段.仅以水平同步信号为例，其结构如图1所示.

VGA接口的显示器原理其实就相当于点阵，通过控制器的控制，点亮所在的行和列.所以水平同步信号是针对列像素而言的，而垂直同步信号是针对行像素而言的.

以显示800×600的图片大小为例，根据VGA的时序标准，选择6hz的刷新频率.水平同步信号的同步信号包含128个列像素，同步后沿信号为88个列像素，同步前沿信号为40个列像素，而屏幕显示部分为800个列像素，所以一共需要1 28+88+40+800=1 056个列像素.场同步信号的同步信号包含4个行像素，同步后沿信号包含23个行像素，同步前沿信号包含1个行像素，而屏幕显示部分为600个行像素，所以一共需要4+23+l+600=628个行像素，由此，液晶显示器显示一幅800×600的图像，需要的行列像素分别为1056和628.

2系统总体框架设计

本系统以FPGA EP2C8Q208C8为核心芯片，通过对VGA接口的控制，实现彩色图像的显示，系统结构框图如图2所示.

2.1锁相环PLL

2.3 MATLAB的数据提取

由于MATLAB软件中默认的图片格式为。JPc和。BNP,因此在使用MATLAB前需将原始图片通过Photo sh叩软件进行格式转换，转换后保存图片为。BMP格式，在弹出的位宽选择对话框选择24位，然后再通过MATLAB提取红基色数据，程序如下所示，结果被保存在Red.mif文件里：

由于本设计所使用的VGA是三位的数据接口，因此蓝基色和绿基色数据也按照此方法提取.Red.mif中的数据是24位的，所以还需要对提取到的红基色数据进行转换.在MATLAB中做如下判断将24位数据转换为3位数据.

3结果分析

图像的显示如图3所示，显示结果表明，由于原图像是24位，即224种颜色，而FPGA控制的VGA只有3位即23种颜色，相比之下，以24位的图像作为标准，VGA显示的3位图像有明显失真的现象.

如果希望显示的图像更加清晰，那么需要将vGA的显示接口重新作出电路修改，这样才能达到清晰显示的效果.

4结束语

通过FPGA对VGA接口的控制，不仅实现了FPGA对任一图像的显示，而且其内部时钟可调性为设计带来了很大的方便，节约了硬件成本.此方案可以广泛应用于数字视频系统.高分辨率的彩色图片图像处理.视频信号再现等各种领域.

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