基于FPGA及DSP Builder的VGA接口时序和系统设计

Avalon MM接口控制

在DSP Builder中，Altera提供了本设计与SOPC的接口——Avalon MM接口。

Avalon MM接口定义的接口信号主要有片选、读使能、写使能、地址，以及数据等。根据外设的逻辑，选用不同的接口定义信号，通过这些信号Avalon主端(CPU)可以向挂在Avalon总线上的从端外设写地址与数据信号，Avalon主端外设也可以主动去获取Avalon总线上的SRAM或SDRAM中的数据。不管是主传输还是从传输，都需要符合Avalon总线的读写时序才能发起一次正确的数据传输。可以利用Avalon MM接口将DSP Builder中设计的模块做成自定义外设。NiosⅡ CPU就可以利用Avalon总线与DSP Builder中产生的自定义外设进行通信，在本设计中对集成到SOPC系统上的VGA接口的地址赋值为0x1后，数据写入0x1，VGA接口控制器接收到数据，就会根据设计产生VGA时序信息及RGB信号，在屏幕上显示图像。图3为整个一维信号VGA显示系统的结构图。


图3 系统结构图

仿真与硬件验证

本设计在2C70 DSP硬件开发平台下验证。

借助于DSP Builder中的Signal Complier模块，可以容易地将设计完成的系统直接转化成RTL级的硬件描述语言，在QuartusⅡ下完成VGA时序的验证与正弦波信号的下载与显示。

从显示器上硬件仿真结果来看，正弦波的幅度在有效的显示区域内呈周期性变化，因此当显示器与VGA口的J21相连时，屏幕上正弦波幅度在设计的范围内显示，一幅屏幕所显示的周期数和DSP Builder中所设定的一致。在此基础上还可以调整正弦波的采样频率，控制正弦波的显示频率与幅度大小，实现示波器的功能，观察FPGA内部的信号。

结语

随着VGA接口的广泛使用，这种结合FPGA与DSP Builder的系统级设计方法已经展现优势。从整个设计流程来看，系统的灵活性强，可靠性高，设计周期大大缩减，成本降低，且系统的可扩展性强。未来，VGA接口的图像与视频监控系统应用将会很有市场。