如何利用FPGA实现VGA的彩色图片显示？

1433 FPGA VGA

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2021-6-2 06:20:26　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × ChristineGu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 HengDu 该类别下有 16 个回答。邀请回答 heks 该类别下有 16 个回答。邀请回答 dfasda 该类别下有 15 个回答。邀请回答 nhonglan 该类别下有 15 个回答。邀请回答 yonglanzhang 该类别下有 15 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 14 个回答。邀请回答 wenminglang 该类别下有 14 个回答。邀请回答 C880U 该类别下有 14 个回答。邀请回答 jhdfvs 该类别下有 14 个回答。邀请回答 chm5 该类别下有 14 个回答。邀请回答 muwersddg 该类别下有 14 个回答。邀请回答凡人wlj 该类别下有 13 个回答。邀请回答 kszdj113 该类别下有 13 个回答。邀请回答飞雪9366 该类别下有 13 个回答。邀请回答 billbian 该类别下有 13 个回答。邀请回答 a732538 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hrtuoyu 该类别下有 13 个回答。邀请回答 hfgdzc 该类别下有 13 个回答。邀请回答 thyysbk 该类别下有 13 个回答。邀请回答举报阎锐相关推荐 • fpga显示灰度图片 3097 • 用摄像头采集彩色图片？ 5343 • vision模块导入彩色图片 2904 • vision模块导入彩色图片 2545 • 如何使用FPGA驱动TFT-LCD彩屏R61509V3显示彩色图片？ 1052 • STM32 103 FSMC驱动LCD 240320,刷屏很慢。 6158* • 如何利用FPGA的LVDS信号转VGA源码及方案 3871 • 求毕业设计代码，价格好商议。基于数字图像处理车牌定位的研究与实现 3978 • 求大佬分享一种基于FPGA的OLED真彩色动态图像显示的实现方法 1533 • 如何使用FPGA控制VGA显示？ 1456 1个回答

