基于FPGA的PS2键盘接口设计及VGA显示.doc

本科学生毕业论文（设计）题目(中 文):基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示(英 文):ps2 keyboard interface design and vgadisplay based on fpga姓 名 学 号 院 （系）电子工程系专业、年级电子信息工程 级指导教师 ii湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业论文（设计）作者签名：二一三 年 月 日iv 毕业论文（设计）任务书课题名称：基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示学生姓名： 系 别：电子工程系专 业：电子信息工程指导教师： 湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书1、主题词、关键词：vga显示控制、 verilog、quartus、ps/22、毕业论文（设计）内容要求：设计一个基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示控制器。1、采用自顶向下以及模块化思想做好整体模块规划设计；2、显示模式为 64048060hz 模式；3、设计一个ps2键盘接口模块来接收输入的字符；4、做好每个相关模块的仿真验证；3、文献查阅指引：1张压平，贺占庄.基于fpga的vga显示模块设计j.计算机技术与发展，2007，17（6）:33-40.2董兵，朱齐丹，文睿.基于pfga的vga图像控制器的设计与实现j.应用科技，2006，33. 3潘松，黄继业.eda技术与verilog m.北京：清华大学初版设，2007：22-26.4北京理工大学asic研究所verilog 语言 10 0例详解北京m清华大学出版社 , 1999.5赵鑫，蒋亮，齐兆群，李晓凯.verilog与数字电路设计m.机械工业出版社.200559.6侯伯亨，顾新. verilog硬件描述语言与数字逻辑电路设计m.西安电子科技大学出版，1999.7赵峰，嵌入式系统设计与实践m.上海交通大学初版设，2008.8何惠如，王燕琼使用硬件描述语言verilog设计硬件电路j.信息技术， 2002年04期.9王道宪，verilog电路设计技术m国防工业出版社.2004.10赵俊超.集成电路设计verilog教程m北京：北京希望电子出版社 2002.8.11曾繁泰,陈美金. verilog程序设计m.北京:清华大学出版社,2000.12张文爱等.基于fpga的高分辨率vga显示控制器的设计j.现代显示,2006(9):55-58.13渥伦斯基.李仁发译. verilog数字系统设计m.北京:电子工业出版社,2004.14chris chinnock. microdisplays and their applications j.information display, 2001,17(10) 22-25.15王阿川.基于fpga高速图像采集卡的研制 j .电子器件 2005(6):44-50.4、毕业论文（设计）进度安排：2012年12月 查阅fpga方面的相关资料并选题。2013年1月 写好开题报告。2013年2月 完成系统软件的设计及硬件的仿真调试。2013年3月 完成毕业论文初稿。2013年4月 完成毕业论文修改并定稿。2013年5月 论文答辩教研室意见： 负责人签名： 注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书论文（设计）题目基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示作 者 姓 名陈武银所属系、专业、年级 电子工程系 电子信息工程 专业 2009 年级指导教师姓名、职称包本刚 教授预计字数10000开题日期2012.12.25选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义 2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解1）本选题的理论、实际意义选择本课题的意义在于伴随着嵌入式系统的迅速发展，vga作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用，ps/2接口也广泛的应用于鼠标和键盘。键盘是嵌入式系统的最重要的输入设备之一，是实现人机交互的重要途径。通过对vga显示控制器对键盘按键显示进行控制，具有较好的通用性和可移植性，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。