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基于Verilog的VGA驱动设计（一）VGA时序分析

2009-11-28 17:40 513 查看

基于Verilog的VGA驱动设计（一）VGA时序分析

http://blog.ednchina.com/tengjingshu/219303/message.aspx

VGA时序分析

电阻DAC转换网络和640X480的VGA时序图:

图1

扫描频率

显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束在CRT屏幕上从左到右（受水平同步信号HSYNC控制）、从上到下（受垂直同步信号VSYNC控制）做有规律的移动。光栅扫描又分逐行扫描和隔行扫描。电子束采用光栅扫描方式，从屏幕左上角一点开始，向右逐点进行扫描，形成一条水平线；到达最右端后，又回到下一条水平线的左端，重复上面的过程；当电子束完成右下角一点的扫描后，形成一帧。此后，电子束又回到左上方起点，开始下一帧的扫描。这种方法也就是常说的逐行扫描显示。

HorizonalTiming

图2

A(us)LinePeriod

B(us)Syncpulselenght

C(us)Backporch

D(us)Activevideotime

E(us)Frontporch

VerticalTiming

图3

O(ms)FramePeriod

P(ms)Synclength

Q(ms)Backporch

R(ms)Activevideotime

S(ms)Frontporch

Horizonaltiminginformation水平扫描时序

图4

Notes:

·Activeareaisactuallyanactiveareaaddedwith6overscanborderpixels(insomeotherVGAtimingtablesthoseborderpixelsareincludedinbackandfrontporch)

Verticaltiminginformation垂直扫描时序

图5

Notes:

·Activeareaisactuallyanactiveareaaddedwith4overscanborderlines(insomeotherVGAtimingtablesthoseborderlinesareincludedinbackandfrontporch)

·NotethanwhentheactivepartofVGApageiswidened,itpassesbytherisingedgeoftheverticalsyncsignalinsomemodes(markedwith*)

根据上面的水平和垂直扫描时序可以分析显示800x600模式，FPGA系统时钟采用Spartan-3EStarterKit板上的50MHz的有源晶振。为了显示器显示效果好，采用刷新频率为72Hz。

以下以系统时钟频率为50MHz，显示器显示800x600模式为例分析水平扫描和垂直扫描时序：系统时钟周期为1/50MHz=20ns

水平扫描Horizonal(Line)

A水平（行）周期为1040个像素(Pix)，时间为1040x20ns=20.8us；

B同步脉冲为120像素（Pix）；

C后沿为61个像素(Pix)；

D有效时间为806个像素(Pix)；

E前沿为53个像素。

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////水平扫描参数的设定

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////parameterLinePeriod=12'd1040;

parameterH_SyncPulse=10'd120;

parameterH_BackPorch=10'd61;

parameterH_ActivePix=10'd806;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////水平扫描计数

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)x_cnt<=1;

elseif(x_cnt==LinePeriod)x_cnt<=1;

elsex_cnt<=x_cnt+1;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////水平扫描信号hsync产生

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)hsync_r<=1'b1;

elseif(x_cnt==1)hsync_r<=1'b0;//产生hsync信号

elseif(x_cnt==H_SyncPulse)hsync_r<=1'b1;

垂直扫描Vertical(Frame)

O垂直扫描周期为666个行扫描，时间为666x1040x20ns=13853us；

P同步脉冲为6个行扫描，时间为6x1040x20ns=125us；

Q后沿为21个行扫描，时间为21x1040x20ns=436us；

R有效时间为604个行扫描，时间为604x1040x20ns=12563us；

S前沿为35个行扫描，时间为35x1040x20ns=728us。

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//////////垂直扫描参数的设定

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

parameterFramePeriod="10"'d666;

parameterV_SyncPulse=10'd6;

parameterV_BackPorch=10'd21;

parameterV_ActivePix=10'd604;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////垂直扫描计数

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)y_cnt<=1;

elseif(y_cnt==FramePeriod)y_cnt<=1;

elseif(x_cnt==LinePeriod)y_cnt<=y_cnt+1;

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

//////////垂直扫描信号hsync产生

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

always@(posedgeclkornegedgerst_n)

if(!rst_n)vsync_r<=1'b1;

elseif(y_cnt==1)vsync_r<=1'b0;//产生vsync信号

elseif(y_cnt==V_SyncPulse)vsync_r<=1'b1;

并不是每个像素都能显示的，只有在有效区域像素区域内才能显示RGB

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//////////垂直扫描信号hsync产生

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

wirevalid;//有效显示区标志

assignvalid=

(x_cnt>=(H_SyncPulse+H_BackPorch))&&

(x_cnt<(H_SyncPulse+H_BackPorch+H_ActivePix))&&

(y_cnt>=(V_SyncPulse+V_BackPorch))&&

(y_cnt<(V_SyncPulse+V_BackPorch+V_ActivePix));

下面是测量逐行扫描60HZ的电视盒的VGA时序波形:

图6水平—垂直同步信号

图7水平—垂直同步信号

图8RED-BLUE颜色信号

图9水平同步-R颜色

图10颜色R-垂直同步

图11

初步整理的时序
行周期32us（频率31.3Hz）
行同步脉冲时间7us
场频率60Hz

参考资料

1）VGASignalGenerationwiththeXSBoard

2）CPLD驱动VGA显示器

http://blog.21ic.com/user1/636/archives/2007/43935.html

（图1）

3）VGAtiminginformation

http://www.epanorama.net/documents/pc/vga_timing.html

（图2、图3、图4、图5）

4）瑞芯科技设计示例RHic013：使用FPGA控制VGA显示

5）VGAController,Altium

6)VGA接口时序波形

http://www.dzsc.com/dzbbs/20070204/200765205519734395.html

(图6、图7、图8、图9、图10、图11)

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