基于FPGA的VGA可移植模块终极设计

一、VGA的诱惑

首先，VGA的驱动，这事，一般的单片机是办不到的；由于FPGA的速度，以及并行的优势，加上可现场配置的优势，VGA的配置，只有俺们FPGA可以胜任，也只有FPGA可以随心所欲地配置（当然ARM也可以，应用比较高吧）。

初学者就是喜欢看炫的效果，往往会忍不住想玩。尤其玩FPGA的，没玩VGA就感到跟单片机没啥提升，因此VGA的驱动也不得不讲。Bingo当年也是如此。挡不住VGA的诱惑，初学者问Bingo VGA问题的人也是灰常的多，也许一般教科书理论太强，实际应用不是很身后，在此Bingo用浅显易懂的语言来讲述VGA的驱动原理，以及通过设计一个可移植模块的应用来讲述。

二、VGA驱动原理

此处Bingo不参考任何资料，用当年已学的知识，用浅显易懂的语言讲述。

2、VGA时序

VGA其实就是相当于一块芯片，跟单片机驱动IC一样，满足一定的时序，便能驱动起来。

（1）扫描轨迹

VGA的扫描其实很简单，大致轨迹如下所示：

没扫描完一行，从新开始下一行；每扫完一场，重新开始下一场。相信你应该看的懂。

（2）行场扫描

以下是行扫描，场扫描HS，VS时序图

如上如所示：VGA一直在扫描，没一场的扫描包括了若干行扫描，如此循环。

（3）VS时序深入分析

VS时序如下所示：

可见时序的循环，可被划分为a，b，c，d4个时期。这四个时期定义如下：

A~B：场消隐期 即同步，相当于还原扫描坐标吧

B~C：场消隐后肩 相当于准备开始扫描吧

C~D：场显示期 扫描中，数据有效区域

D~E：场消隐前肩 完成扫描，相当于准备同步

（4）HS时序深入分析

可见时序的循环，可被划分为a，b，c，d4个时期。这四个时期定义如下：

A~B：行消隐期 即同步，相当于还原扫描坐标吧

B~C：行消隐后肩 相当于准备开始扫描吧

C~D：行显示期 扫描中，数据有效区域

D~E：行消隐前肩 完成扫描，相当于准备同步

综上描述，我们只要知道每个时期的时间，便可以表示出VGA的时序。而FPGA的工作是由固定频率的时钟触发的，因此某固定时间可以用n次触发来表示。因此我们很容易就想到了FPGA常用的计数方法：比如说行扫描，我们计数0~H_total-1。用另一个进程将其划分为4个时期，安标注分配。其实这相当于状态机。

以下是固定分辨率1024*768 60fps下HS,VS的标准：