2）国内外有关本选题的研究动态和自己的见解当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用，但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式，用户操作较为不便。本设计利用fpga实现对ps/2接口外接键盘的控制，是在以vga作为输出设备的单片机系统上初步实现图形化用户界面的方案，它成本低、效果好，并且有很强的实用性。主要内容：绪论设计一个基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示控制器。1、采用自顶向下以及模块化思想做好整体模块规划设计；2、显示模式为 64048060hz 模式；3、设计一个ps2键盘接口模块来接收输入的字符；4、做好每个相关模块的仿真验证；研究方法：1.理论推导法:利用所学的理论知识对本系统进行模块设计以及设计方案的选择。2.仿真法:用quartus ii对所设计出来的模块进行仿真，调试，改进以便成功验证。3.实验法:应用设计出的简单系统对ps2键盘及vga显示器进行显示控制，并进行试验分析，根据验证的问题进行改进。直到达预期目标。完成期限和采取的主要措施： 1、完成期限：2013.1.1-2013.5.8(1)第7学期的暑假，查文献，熟悉verilog语言的使用，学会编写过程、类状态机，和一些小的功能模块；(2)第8学期的第1周，查文献学会应用quartus ii软件的半定制宏功能单元；(3)第23周，完成整个目标系统的顶层建模；(4)第4周，分部分完成各个子模块的程序设计与编写；(4)第5周，对各个相应的子模块进行时序以及功能的仿真；(5)第6周，初步完成整个系统的自上而下的所有程序编写设计调试；写论文。(6)第7周完成将各个模块通过顶层设计程序进行整合，基本实现系统，迎接中期检查，填写中期检查表；进一步补充毕业论文内容(7)第8周进行程序结果的最终测试验证，修改程序并进一步完善毕业论文内容；(8)第9周完成毕业论文初稿；(9)第10周定稿，填写相关表格；(10)第11周毕业论文装订，准备答辩。2、采取的主要措施：(1)密切联系本组设计成员及毕业设计指导导师，寻求有关毕业设计信息，确定设计课题方向与设计内容；(2)充分利用图书馆和网络查阅相关资料，广泛获取必要的知识，了解最新研究动态。(3)虚心向老师请教和同学进行学习交流，保障毕业设计的顺利完成。主要参考资料：1张压平，贺占庄.基于fpga的vga显示模块设计j.计算机技术与发展，2007，17（6）:23-31.2董兵，朱齐丹，文睿.基于pfga的vga图像控制器的设计与实现j.应用科技，2006:33-45.3张伟，包乌日吐，闫玉娥.fpga内部块ram的应用技巧j.微处理机，2006（6）:51-56.4潘松，黄继业.eda技术与verilog m.北京：清华大学初版设，2007：22-26.5王诚，薛小刚，钟信潮.fpga/cpld设计工具-xilinx ise使用详解m.北京：人民邮电出版社，2005：2-8.6 张文爱等.基于fpga的高分辨率vga显示控制器的设计j.现代显示,2006(9):55-58.7袁文波，张皓，唐镇中.fpga应用开发-从实践到提高m.中国电力出版社，2007. 8北京理工大学asic研究所verilog 语言 10 0例详解北京m清华大学出版社 , 1999.9刘乐善，微型计算机接口技术与应用m华中科技大学初版设，1999.10徐志军，徐光辉.cpld/fpga的开发与应用m.北京：电子工业出版社2002.11杨飞.视频检测中fpga图像采集预处理系统设计：硕士学位论文 m.南京：河海大学2006.12求是科技.vhdl应用开发技术m.人民邮电出版社.2005.13赵鑫，蒋亮，齐兆群，李晓凯.verilog与数字电路设计m.机械工业出版社.200559.14侯伯亨，顾新. verilog硬件描述语言与数字逻辑电路设计m.西安电子科技大学出版，1999.15赵峰，嵌入式系统设计与实践m.上海交通大学初版设，2008.16何惠如,王燕琼使用硬件描述语言verilog设计硬件电路j.信息技术，2002年04期.指导教师意见：指导教师签名： 教研室意见：签 名： 年 月 日开 题 报 告 会 纪 要时间 2012年12月25日地点三教517与会人员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授贾竹君副教授何红松讲师陈爱武讲师游珍珍讲师会议记录摘要：问题1：用fpga设计ps/2键盘接口及vga显示控制器有什么意义？答：由于fpga在数字系统领域有着无比优越的灵活性和通用性，因此若项目中包含fpga系统的话，在fpga中设计适用的ps/2键盘接口及vga显示控制器比采用专用的芯片更具优势，如节省项目成本，提高系统的稳定性等。