基于FPGA/CPLD的VGA显示系统设计

Association)对显示器时序进行了规范。 VGA的标准参考显示时序如图 2、图 3所示。行时序和场时序都需要产生同步脉冲(Sync a)、显示后沿 (Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿 (Front porch d)四个部分。 VGA工业标准显示模式要求：行同步、场同步都为负极性，即同步头脉冲要求是负脉冲。

VGA的行时序如图 2所示：每一行都有一个负极性行同步脉冲( Sync a)，是数据行的结束标志，同时也是下一行的开始标志。在同步脉冲之后为显示后沿 (Back porch b)，在显示时序段(Display interval c)显示器为亮的过程，RGB数据驱动一行上的每一个象素点，从而显示一行。在一行的最后为显示后沿(Back porch b)。在显示时序段( Display interval c)之外没有图像投射到屏幕时插入消隐信号。同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)和显示前沿(Front porch d)都是在行消隐间隔内( Horizontal Blanking Interval)，当行消隐有效时， RGB 信号无效，屏幕不显示数据。

VGA的场时序与 VGA的行时序基本一样，如图 3所示，每一帧的负极性帧同步脉冲(Sync a)是一帧的结束标志，同时也是下一帧的开始标志。而显示数据是一帧的所有行数据。

几种常用的时序参数如表 1和表2 所示，首先，根据显示器的性能选择一种合适的VGA模式，然后由象素时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数，再把表 1和表 2中给出的 a、 b、c、d各时序段的时间按照象素计数脉冲源频率折算成时钟周期数。在 FPGA/CPLD中用计数器和触发器，以计算出的各时序段时钟周期数为基准，产生不同宽度和周期的脉冲信号，再利用它们的逻辑组合构成图 2和图 3中的 a、b、c、d各时序段以及 ADV7125的空白信号 BLANK和同步信号 SYNC。

一个示例就是 60Hz时 1280×1024分辨率显示的 VESA标准，在 60Hz时，屏幕每16.67毫秒更新一次。这个标准制定了帧大小，用它来定义分辨率和回扫次数之间的关系。对于分辨率大小为 1280×1024来说，帧的大小为 1688×1066，这个大小与像素时钟(Pixel Clock)有关，所谓像素时钟就是对像素的刷新频率。像素时钟为 1688×1066×60Hz 或者 108 兆 Hz(MHz)时，每个像素的刷新频率也就是大约 9.26纳秒，那么行频就为 60×1066=63960 行/秒，也就是用显示器的帧率乘以扫描线数量。可以用帧大小得到纵向回扫次数，为了得到纵向同步长度(Sync Length)，可以从纵向帧大小减去纵向分辨率，也就是 1066-1024=42。这样，纵向回扫花费的时间和在屏幕上绘出 42 条线的时间相同，对于纵向回扫来说需要的时间为 42×1688×9.26 纳秒(656 微秒)。

在显示时序段( Display interval c)，数据读写控制器从数据缓存区读取像素颜色，用这些颜色来控制输出设备(显示器)的亮度。一帧图像就准确的显示到 VGA显示器上。

表 1：VGA行时序说明

4、 VGA显示器在雷达图像显示中的应用

最初,雷达显示器到重要作用,在于使雷达接收机到数据以一种可视的形式表现出来.操作员可以轻易而精确地检测目标的出现,提取目标的位置信息.随着数字信号处理和数字数据处理的进步,越来越多的检测和信息提取过用电子方法自动完成,因此操作员的任务越来越少.现在雷达显示器更像电视监视器或计算机显示器,可以显示完整的连续场景.

雷达获取的信息是径向圆扫描方式属极坐标方式,所以早期船用雷达显示器是一种平面位置显示器,用极坐标表示,采用径向圆扫描方式,在这种扫描方式中,荧光屏上扫描线线径向扫描的数率取决于量程的大小.扫描线选转的速度取决于天线的转速.物标回波的亮度取决于回波视频的信号的幅度.物标回波及各种符号视频在屏上只能是天线每转一圈才能亮一下,在整个平面上亮度不均,且量程小,回波亮度越低,容易丢失小目标.精确保存物标距离信息非常勉强.目标分辨力差,在屏上画其他符号十分麻烦、困难,且符号量有限.

随着VGA显示器广泛应用,VGA显示器也开始应用在雷达显示上,但VGA显示起的扫描方式是从左到右到扫描和从上到下的帧扫,属于直角坐标的方式,而雷达获取的信息是径向圆扫描方式属极坐标方式,所以要实现雷达数据的 VGA显示首先要将雷达的极坐标信息转换成直角坐标信息存入存储器,再以直角扫描的方式从存储器中读出并显示出来.

VGA显示器可以将来自其他传感器得信息 ,例如其他雷达 :空中交通管制雷达应答系统 (ATCRBS) 、军用敌我识别 (IFF) 、低亮度 TV、前视红外 (FLIR),避免碰撞系统或来自民用或军用数据链的信息 ,都能组合到显示器上 .除已处理雷达视频和原始视