VGA 作為通用的顯示接口，其可使用的設(shè)備非常多。根據(jù) VGA 的文檔，我們了解到使用 VGA，只需要在給定的時鐘頻率下，向 VGA 線發(fā)出不同的信號即可。
VGA 輸出的信號一共有 5 個有效信號，分別是：
VGA_RED（紅色端子），VGA_BLUE（藍色端子），VGA_GREEN（綠色端子），VGA_HSYNC（水平同步端子），VGA_VSYNC（垂直同步端子）。
如果采用水平掃描的方法，且為 640 x 480 的分辨率，我們需要：
時鐘頻率為 25MHz（或者也可以采用 28.3MHz，參考 VGA 文檔）。
水平同步端子輸出信號包含 4 個階段，每個周期共占用 800 個時鐘周期。
脈沖周期（用于同步）：96 周期，輸出低電平
前端周期（用于緩沖）：48 周期，輸出高電平
顯示周期（用于顯示）：640 周期，每一個時鐘周期顯示一個像素點的內(nèi)容，讀取紅、藍、綠色端子的信息作出顯示。同步端子輸出高電平。
后端周期（用于緩沖）：16 周期，輸出高電平
垂直同步端子輸出信號也包含 4 個階段，由于是水平掃描，所以在垂直同步中的顯示周期中，水平同步端子將對其正確的進行顯示，它包含了 480 個水平同步周期，掃描 480 行的內(nèi)容。也可以說一個垂直同步周期中，顯示出一個屏幕的內(nèi)容。
垂直同步端子的脈沖周期為 2 個水平同步周期；后端周期為 29 個水平同步周期；顯示周期為 480 個水平同步周期；前端周期為 10 個水平同步周期，故總周期數(shù)為
［latex］T=（480+2+10+29） * （96+16+640+48） = 416800［/latex］cycles
刷新頻率為
［latex］f = frac {25MHz} {416800} = 59.98 Hz［/latex］
即屏幕的刷新頻率約為 60Hz。若需采用其它的分辨率，只需改變顯示周期長度以及為該模塊提供不同的時鐘周期即可。顯示周期等參數(shù)都在 vga_header.v 文件中定義。編寫過程中，如果出現(xiàn)屏幕提示類似于“顯示超出范圍”的提示語，則說明同步周期不正確，改正同步周期長度即可。
為了實現(xiàn)同步信號的準確計時，我們采用了有限狀態(tài)機對它進行控制。以下源代碼可供參考：
always @ (negedge clk)
begin
? ? /* Ver
tical Sync. Signal */
? ? case (v_state)
? ? ? ? 0:? begin? ? ? ?/* TPW 同步脈沖周期*/
? ? ? ? ? ? ? ? if (cv_thres == 0) begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? <= 0;? ? ? ? ?/* 信號置低*/
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ?<= 0;? ? ? ? /* 計數(shù)器繼續(xù)計數(shù) */
? ? ? ? ? ? ? ? end else begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_state? ? ?<= 1;? ? ? ? /* 進入下一狀態(tài)*/
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ?<= 1;? ? ? ? /* 計數(shù)器清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_value? ? <= `VGA_SYNC_V_POR_BACK-1;? ? ? ? /* 計數(shù)器置位 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? 1: begin? ? ? ? /*
TFP 前端周期 */
? ? ? ? ? ? ? ? if (cv_thres == 0) begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_addr? ? ? ? ? ? ? ? <=? 0;? ? ? ? /* 垂直地址清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? <=? 0;? ? ? ? /* 計數(shù)器計數(shù)*/
? ? ? ? ? ? ? ? end else begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_state? ? ? ? ? ? ? ? <=? 2;? ? ? ? /* 進入下一狀態(tài) */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_value? ? ? ? <=? `VGA_SYNC_V_DISPLAY-1;? ? ? ? /* 計數(shù)器置位 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 計數(shù)器清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 垂直同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? h_state? ? ?<=? 0;? ? ? ? /* 置水平同步狀態(tài) */
? ? ? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? 2: begin? ? /* TDISP顯示周期 */
? ? ? ? ? ? ? ? if (cv_thres == 0) begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <= 1;? ? ? ? /* 垂直同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? <= 0;? ? ? ? ?/* 計數(shù)器計數(shù) */
? ? ? ? ? ? ? ? end else begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_state? ? ? ? ? ? ? ? <=? 3;? ? ? ? ?/* 進入下一狀態(tài) */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_value? ? ? ? <=? `VGA_SYNC_V_POR_FRONT-1; /* 計數(shù)器置位 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 計數(shù)器清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? /* 垂直同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? 3: begin? ? ? ? /* TBP后端周期 */
? ? ? ? ? ? ? ? if (cv_thres == 0) begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_addr? ? ? ? ? ? ? ? <=? 0;? ? ? ? /* 垂直地址清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? ?/* 垂直同步信號置高 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? ?<=? 0;? ? ? ? ?/* 計數(shù)器計數(shù) */
? ? ? ? ? ? ? ? end else begin
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_state? ? ? ? ? ? ? ? <=? 0;? ? ? ? /* 進入下一狀態(tài)，即狀態(tài)0 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_value? ? ? ? <=? `VGA_SYNC_V_PUL_WIDTH-1; /* 計數(shù)器置位 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? cv_en? ? ? ? ? ? ? ? <=? 1;? ? ? ? ?/* 計數(shù)器清零 */
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? v_sync? ? ? ? ? ? ? ? <=? 0;? ? ? ? ?/* 垂直同步信號置低 */
? ? ? ? ? ? ? ? end
? ? ? ? ? ? end
?
? ? /* ...... *
通過該模塊生成了水平、垂直同步信號和對應的水平地址和垂直地址后，使用垂直地址和水平地址讀取對應的像素點信息，分為兩種：
a. 圖形模式：圖形模式是一個一個的像素點，我們采用了 BlockRAM 來保存這些像素點信息。由于空間有限，我們只能保存 320 x 240 個像素點，并擴大輸出范圍，進行單色 640 x 480 輸出，否則將因為空間不夠而編譯不通過。如果我們可以采用板上內(nèi)置的 DDR 模塊就可以拓展其規(guī)模，而且板上的 DDR SDRAM 具有 64M，是鎂光生產(chǎn)的模塊，在 Xilinx 提供的 IPCore 中有對應的模塊，只需要提供建立后提供相對應的管腳即可完成輸出。由于 D/A 模塊無法做到（見下面），這個修改并沒有太大的意義，所以我們沒有做到這個工程中去。
b. 文字模式：文字模式支持的是 80 x 30 個文字的顯示，我們依然采用了 BlockRAM 來保存這些文字，每個文字占用 3 個字節(jié)，分別表示其 ASCII 碼（1 B）和 16位 RGB 信息（5-6-5格式，2B），文字后，再通過字庫 TextFontROM 模塊生成對應的像素點信息。讀出某一行中應該顯示的字符，而后顯示在屏幕上。由于內(nèi)存占用并不像圖形模式那么大，我們采用了 640 x 480 格式的輸出。
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