2012年--外文翻譯--基于fpga的開放式結(jié)構(gòu)vga驅(qū)動(dòng)器（譯文）

1、<p>　　中文2470字，2500單詞，12000英文字符</p><p>　　出處：Ramos-Arregu’n C A, Morales J C M, Ramos-Arregu’n J M, et al. FPGA Open Architecture Design for a VGA Driver[J]. Procedia Technology, 2012, 3: 324-333.</p&g

2、t;<p>　　基于FPGA的開放式結(jié)構(gòu)VGA驅(qū)動(dòng)器</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文提出了一個(gè)開放式架構(gòu)建議：將VGA（視頻通用陣列）控制器應(yīng)用到基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中。</p><p>　　有些硬件開發(fā)人員，有條件在視頻圖書館中使用VHDL或者verilog等硬件描述語言，而但在大多數(shù)

3、情況下，需要購(gòu)買一個(gè)昂貴的年度許可證，并且只能用于制造商的硬件。此控制器基于IEEE標(biāo)準(zhǔn)的VHDL，確保任何制造商都可以移植，這是本課題的貢獻(xiàn)之一。把控制器設(shè)計(jì)成通用的，所以此控制器能夠應(yīng)用于任何分辨率的顯示器，包括寬屏顯示器。</p><p>　　通用控制器將用于圖像處理的研究。本文提出兩種測(cè)試：第一，使用RGB（紅、綠、藍(lán)）來顯示8種顏色;第二，將圖像存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)器RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器），然后FPGA讀取

4、RAM并將圖像顯示器在CRT（陰極射線管）和LCD（液晶顯示器）顯示器上。</p><p><b>　　1 介紹：</b></p><p>　　目前，F(xiàn)PGA在數(shù)字系統(tǒng)的研究和應(yīng)用方面使用率正在增加。這是因?yàn)镕PGA具有其他可編程器件沒有的優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)是：高時(shí)鐘頻率，高處理速度，代碼可移植性好，代碼庫可重用性好，成本低，并行處理，以進(jìn)行交互的能力的操作高或低接口，知

5、識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）受保護(hù)等[1]。</p><p>　　圖像處理是FPGA的一個(gè)應(yīng)用主題之一，因?yàn)镕PGA比PC和MCU有更高的并行控制能力。如今，有更多的基于FPGA的圖像處理項(xiàng)目正在實(shí)施，廣泛地采用算法進(jìn)行圖像處理。選擇標(biāo)準(zhǔn)VGA時(shí)序作為FPGA的算法，一個(gè)視頻控制器必須將結(jié)果顯示在顯示器上。此控制器必須基于FPGA的開發(fā)板的數(shù)據(jù)手冊(cè)設(shè)計(jì)，同步信號(hào)都是規(guī)定好的。VGA分辨率符合640×480像素，IBM

6、電腦在上世紀(jì)80年代將其廣泛應(yīng)用于CRT和LCD顯示器上。</p><p>　　2 頻率為60Hz，640×480分辨率的VGA信號(hào)</p><p>　　基于CRT的VGA顯示器采用調(diào)幅，移動(dòng)電子束（或陰極射線）上顯示一個(gè)信息螢光體的屏幕。LCD顯示器使用開關(guān)的陣列可以跨少量的液體施加電壓晶體，從而通過在逐個(gè)像素的基礎(chǔ)上的晶體改變光介電常數(shù)。LCD顯示器已經(jīng)發(fā)展到使用相同的信號(hào)定

7、時(shí)的CRT顯示器。在CRT顯示器內(nèi)部，電流穿過線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，該偏轉(zhuǎn)電子束場(chǎng)決定橫向顯示面中“光柵”的圖案，水平地由左向右和垂直地由頂至底。圖1顯示出場(chǎng)同步信號(hào)、行同步信號(hào)在CRT監(jiān)視器同步的一個(gè)例子[13-17]。</p><p>　　時(shí)鐘頻率為25MHz，分辨率為640×480時(shí)，行同步（HS）與場(chǎng)同步（VS）的信號(hào)如表1所示。</p><p>　　根據(jù)表1中的 VGA時(shí)序可得

