零基础学FPGA（十五）先来说说VGA

作者：小墨同学

    这个实验其实已经做好久了，但是一直没有做笔记，今天就把这部分的内容补一下，有兴趣的朋友可以看一下，或许对你有什么帮助，对初学者来说还是一个不错的实验。

     先来了解一下VGA吧

     我们家里用的台式电脑就是一个VGA显示器，小墨同学为做这方面的实验还特意买了一块7寸的VGA液晶显示器



记得当初自己也是傻得不得了，把写好的代码，烧到板子里就直接连到笔记本电脑上的VGA接口上，结果什么反应也没有，还调了一下午的程序...结果还是没反应，到群里一问才知道，原来笔记本电脑上的VGA接口只能做输出而不能输入的这跟台式机还是不同的，后来才买的这块液晶显示器。
     标准的VGA接口有15个接口，但是真正用到的只有5个接口，分别是三个色彩信号，R,G,B，场同步信号VSYNC，行同步信号HSYNC，时序部分要通过控制行同步信号和场同步信号，色彩部分要控制RGB，先来看时序部分。



对于一个分辨率为800*600的显示器，简单的说像素的刷新是从左到右，从上到下一行一行的刷新的，每一行要刷新的点成为行同步信号的帧长，有多少行称为场同步信号的帧长，从上到下刷新完一遍称为一帧，我们电脑上说的屏幕刷新频率就是说屏幕一秒钟能够刷新多少帧，当达到一定的帧数，我们的肉眼也就分辨不出来了，这样我们就看到我们的电脑屏幕，我们在操作的时候是连续的了。下面是时序表：



先来解释一下这个表

第一行表示行同步信号的时序表，前187个计数点表示的在消影区，即还没开始进入显示区，从188开始进入显示区，到987结束，后面的52个计数点又在消影区
第二行表示场同步信号。同理。前31个计数点和后56个计数点表示在消影区，是不显示的，下面是我画的一个图帮大家理解



知道了这一点我们就可以开始写时序部分的程序了



当行计数器计满一行1039个点时清零，场计数器加1，当场计数器计满687行时，一帧结束，场计数器清零



当计满一行时，行同步信号会拉低一个120个时钟周期的低脉冲，通俗的理解就是计满一行有一个低脉冲出现，这个脉冲的长度是120个时钟周期，同理，计满一个场之后会有6个场周期的低脉冲出现，这个低脉冲就不是时钟周期了，是相当于场计数器计6行的时间

时序写好了之后就要确定显示区域，根据上面那个我画的图，即只有在行计数器计到187到987，场计数器计到31到631时才是有效区域



为了好确定坐标，我们可以将坐标转换一下，换成我们习惯的样子，避免消影区坐标的干扰



这样一切准备工作就做好了，剩下的就是我们自己设计想要显示的画面了，例如，我要在屏幕中间显示一个矩形框，在这个矩形里面显示一个小矩形



这个地方我刚开始看的时候没看懂，我再画一个图帮大家理解



下面显示小矩形



画完图形最后显示颜色



最后按照硬件原理图分配好管脚，下载就可以了



下面来说说显示字符

时序部分是一样的就不多说，直接说字符显示部分
显示字符当然要用到取模软件，相信大家都用过



然后将字模进行拼接，因为我们刷新是从左向右，从上到下刷新的，所以要把每一个字模的同一行拼接在一起，这样每刷新一行，同时刷新三个字模的一行，从上到下刷新一边，三个字模也就刷新出来了



这里要定义一个减法计数器，当像素点从某个位置从左到右开始刷新时开始计数，知道计数到要显示的字模结束为止。这里我用到了32个像素点表示一个字模的一行，4个字模就需要128个像素点来表示一行，共有32列



下面是当计数到需要显示的字模时，给字加上颜色，x_dis,y_dis用来确定在哪显示字符



下面是演示结果