基于DSP Builder的VGA接口系統設計

二維圖像信號的顯示方式

二維圖像的顯示過程較一維信號容易實現。對二維圖像，可以將二維圖像信號轉變成一維像素序列。在屏幕顯示區域內，當行與場同步信號掃過時，將該像素點對應的RGB值進行賦值，就可以完成二維圖像的顯示。對于本設計，VGA時序為1024×768模式，圖像的像素數在這個范圍內可以完全在屏幕上顯示，不會發生像素丟失。如果圖像比較小，還可以將圖像控制在屏幕的任意區域內。由于圖像大小受存儲空間限制，如果想要實現更高像素點的圖像，就必須借用外部的SRAM或SDRAM來做圖像緩存。

AvalonMM接口控制

在DSPBuilder中，Altera提供了本設計與SOPC的接口——AvalonMM接口。

AvalonMM接口定義的接口信號主要有片選、讀使能、寫使能、地址，以及數據等。根據外設的邏輯，選用不同的接口定義信號，通過這些信號Avalon主端(CPU)可以向掛在Avalon總線上的從端外設寫地址與數據信號，Avalon主端外設也可以主動去獲取Avalon總線上的SRAM或SDRAM中的數據。不管是主傳輸還是從傳輸，都需要符合Avalon總線的讀寫時序才能發起一次正確的數據傳輸。可以利用AvalonMM接口將DSPBuilder中設計的模塊做成自定義外設。NiosⅡCPU就可以利用Avalon總線與DSPBuilder中產生的自定義外設進行通信，在本設計中對集成到SOPC系統上的VGA接口的地址賦值為0x1后，數據寫入0x1，VGA接口控制器接收到數據，就會根據設計產生VGA時序信息及RGB信號，在屏幕上顯示圖像。圖3為整個一維信號VGA顯示系統的結構圖。

圖3系統結構圖

仿真與硬件驗證

本設計在2C70DSP硬件開發平臺下驗證。

借助于DSPBuilder中的SignalComplier模塊，可以容易地將設計完成的系統直接轉化成RTL級的硬件描述語言，在QuartusⅡ下完成VGA時序的驗證與正弦波信號的下載與顯示。

從顯示器上硬件仿真結果來看，正弦波的幅度在有效的顯示區域內呈周期性變化，因此當顯示器與VGA口的J21相連時，屏幕上正弦波幅度在設計的范圍內顯示，一幅屏幕所顯示的周期數和DSPBuilder中所設定的一致。在此基礎上還可以調整正弦波的采樣頻率，控制正弦波的顯示頻率與幅度大小，實現示波器的功能，觀察FPGA內部的信號。

結語

隨著VGA接口的廣泛使用，這種結合FPGA與DSPBuilder的系統級設計方法已經展現優勢。從整個設計流程來看，系統的靈活性強，可靠性高，設計周期大大縮減，成本降低，且系統的可擴展性強。未來，VGA接口的圖像與視頻監控系統應用將會很有市場。