课程设计--基于FPGA的VGA图像汉字显示及PS2键盘控制设计与应用

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1、 电子信息工程专业综合设计（报告） （课 程 设 计） 题目题目 基于基于 FPGA 的的 VGA 图像图像汉字汉字显示及显示及 PS/2 键盘控制设计与应用键盘控制设计与应用 二级学院 专 业 班 级 学生姓名 学 号 指导教师 时 间 基于基于 FPGA 的的 VGA 图像图像汉字汉字显示及显示及 PS/2 键盘控制设计与应用键盘控制设计与应用 摘摘 要要：现在社会，以计算机技术为核心的信息技术迅速发展，以及信息的爆炸 式增长，人类获得视觉信息的很大一部分是从各种各样的电子显示器件上获得 的，对这些电子显示器件的要求也越来越高，在这些诸多因素的驱动下，显示技 术也取得了飞速的发展。VGA(

2、Video Graphics Array)是IBM在1987年随PS2机 一起推出的一种视频传输标准，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点， 在彩色显示器领域得到了广泛的应用。使用FPGA设计的VGA显示控制器具有很高 的灵活性，可以根据其不同的类型、尺寸、适用场合特别是不同的工业产品，做 一些特殊的设计，以最小的代价满足系统的要求，而且可以解决通用的显示控制 器本身固有的一些缺点。VGA(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到广泛 的应用。本文依据VGA显示原理，介绍了利用 FPGA 实现对VGA图形控制器VHDL 设计及PS/2键盘与按键对显示图象控制的方法。 详细描述了各硬件模块的

3、工作原 理及实现途径，并给出了软件设计思路及部分代码。 关键词关键词：VGA；FPGA；VHDL；PS/2 0. 引言引言 随着可编程逻辑器件的不断发展及其价格的不断下降，EDA 开发软件的 不断完善，可编程逻辑设计的应用优势逐渐显示出来， 特别是大规模可编程器 件。 而 FPGA 具有功能强大，开发过程投资小、周期短等特点，成为当今硬件 设计的首选方式之一。VGA（视频图形阵列）作为一种标准的显示接口得到广泛 地应用。利用 FPGA 芯片和 EDA 设计方法，可以灵活地根据用户需求，设计出 针对性强的 VGA 显示控制器，不仅降低了生产成本也可以快速地对产品进行升 级换代。 本文设计采用 Q

4、uartus II 9.0 软件工具， 并以 Altera 公司的 Cyclone 系列 FPGA 的器件 EP1C12F324C8 为主实现硬件平台的设计。 1 方案设计及工作原理方案设计及工作原理 1.1 VGA 模块方案设计模块方案设计 采用模块化设计方法， 我们对 VGA 图形控制器按功能进行层次划分。 本设计的 VGA 控制器主要由以下模块组成：VGA 时序控制模块、ROM 内存地址控制模 块、ROM 内存模块、按键扫描控制模块。如图 1 所示。 图 1.方案模块框图 1.2 工作工作原理原理 VGA 时序控制 模块 ROM 内存地址控制模块 ROM 按键扫描 控制模块 50MHz

5、5Hz addr data 首坐标 xx、 yy VGA 接口 RGB HS、 VS D/A CRT 根据 VGA 的显示协议， 可以选择不同的显示分辨率。 本设计选择的是 800*600 的分辨率。根据相应协议，在“VGA 时序控制模块”对行扫描信号 HS 和场扫 描信号 VS 进行相应的时序控制（具体控制详细信息见“VGA 驱动原理”资料 文档） 。 “ROM 内存地址控制模块”根据“按键扫描控制模块”获得的图片显 示首坐标 xx、yy 信息和“VGA 时序控制模块”传送过来的 hcnt(列计数器值)、 vcnt(行计数器值)及相关控制信号计算出正确的内存地址，从 rom 中取出所需要 的

6、像素点的三基色数据。 1.3 PS/2 接口电路的工作原理接口电路的工作原理 PS/2协议和接口最初是IBM公司开发并推广使用的一种应用于键盘/鼠标的协议 和接口，PS/2 键盘按键接口是 6 芯的插头与 PC 机的键盘相连接，插头、插座定 义如图所示。 键盘/鼠标接口的数据线和时钟线采用集电极开路结构，平时都是高电平当这些 设备等待发送数据时，它首先检查 clock 是否为高。如果为低，则认为 PC 抑制 了通讯，此时它缓冲数据直到获得总线的控制权。如果 clock 为高电平，设备则 开始向 PC 发送数据。一般都是由 ps2 设备产生时钟信号。发送按帧格式。数据 位在 clock 为高电平时准备好，在 clock 下降沿被 PC 读入。图 3 所示是按下 Q 键的时序图“Q”键的扫描码从键盘发送到计算机（通道 A 是时钟信号，通道 B 是数据信号） 。因本设计只需进行控制，所以 PS/2 模块并未设计转码功能