Verilog的VGA显示控制
from : 好友博客：http://www.edabc.net/blog/?uid-20-action-viewspace-itemid-591
下面的图是本人画了一个晚上的结果，个人认为能够比较详细的阐述VGA的信号时序
VGA的时序根据不同的显示分辨率和刷新频率会有变化，具体各种类型的时序信息可以参考下面的网站
这里非常详细的说明的每一种显示模式的VGA时序信息
http://www.epanorama.net/documents/pc/vga_timing.html
二、VGA电平
VSYNC，HSYNC为标准TTL电平，0V~3.3V
RGB的电平在0V~0.7V之间（0V为黑色，0.7V为全色）
三、程序顶层框图
VGA产生行同步（HSYNC），场同步信号（VSYNC），并产生每个像素的地址输入单口ROM（显存）中，ROM输出该点需要显示的颜色值
四、单口ROM（显存）设计
程序的显示模式为800*600，72Hz刷新频率，像素频率为50MHz
每个像素需要显示的颜色存储在单口RAM中，每种颜色用8个字节表示
则如果要显示800*600分辨率，则需要800*600字节（480KB）的单口ROM
由于FPGA内部没有这么大的RAM，因此我把屏幕上100*100个像素组成的矩形作为一个逻辑像素（即显示同一种颜色）
这样只要8*6字节（48字节），用FPGA自带的RAM是很容易实现的
ROM中颜色存储地址表:
将全屏划分成8*6的方格，每个方格的颜色存储在ROM中，VGA控制器不断产生行坐标（ROM水平地址）和场坐标（ROM垂直地址）
最后组合成ROM实际地址输入ROM中，ROM输出该地址的颜色值，显示在LCD中
五、程序设计
代码 1
module VGA(clk,rst_n,hsync,vsync,vga_r,vga_g,vga_b);
2
3
4
5input clk; //50MHz
6
7input rst_n; //复位信号
8
9output hsync; //行同步信号
10
11output vsync; //场同步信号
12
13// R、G、B信号输出
14
15output[1:0] vga_r;
16
17output[2:0] vga_g;
18
19output[2:0] vga_b;
20
21//--------------------------------------------------
22
23reg[10:0] x_cnt; //行坐标（这里包括了行同步、后沿、有效数据区、前沿）
24
25reg[9:0] y_cnt; //列坐标（这里包括了场同步、后沿、有效数据区、前沿）
26
27reg[5:0] Xcoloradd;
28
29reg[2:0] Ycoloradd;
30
31
32
33parameter
34
35 Left = 184,
36
37 PixelWidth = 100,
38
39 Top = 29;
40
41
42
43always @ (posedge clk or negedge rst_n)
44
45 if(!rst_n) x_cnt <= 10'd0;
46
47 else if(x_cnt == 11'd1040) x_cnt <= 10'd0; //行计数记到1040
48
49 else x_cnt <= x_cnt+1'b1;
50
51
52
53always @ (posedge clk or negedge rst_n)//产生行地址（ROM水平地址）
54
55 if(!rst_n) Xcoloradd <= 6'b000000;
56
57 else if(x_cnt >= Left && x_cnt <Left + PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000000;
58
59 else if(x_cnt >= Left + PixelWidth && x_cnt <Left + 2*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000001;
60
61 else if(x_cnt >= Left + 2*PixelWidth && x_cnt <Left + 3*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000010;
62
63 else if(x_cnt >= Left + 3*PixelWidth && x_cnt <Left + 4*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000011;
64
65 else if(x_cnt >= Left + 4*PixelWidth && x_cnt <Left + 5*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000100;
66
67 else if(x_cnt >= Left + 5*PixelWidth && x_cnt <Left + 6*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000101;
68
69 else if(x_cnt >= Left + 6*PixelWidth && x_cnt <Left + 7*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000110;
70
71 else if(x_cnt >= Left + 7*PixelWidth && x_cnt <Left + 8*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000111;
72
73 else Xcoloradd <= 6'b110000;//背景颜色地址
74
75
76
77always @ (posedge clk or negedge rst_n)
78
79 if(!rst_n) y_cnt <= 10'd0;
80
81 else if(y_cnt == 10'd666) y_cnt <= 10'd0; //场同步记到666
82
83 else if(x_cnt == 11'd1040) y_cnt <= y_cnt+1'b1;//每计数完一行，场同步就加一
84
85
86
87always @ (posedge clk or negedge rst_n)//产生列地址（ROM垂直地址）
88
89 if(!rst_n) Ycoloradd <= 3'b000;
90
91 else if(y_cnt >= Top && y_cnt < Top + PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b000;
92
93 else if(y_cnt >= Top + PixelWidth && y_cnt < Top + 2*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b001;
94
95 else if(y_cnt >= Top + 2*PixelWidth && y_cnt < Top + 3*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b010;
96
