FPGA零基础学习之Vivado-VGA驱动设计

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系统性的掌握技术开发以及相关要求，对个人就业以及职业发展都有着潜在的帮助，希望对大家有所帮助。本次带来Vivado系列，VGA驱动设计。话不多说，上货。

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VGA驱动设计

VGA（Video Graphics Array）视频图形阵列是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即电脑采用VGA标准输出数据的专用接口。VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。

VGA作为视频接口，具有分辨率高、显示速度快、颜色丰富等优点。随着电子产品以及视频图像处理技术的发展，VGA接口应用越来越广泛。

首先我们先来看一下VGA接口，如下图：

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在我们的接口中，有很多针脚，我们在驱动之前，首先要了解每一个针脚的作用。接口原理图如下：

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( q* ]( X# N/ n0 M" h# m

如图，我们可以看出在这15个针脚中，只有5个针脚需要我们去驱动，其他的针脚要么是电源或者地，要么就没有接。所以，在我们驱动时，只需要驱动这5个针脚即可。

首先我们在驱动之前，需要了解一下视频显示的扫描方式。平时大家看到的图片是由一个一个的像素点构成的，显示器显示时也是如此，一个点一个点的显示。在扫描显示时，有两种扫描方式：隔行扫描和逐行扫描。第一种扫描方式控制复杂，而且图像闪烁，人眼易疲劳，所以现在很少使用，基本上主流的扫描方式都是逐行扫描。逐行扫描是从左上角第一个点开始一行一行的进行扫描，直至最后一个点。在扫描时就需要我们确定扫描位置然后进行时序约束。vga_hs和vga_vs这两个信号为行列同步信号，用来同步扫描的。在时序上，要求在a段必须为低电平。

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行时序每拉低一次即为一行的开始，场时序每拉低一次即为一帧图片的开始。

另外，在了解完扫描的问题之后，还有一个问题需要解决，那就是我们在扫描到显示区域时，要给出颜色数据，使得屏幕显示出我们想看到的颜色。VGA 显示器上每一个像素点可以很多种颜色，由R、G、B 三种颜色构成。如果每个像素点采用3 位二进制数表示，即R 用1bit 表示，G 用1bit 表示，B 用1bit 表示，则此像素点一共可以显示8种颜色；如果每个像素点采用8 位二进制数表示，即R 用3bit 表示，G 用3bit 表示，B 用2bit 表示，则此像素点一共可以显示256 种颜色。此次实验，采用RGB332 的进行表示。

在进行扫描时，不同的分辨率对应不同的扫描时钟，下图为各个常用分辨率的时序参数。

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此次实验，我们选择分辨率为640*480，那么我们需要提供一个25Mhz的时钟，这个时钟我们可以通过锁相环输出，代码如下：

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以上代码为显示纯红色的驱动，如果我们想显示不同的纯色，可以修改代码79行的值。

在代码71行和72行分别规定了显示C区，也就是我们能够看到的最大显示区域。如果大家想画出不同形状或者位置的，可以在这两行约束出想要的区域。

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串口，VGA都是常用接口
驱动设计是基础