8、出VGA控制時(shí)序，如圖2所示：</p><p>　　Digilent®開發(fā)板BASYS-2®和Nexys-2®中的VGA控制器框圖如圖3所示：</p><p>　　VGA驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生的HS和VS信號(hào)并協(xié)調(diào)視頻流的遞送的基礎(chǔ)上，像素CLK（25MHz的），該時(shí)鐘所定義的所需要的時(shí)間，以顯示所述像素的信息。該信號(hào)VS定義的頻率顯示刷新速率，或在其中被重新繪制在

9、顯示器的所有的信息的頻率。控制器的輸出進(jìn)行解碼水平計(jì)數(shù)器模塊來產(chǎn)生HS信號(hào)的時(shí)間。這個(gè)計(jì)數(shù)器可以用于定位給定的行的像素。</p><p>　　此外，該增加的HS脈沖的模塊的垂直計(jì)數(shù)器的輸出可以用來產(chǎn)生VS輸出時(shí)間和這個(gè)計(jì)數(shù)器可以用于定位任何行[15]。</p><p><b>　　3 改進(jìn)控制器</b></p><p>　　在這項(xiàng)工作中所提出的

10、控制器，與基于表1的主要區(qū)別是：與其利用次，每次一部分，該計(jì)數(shù)是通過行數(shù)。用于640×480分辨率值如表2所示。</p><p>　　VGA驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)得到以下的方法TOP-DOWN[17]。圖。 4呈現(xiàn)自上而下</p><p>　　方法示意圖，其中1級(jí)設(shè)計(jì)（主實(shí)體）提出，第二級(jí)由在指定的主要實(shí)體</p><p>　　組件;在這種情況下，每個(gè)模塊沒有內(nèi)部模

11、塊，在最后一級(jí)，我們發(fā)現(xiàn)操作的模塊的描述。</p><p>　　所以，一般框圖（稱為“實(shí)體”）如圖5所示：</p><p>　　對(duì)于圖。 5，關(guān)于實(shí)體的主要信號(hào)示于表3中，包括一個(gè)簡(jiǎn)要說明。</p><p>　　VGA控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由四個(gè)模塊組成，以產(chǎn)生沿圖中所示的輸出信號(hào)。以獲得與顯示器同步成功。與其他模塊互連（Frecuency除數(shù)，水平同步，場(chǎng)同步和啟用顯

12、示器），如圖6所示。</p><p>　　所謂頻率因子模塊產(chǎn)生的25MHz的頻率，具有640x640分辨率的工作。輸出信號(hào)NCLK對(duì)應(yīng)于25MHz的信號(hào)，其中接收由模塊Horizontal_Sync和Vertical_Sync同時(shí)生成需要同步監(jiān)視器顯示過程信號(hào)。此模塊描述示于圖7。</p><p>　　NCLK被連接到vertical_sync.vhdÿhorizontal_sy

13、nc.vhd模塊，如時(shí)鐘信號(hào)。用于生成水平同步長(zhǎng)與它的信號(hào)的單元列上，如圖8。</p><p>　　MH1，MH2，MH3,y HC 數(shù)據(jù)的取值：</p><p>　　MV1，MV2，MV3 和VC的取值：</p><p>　　如圖10所示。產(chǎn)生的EDS被觀察到的信號(hào)的比較器模塊。這個(gè)模塊指示的時(shí)刻，其中當(dāng)前象素將被顯示在640×480像素的分辨率的監(jiān)視器

