在pcb设计中怎样对vga接口电路布局
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发布时间：2022-04-20 08:38
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时间：2023-10-06 20:48
VGA接口原理图
VGA图像控制器是一个较大的数字系统。采用模块化设计原则，借鉴自顶向下的程序设计思想，进行功能分离并按层次设计。将硬件描述语言设计与原理图设计相结合，逐一对每个功能模块进行仿真，使顶层VGA图像控制器的模块实体仿真综合得以顺利通过。VGA控制器主要由以下模块组成：VGA时序产生模块、数字PLL模块、按键输入模块，LPM-ROM调用模块、彩条生成模块、显示模式控制模块、网格生成模块、字符显示模块、简单动画生成模块等。
1.VGA时序控制模块
VGA时序控制模块是整个显示控制器的核心部分，它是VGA正常工作的保证。
彩条生成模块、显示模式控制模块、网格生成模块、汉字显示模块、简单动画生成模块等产生的图像数据都由该模块控制输出给DA转换器。该模块的主要控制信号：VGA时钟信号（vga_clock）、行同步信号（hsync）、场同步信号（vsync）、消隐信号（blank）。
时序模块的仿真结果。由于CLK频率相当高，像素速率也很高，为了观察hsync、vsync信号和消隐信号，适当缩小了波形比例。其中，Pixel_raw［9..0］为像素横坐标值，Pixel_colum［9..0］为像素纵坐标值。
2.按键选择模块
该模块完成的功能是通过按键来完成显示模式的切换，通过它可以选择显示线条图案、彩条和方格图案、字符图案和动画图案。该模块又由3个模块组成：
按键消抖模块
按键计数器
图像数据选择器
3.彩条和方格图案发生模块
该模块的功能是产生七色彩条和方格图案。它的原理就是根据输入的像素行列地址，赋予不同的颜色数据。仿真结果如图
其中vga_clock为时钟，dis_on为显示开关，pixel_raw和pixel_colum为显示行列坐标，beam_red、beam_green和beam_blue为彩条三基色输出。
彩条模块顶层原理图
4.线条图案产生模块
该模块的原理和彩条产生的原理差不多，线条生成模块的实现原理与字符生成模块、彩条发生器类似，在像素的横坐标和纵坐标控制下，实现各种网格图形的生成。线条生成模块所产生的图形送显示器显示，可以看到线条由左到右，从上到下移动，虽然不是动画，但每秒一帧画面的速度依然使图像连续变化，呈现出动感。线条以及背景的颜色也可以随意设置。每帧图像的速率可由时钟来控制。
顶层文件图
5.LPM-ROM调用模块
LPM是参数可设置模块库。本设计中调用了一个LPM-ROM，用来存放图像信息。调用LPM-ROM模块，一个重要的问题就是.mif文件的生成。这里文件的生成借助图像模提取软件和Word编辑功能。设置好参数后，生成元件作为自定义元件库中的元件以供调用。
6.字符生成模块
可实现在显示器上显示汉字、字符等。字模信息可以利用字模提取软件来获得，得到了汉字的字模信息后，可以通过屏幕上的横坐标和纵坐标按照字模信息定义像素的颜色，这样就可以显示任何字体、任何点阵的汉字，并根据需要决定汉字在屏幕上的位置。至于英文以及其他任何符号的显示原理与汉字显示的原理一样。
顶层模块图
它有3个输入端，character_address为要显示的字符在ROM中位置输入，font_row为字符横坐标数据，font_col为字符纵坐标数据，rom_mux_output为字符数据输出。
7.动画模块
该模块的功能是实现简单图像的动画效果。通过该模块可以在显示器上显示一个动态的小球，要实现图形的动画效果，可以通过以下方法：将当前图形位置存放在寄存器中，这些作为比较器的输入端，根据时间、键盘和按钮的输入来增加或减少寄存器的值，从而改变下次显示时图形的位置。
动画模块顶层元件图
8.图片显示模块
首先，将图片的背景颜色设定为一个定值，而不是存在图像存储器中。其次，要不停地比较行列地址，看是否需要显示图片的前景色。最后，当比较器指示需要显示前景色时，就将前景色覆盖背景色。
VGA控制器中的十几个模块都采用硬件描述语言实现，每个模块在功能仿真无误后生成元件，放入元件库中，由顶层原理图调用各个模块（元件）。VGA图像控制器整体设计经过调试，通过了QuartusII的功能仿真、时序仿真以及硬件仿真综合，在VGA显示器上实现了所设计的各种功能。
部分资料参考：www.pcbhf.com/
