基于Verilog的VGA控制器

惠为君　沈兆军

摘 要：介绍了VGA的基本概念和有關协议，给出了VGA 行场扫描的时序图。基于verilog语言实现了VGA视频编码芯片ADV7123的控制器。测试表明，该控制器是有效的。

关键词：Verilog；VGA；控制器

中图分类号：TN911

1 VGA时序

VGA（Video Graphics Array）是一种视频传输标准，是彩色显示器的主要接口。ADV7123是一款VGA视频编码芯片。VGA控制器就是根据VGA时序控制ADV7123输出的视频信号。VGA时序包括行扫描和场扫描时序，如图1和图2所示。

其中，扫描周期 Te = Tc + Td + Ta + Tb。Tc为行/场同步头，Td为行/场消隐藏后肩，Ta为行/场图像，Tb为行/场消隐前肩。以分辨率为 640*480，场频为60HZ为例，各参数的值如表1所示。

每一场像素计数： 640*480 = 419200，每秒60场图像，总共像素计数为：419200*60 = 25152000。由此计算得时钟频率 f = 25152000/1000000 = 25.152 MHZ，最终确定系统时钟频率为25 MHZ。

2 视频编码

ADV7123支持30bit编码，也就是RGB各分量都取10个bit。考虑到FPGA的引脚限制，一般取16bit编码，也就是RGB565，绿色分量取6位，红、黄色分量各取5位编码。

3 VGA控制器Verilog核心程序

行计数器启动行扫描，代码如下：

行列计数器值计数到有效图像数据（640*480）区域时候，控制器输出有效的16bit信号，驱动ADV7123。同时，输出有效的x、y坐标，读取该坐标对应的存储器中的二维图像信息。

4 VGA控制器验证

通过控制器控制可以在LCD显示屏上显示字符、RGB彩色图像、视频图像。显示字符时，在ROM中加载字模的mif文件。显示彩色图像时，先要提取彩色图像的R、G、B各分量，制成mif文件，然后，在ROM中分别加载各个分量的mif文件。视频图像的显示方法是把采集的视频按帧显示图像即可。如图3所示，为了验证设计，生成了两个模块，一个是提供时钟的PLL，PLL输出时钟为25MHZ。一个是控制存储字模数据ROM的模块lcd_display。Lcd_display读取两个ROM，ROM1中存放字符为：Hello World*^_^*，ROM2中存放的字符为：电子设计自动化。其中，英文字符的的尺寸为32*64，中文字符的宽度要求为英文字符的两倍，因此，中文字符的尺寸为64*64。为了简单起见，取两个ROM的宽度为64，深度都为512。字符在显示器水平方向的起始位置为64，英文字符竖直方向的起始位置为128，中文字符的竖直方向的起始位置为256。以中文字符为例，读取字符代码如下：

4 结束语

本文设计的控制器适用于VGA字符、图像和视频的显示控制，仿真和试验表明该设计是可靠的，控制器性能是稳定的。

参考文献：

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作者简介：惠为君（1969.03-），男，硕士，信息学院讲师，主要从事电子信息方面的教学工。

作者单位：盐城工学院，江苏盐城 224051