答案对人有帮助，有参考价值 0 　　引言　　视频图形阵列显示接口是微机系统使用的一种通用显示接口，广泛应用于智能控制系统中，作为系统的显示终端。对于由嵌入式微处理器构成的图像处理系统来说，采用VGA显示输出具有兼容性强、显示内容丰富的优势。同时，VGA显示接口具有结构简单、性能可靠、兼容性强、时序容易控制的特点。因此，结合FPGA的 VGA图像控制器在嵌入式的图像处理系统中有广泛的应用前景。　　目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。　　1 VGA显示　　常见的VGA接口的彩色显示器，一般由cRT（阴极射线管）构成，色彩由R、G、B（红：Red，绿：Green，蓝：Blue三基色组成。显示采用逐行扫描的方式进行，即当扫描完一行时，再进行下一行的扫描，直到最后一行扫描完为止。VGA接口为显示器提供两类信号，一类是数据信号，一类是控制信号。　　数据信号包括红、绿、蓝信号，简称RGB信号。控制信号包括水平同步信号（HSYNC）和垂直同步信号（VsYNc）。向显示器输出不同的分辨率时，水平同步信号和垂直同步信号的频率也不同。但是水平同步信号和垂直同步信号时序分析相同，在扫描时均需要经过同步信号、同步后信号、行同步信号、同步后信号四个时段。仅以水平同步信号为例，其结构如图1所示。　　　　VGA接口的显示器原理其实就相当于点阵，通过控制器的控制，点亮所在的行和列。所以水平同步信号是针对列像素而言的，而垂直同步信号是针对行像素而言的。　　以显示800×600的图片大小为例，根据VGA的时序标准，选择6hz的刷新频率。水平同步信号的同步信号包含128个列像素，同步后沿信号为 88个列像素，同步前沿信号为40个列像素，而屏幕显示部分为800个列像素，所以一共需要1 28+88+40+800=1 056个列像素。场同步信号的同步信号包含4个行像素，同步后沿信号包含23个行像素，同步前沿信号包含1个行像素，而屏幕显示部分为600个行像素，所以一共需要4+23+l+600=628个行像素，由此，液晶显示器显示一幅800×600的图像，需要的行列像素分别为1056和628。　　2 系统总体框架设计　　本系统以FPGA EP2C8Q208C8为核心芯片，通过对VGA接口的控制，实现彩色图像的显示，系统结构框图如图2所示。　　　　2.1锁相环PLL 　　锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL），一种输出一定频率信号的振荡电路，也称为相位同步环（回路）。该回路利用使外部施加的基准信号与PLL 回路内的振荡器输出的相位差恒定的反馈控制来产生振荡信号。在网络领域中，PLL用于从接收的信号中分离出时钟信号，可以通过实际电路或软件的方式实现。　　由于FPGA的系统时钟为50MHz，而控制VGA的时钟为40MHz，所以在对VGA接口的控制时需要进行时钟转换，通常可以通过分频或者是调用 IP核的方式实现转换，但是由于通过自己写的分频程序假如在数据上处理不得当，容易产生毛刺，而调用quanersII软件自带的PLL内核，不仅可以做到与系统时钟同相，而且时钟稳定，能够实现对VGA时序的严格控制，与硬件电路来实现锁相环相比，调用PLJ。内核不仅可以做到操作简单，而且也节约了设计成本。　　2.2存储模块ROM 　　只读存储（Read一0nly Memory，ROM）是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器圈。在系统框图中的三个ROM均用来存储颜色信息，由于本设计中使用图片的大小为 128×128，即一共有128×128=16384个像素点，所以ROM的大小设置为16384。这里通过quanerII软件调用FPGA的ROM内核，将MATLAB提取的红、绿、蓝三基色数据经quanusII软件的处理，分别存入FPGA的ROMl、ROM2、ROM3中。在控制模块中写入 ROM的地址，在分频后的时钟控制下，将数据读到vGA的RGB三个引脚，实现液晶显示器的图片显示。　　2.3 MATLAB的数据提取　　MATLAB 作为强大的数据处理工具，其基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学工程中常用的表达形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用 c，FORTRAN等语言简捷得多。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持，可以直接调用，用户也可以将自己编写的实用程序导人MATIAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用，非常的方便。　　由于MATLAB软件中默认的图片格式为.JPc和.BNP，因此在使用MATLAB前需将原始图片通过Photo sh叩软件进行格式转换，转换后保存图片为.BMP格式，在弹出的位宽选择对话框选择24位，，然后再通过MATLAB提取红基色数据，程序如下所示，结果被保存在Red.mif文件里：　　　　由于本设计所使用的VGA是三位的数据接口，因此蓝基色和绿基色数据也按照此方法提取。Red.mif中的数据是24位的，所以还需要对提取到的红基色数据进行转换。在MATLAB中做如下判断将24位数据转换为3位数据。　　　　3 结果分析　　图像的显示如图3所示，显示结果表明，由于原图像是24位，即224种颜色，而FPGA控制的VGA只有3位即23种颜色，相比之下，以24位的图像作为标准，VGA显示的3位图像有明显失真的现象。　　　　如果希望显示的图像更加清晰，那么需要将vGA的显示接口重新作出电路修改，这样才能达到清晰显示的效果。　　4 结束语　　在许多图像处理系统中，需要将经过处理的图像显示出来，如果采用传统的办法将图像数据传回电脑并通过显示器显示出来，那么在传输的过程中就需要嵌入式系统的 CPU不断的对所传输的图像数据信号进行控制，这样就造成了CPU资源的浪费，同样系统还需要依赖电脑，降低了系统的灵活性。如果采用FPGA对显示器的 VGA接口进行设计，数据流只需要在整个系统的内部流动，而不需要依靠计算机，实现了系统的最小化，大大减少了电路板的尺寸，增强了系统的可靠性和设计的灵活性。　　VGA接口同样也是LCD液晶显示设备的标准接口，通过VGA控制LCD可以使整个系统变得小巧，携带方便，使得应用的范围大大扩展。作者所在的全景视觉图象处理项目中，正是需要把经过处理的图像实时地直接地显示出来，撇开对计算机的需求，以满足各种不同应用环境的需要。　　通过FPGA对VGA接口的控制，不仅实现了FPGA对任一图像的显示，而且其内部时钟可调性为设计带来了很大的方便，节约了硬件成本。此方案可以广泛应用于数字视频系统、高分辨率的彩色图片图像处理、视频信号再现等各种领域。

2021-6-2 14:48:26 评论举报华意仆