14、上。</p><p><b>　　4 測(cè)試和結(jié)果</b></p><p>　　為了測(cè)試所提出的驅(qū)動(dòng)器，8個(gè)基本的RGB色的顯示進(jìn)行。表3示出從每個(gè)顏色代碼開發(fā)板前面提到。</p><p>　　與在測(cè)試中使用的控制器顯示的顏色顯示在表4中所使用的顯示器是一個(gè)VGA接口的CRT。然而，該系統(tǒng)可連接到任何VGA端口的液晶顯示器</p>

15、<p>　　圖12示出的時(shí)間圖，使用的Active-HDL硬件仿真得到的，它顯示了在一秒鐘內(nèi)信號(hào)VGA驅(qū)動(dòng)程序。圖12（a）的VS信號(hào)是在“高”時(shí)的垂直計(jì)完成，并重新啟動(dòng)到0一脈沖在15.68毫秒產(chǎn)生的VS信號(hào)的高，這意味著在一秒鐘內(nèi)，我們已經(jīng)在監(jiān)視器顯示60張圖片，它在圖11的（c）見。圖12（b）示出循環(huán)時(shí)間，每26.21微秒產(chǎn)生每一個(gè)水平同步（HS信號(hào)）。</p><p>　　所提出的驅(qū)動(dòng)程序允許

16、修改的其他決議其示于表4中提出的視頻控制器</p><p>　　這項(xiàng)工作可用于幾個(gè)視頻分辨率[20]。要做到這一點(diǎn)，對(duì)于MH1，MH2，MH3，HC，MV1，MV2，MV3的變化和VC都需要，根據(jù)該決議的規(guī)定。一個(gè)限制為視頻控制器是時(shí)鐘頻率，因?yàn)榫哂休^高的分辨率，較高的時(shí)鐘頻率是必要的。用戶有來計(jì)算的值分頻器并獲得所需的頻率。如果系統(tǒng)的精確頻率需要，分頻器模塊可以省略。</p><p>　

17、　在圖10中可以觀察到了良好的同步，在監(jiān)視器的圖像和顯示，而不管類型顯示器（CRT或LCD），即使凸起方案是不同的。另外，操作模式指示的分辨率和監(jiān)視器的當(dāng)前頻率，其分辨率為640x480以59.6Hz的刷新速率，每列中的水平路徑為31.97μs，而監(jiān)視器的總路徑為16.64ms。</p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　為正確顯示和性能以及如何

18、獲得每個(gè)信號(hào)架構(gòu)。此架構(gòu)可被用任何FPGA器件，無論是品牌還是型號(hào)，并可以擴(kuò)展到如任何分辨率：SVGA，XGA或WUXGA。</p><p>　　此外，該架構(gòu)根據(jù)數(shù)據(jù)表最小化的控制器的顯影時(shí)間，相對(duì)于該</p><p>　　設(shè)計(jì)和控制器的規(guī)劃。此外，值得注意的是，有每個(gè)FPGA制造商創(chuàng)建的IP內(nèi)核。盡管如此，使用此模塊或庫需要額外的費(fèi)用，并沒有移植到FPGA每個(gè)。</p>&

19、lt;p>　　在這項(xiàng)工作中所使用的框圖，可以幫助任何人誰想要實(shí)現(xiàn)一個(gè)VGA驅(qū)動(dòng)程序來獲得成功的結(jié)果。</p><p>　　主要在公開文獻(xiàn)中所提供的設(shè)計(jì)中僅示出在VHDL，Verilog的，等等的代碼，而是一個(gè)圖形描述是不呈現(xiàn)。該框圖硬件描述在這項(xiàng)工作中提出，讓我們來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)VGA控制器很容易地與任何的硬件描述語言。</p><p>　　我們希望通過科學(xué)的2012-01感謝理事會(huì)全國(guó)西

20、恩西亞?TECNOLOGIA德爾斯卡德克雷塔羅（CONCYTEQ）和科技活動(dòng)方案，以及自治大學(xué)克雷塔羅（UAQ）的設(shè)施和支持。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] Dubey Rahul, Introduction to Embedded System Design Using Field Programmable Gate Ar

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