97 else if(y_cnt >= Top + 3*PixelWidth && y_cnt < Top + 4*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b011;
98
99 else if(y_cnt >= Top + 4*PixelWidth && y_cnt < Top + 5*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b100;
100
101 else if(y_cnt >= Top + 5*PixelWidth && y_cnt < Top + 6*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b101;
102
103 else Ycoloradd <= 3'b110;//背景颜色地址
104
105//--------------------------------------------------
106
107// signal port ROM
108
109
110
111wire[7:0] color;
112
113wire[5:0] coloradd;
114
115
116
117
assign coloradd = {Ycoloradd,3'b000}|Xcoloradd;//将水平地址和垂直地址合成ROM实际地址
118
119sprom u1(coloradd,clk,color);
120
121
122
123//---------------------------------------------------
124
125
126
127wire valid; //有效数据显示区标志，就是你在液晶屏幕上可以看到的区域
128
129
130
131assign valid = (x_cnt > 10'd184) && (x_cnt < 10'd984)
132
133
134
135 && (y_cnt > 10'd29) && (y_cnt < 10'd629);
136
137//--------------------------------------------------
138
139reg hsync_r,vsync_r;
140
141
142
143always @ (posedge clk or negedge rst_n)
144
145 if (!rst_n) begin
146
147 hsync_r <= 1'b0;
148
149 vsync_r <= 1'b0;
150
151 end
152
153 else begin
154
155 hsync_r <= x_cnt >= 10'd120; //产生hsync信号（行同步）when x_cnt>=50,then hsync_r=1,else 0;低电平同步
156
157 vsync_r <= y_cnt >= 10'd6; //产生vsync信号（场同步）my LCD is low sync
158
159 end
160
161assign hsync = hsync_r;
162
163assign vsync = vsync_r;
164
165
166
167//--------------------------------------------------
168
169//颜色输出
170
171assign vga_r[1] = valid ? color[7] : 1'b0;
172
173assign vga_r[0] = valid ? color[6] : 1'b0;
174
175
176
177assign vga_g[2] = valid ? color[5] : 1'b0;
178
179assign vga_g[1] = valid ? color[4] : 1'b0;
180
181assign vga_g[0] = valid ? color[3] : 1'b0;
182
183
184
185assign vga_b[2] = valid ? color[2] : 1'b0;
186
187assign vga_b[1] = valid ? color[1] : 1'b0;
188
189assign vga_b[0] = valid ? color[0] : 1'b0;
190
191
192
193
endmodule
194
module VGA(clk,rst_n,hsync,vsync,vga_r,vga_g,vga_b);2
3
4
5
input clk; //50MHz6
7
input rst_n; //复位信号8
9
output hsync; //行同步信号10
11
output vsync; //场同步信号12
13
// R、G、B信号输出14
15
output[1:0] vga_r;16
17
output[2:0] vga_g;18
19
output[2:0] vga_b;20
21
//--------------------------------------------------22
23
reg[10:0] x_cnt; //行坐标（这里包括了行同步、后沿、有效数据区、前沿）24
25
reg[9:0] y_cnt; //列坐标（这里包括了场同步、后沿、有效数据区、前沿）26
27
reg[5:0] Xcoloradd;28
29
reg[2:0] Ycoloradd;30
31
32
33
parameter34
35
Left = 184,36
37
PixelWidth = 100,38
39
Top = 29;40
41
42
43
always @ (posedge clk or negedge rst_n)44
45
if(!rst_n) x_cnt <= 10'd0;46
47
else if(x_cnt == 11'd1040) x_cnt <= 10'd0; //行计数记到104048
49
else x_cnt <= x_cnt+1'b1;50
51
52
53
always @ (posedge clk or negedge rst_n)//产生行地址（ROM水平地址）54
55
if(!rst_n) Xcoloradd <= 6'b000000;56
57
else if(x_cnt >= Left && x_cnt <Left + PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000000;58
59
else if(x_cnt >= Left + PixelWidth && x_cnt <Left + 2*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000001;60
61
else if(x_cnt >= Left + 2*PixelWidth && x_cnt <Left + 3*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000010;62
63
else if(x_cnt >= Left + 3*PixelWidth && x_cnt <Left + 4*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000011;64
65
