视频实时图像处理系统研究及设计.pdf

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第 34卷第 1期电子工程师 Vol. 34 No. 1
2008年 1月 ELECTRON IC ENGINEER Jan. 2008
基于 FPGA的 VGA显示模式和像素频率的识别
刘威,石彦杰,高博
(四川大学物理学院微电子系,四川省成都市 610064)
摘 2要2:描述了一种基于2FP2GA (现场可编程门阵列)识别 VGA (视频图形阵列)显示模式和像素
频率值的方案。主要基于频率计的设计方法实现,并通过硬件电路的验证。利用 Verilog HDL语言和
FPGA的灵活性,应用 FPGA设计嵌入式系统视频采集卡,提高了数据处理速度,节省了硬件成本。
关键词: FPGA; VGA;像素频率;频率计;显示模式
中图分类号: TN873
完一行图像电子束回到下一行的最左端,每行结束后
0 引言
电子枪回扫的过程中进行消隐。然后从新开始行扫
视频采集卡不仅能用于影像处理,还可以用一台描,消隐⋯⋯,直到扫到荧幕的右下方,电子束回到荧
显示器同时显示、监控多台主机的内容,达到实时控制幕的左上方从新开始新的图像扫描,并且在回到荧幕
多台主机的目的。随着数字影像技术的不断发展,使左上方的过程中进行消隐。在消隐过程中不发射电子
得视频采集卡的需求不断增加,在电子通信与信息处束。每一行扫描结束时,用 HS (行同步)信号进行同
理领域得到广泛应用。而传统的视频采集卡硬件实现步;扫描完所有的行后用 VS(场同步)信号进行同步。
复杂,难于向便携、嵌入的方向发展。因此,设计一种 VGA的行、场扫描时序见图 1。图中行频和场频
硬件简单、使用方便、便于嵌入到系统中的视频信号采在数量上有很大差别,但时序上一样。因此,图 1只是
集电路具有重要的意义。示例 HS信号、VS信号的行(场)扫描时间、行(场)同
随着 FPGA (现场可编程门阵列)集成度的增加、步时间、前沿时间、后沿时间、激励视频时间等。
功耗和价格的不断降低,现在的视频采集卡的实现可
以由 FPGA 来实现。本文设计的 VGA (视频图形阵
列)显示模式和像素频率的识别方法,可以作为由 FP
实现的视频采集卡的一个模块并且应用中具有
GA , 图 1 VGA信号一个周期内的时序
可靠性高、性能稳定、调试简单、可扩展性好及设计成
本低等特点。
2 FPGA系统实现
1 VGA显示原理
本文是基于 FPGA 对 VGA 显示模式的识别并计
随着显示技术的不断发展,在业界制定了多种显算出像素频率,采用自顶而下的设计思想,将整个系统
示协议标准。根据分辨率和刷新频率的不同,显示模分为分频模块、HS信号和 VS信号计数模块、VGA 显
式的发展可分为: VGA ( 640 × 480像素) ; SVGA (高级示模式选择模块。如图 2所示。
VGA, 800 × 600像素) ; XGA (可扩展图形阵列, 1 024
× 768像素) 。本文可以识别各种刷新频率的上述显
示模式,并得到像素频率值,进一步应用于 A /D 转换
器采样模块处理中。图 2 系统模块

常见的彩色显示器一般由 CRT (阴极射线管)构
2. 1 分频模块
成,彩色是由 R (红) 、G(绿) 、B (蓝