else if(x_cnt >= Left + 4*PixelWidth && x_cnt <Left + 5*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000100;66
67
else if(x_cnt >= Left + 5*PixelWidth && x_cnt <Left + 6*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000101;68
69
else if(x_cnt >= Left + 6*PixelWidth && x_cnt <Left + 7*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000110;70
71
else if(x_cnt >= Left + 7*PixelWidth && x_cnt <Left + 8*PixelWidth) Xcoloradd <= 6'b000111;72
73
else Xcoloradd <= 6'b110000;//背景颜色地址74
75
76
77
always @ (posedge clk or negedge rst_n)78
79
if(!rst_n) y_cnt <= 10'd0;80
81
else if(y_cnt == 10'd666) y_cnt <= 10'd0; //场同步记到66682
83
else if(x_cnt == 11'd1040) y_cnt <= y_cnt+1'b1;//每计数完一行，场同步就加一84
85
86
87
always @ (posedge clk or negedge rst_n)//产生列地址（ROM垂直地址）88
89
if(!rst_n) Ycoloradd <= 3'b000;90
91
else if(y_cnt >= Top && y_cnt < Top + PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b000;92
93
else if(y_cnt >= Top + PixelWidth && y_cnt < Top + 2*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b001;94
95
else if(y_cnt >= Top + 2*PixelWidth && y_cnt < Top + 3*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b010;96
97
else if(y_cnt >= Top + 3*PixelWidth && y_cnt < Top + 4*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b011;98
99
else if(y_cnt >= Top + 4*PixelWidth && y_cnt < Top + 5*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b100;100
101
else if(y_cnt >= Top + 5*PixelWidth && y_cnt < Top + 6*PixelWidth) Ycoloradd <= 3'b101;102
103
else Ycoloradd <= 3'b110;//背景颜色地址104
105
//--------------------------------------------------106
107
// signal port ROM108
109
110
111
wire[7:0] color;112
113
wire[5:0] coloradd;114
115
116
117
assign coloradd = {Ycoloradd,3'b000}|Xcoloradd;//将水平地址和垂直地址合成ROM实际地址
assign coloradd 
118
119
sprom u1(coloradd,clk,color);120
121
122
123
//---------------------------------------------------124
125
126
127
wire valid; //有效数据显示区标志，就是你在液晶屏幕上可以看到的区域128
129
130
131
assign valid = (x_cnt > 10'd184) && (x_cnt < 10'd984)132
133
134
135
&& (y_cnt > 10'd29) && (y_cnt < 10'd629);136
137
//--------------------------------------------------138
139
reg hsync_r,vsync_r;140
141
142
143
always @ (posedge clk or negedge rst_n)144
145
if (!rst_n) begin146
147
hsync_r <= 1'b0;148
149
vsync_r <= 1'b0;150
151
end152
153
else begin154
155
hsync_r <= x_cnt >= 10'd120; //产生hsync信号（行同步）when x_cnt>=50,then hsync_r=1,else 0;低电平同步156
157
vsync_r <= y_cnt >= 10'd6; //产生vsync信号（场同步）my LCD is low sync158
159
end160
161
assign hsync = hsync_r;162
163
assign vsync = vsync_r;164
165
166
167
//--------------------------------------------------168
169
//颜色输出170
171
assign vga_r[1] = valid ? color[7] : 1'b0;172
173
assign vga_r[0] = valid ? color[6] : 1'b0;174
175
176
177
assign vga_g[2] = valid ? color[5] : 1'b0;178
179
assign vga_g[1] = valid ? color[4] : 1'b0;180
181
assign vga_g[0] = valid ? color[3] : 1'b0;182
183
184
185
assign vga_b[2] = valid ? color[2] : 1'b0; 186
187
assign vga_b[1] = valid ? color[1] : 1'b0;188
189
assign vga_b[0] = valid ? color[0] : 1'b0;190
191
192
193
endmodule194
六、后记
在这次程序中只在ROM中存储了一些随机的数，因此显示出来是一些小方格
如果ROM做的更大，完全可以存储一幅图像，显示在LCD中
不过由于由于用ROM做为显存，每次只能显示一幅静态的图像，而且没有加入字符库，不能显示字符
在下次的文章中，我将使用双口RAM，加上Nios II处理器，这样可以方便的显示各种字符
posted on 2009-11-29 10:12 Homography Matrix 阅读(10171) 评论(4) 编辑 收藏 举报