问题2：系统的主要模块有哪些？答：主要模块包括：ps/2键盘接口模块、ps2按键检测模块、vga显示控制模块（vga_logic）、时钟分频控制模块、rom内存模块。问题3：你的整体设计思路是怎样的？答：系统整体充分运用verilog hdl层次化与模块化的思想，并在quartus ii软件平台的基础上，给出了ps/2键盘接口设计与vga显示控制的各个功能模块及对应模块具体电路图。会议主持人：记 录 人：年 月 日指导小组意见负责人签名： 年 月 日系部 意 见负责人签名：年月日注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表毕业论文（设计）题 目基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示学生姓名陈武银学 号200906002344系 别电子工程系专 业电子信息工程指导教师包本刚检查日期2013.4.6指导教师检查情况记载及修改意见：修改意见：1. 论文大体框架还可以，基本思路比较清晰，但重点不突出。2. 全文的行距不对、参考文献引用错误，请认真阅读新的撰写规范。3. 系统主要方案论证太过笼统，内容要进一步充实和验证。4. 参考文献按照学校的毕业论文撰写规范写，同时在正文中出现的位置以上标的形式标出。5. 图和表在文章正文中一定要有说明，而且图表要在文字分析的下面，表题在表上面，图题要在图下面。6. 文中段与段之间、图题与正文之间不要有不必要的空格或者空行。签名： 注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表毕业论文(设计)题目基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示学生姓名陈武银学号200906002344专业班级电信0903班指导教师包本刚职称副教授系（教研室）电子工程系（电子科学与技术教研室）指导过程记录指导内容记录(一)对于本课题要先通过图书馆、网络了解有关vga显示控制器的发展，对ps/ 2通信协议要有一个初步的了解。学 生 签 名： 2013 年 1 月 4 日 指导教师签名： 2013 年1月 4 日指导内容记录(二)通过一些网络教程、相关的书籍去fpga有关的设计，熟练掌握对quartus ii软件的使用和加深对硬件描述语言verilog hdl的理解。学 生 签 名： 2013 年 3 月 2 日 指导教师签名： 2013 年3月 2 日指导内容记录（三) 初步梳理整个系统要实现的功能，以及系统的整体架构。 学 生 签 名： 2013 年 3 月 10 日 指导教师签名： 2013 年3月 10 日指导内容记录(四)了解系统设计的各模块难点在哪里，查询别人是如何解决这些难点的。学 生 签 名： 2013 年 3 月 23 日 指导教师签名： 2013 年3月 23 日指导过程记录指导内容记录(五) 初步制定系统设计原理图，采用自顶向下的设计方法，规划好各个模块的工作任务。学 生 签 名： 2013 年 4 月 3 日 指导教师签名： 2013 年4月 3 日指导内容记录(六) 对各个模块进行硬件描述语言的实现，包括程序的编写、功能仿真、时序仿真等。学 生 签 名： 2013 年 4 月 20 日 指导教师签名： 2013 年4月 20 日指导内容记录(七)说明仿真图中完成的事项，并进行解释。学 生 签 名： 2013 年 5 月 1 日 指导教师签名： 2013 年5月 1 日指导内容记录(八)论文初步定稿。学 生 签 名： 2013 年 5 月 7 日 指导教师签名： 2013 年5月 7 日答辩小组组长意见(对情况是否属实做出意见)组长(签名)： 年 月 日注：本表与毕业论文一起装订存档。湖南科技学院毕业论文（设计）答辩申请暨资格审查表学生姓名陈武银学 号200906002344系 别电子工程系专 业电子信息工程班 级电信0903班指导教师包本刚毕业论文（设计）题目：基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示内容综述（对毕业设计或论文的研究步骤和方法、主要内容及创新之处进行综述，提出答辩申请）： 本设计研究基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示。针对现有设计方法，设计和规划了本设计中vga显示控制模块设计难题的解决方法，并写出项目计划书。然后，针对项目计划书将项目难点分步解决。在理论上，由于vga显示与ps2键盘接口对时序的要求相当高并需在不同的时钟频率下工作，若设计不够完善，将无法实现预期目标使得这个系统工作异常；因此我们应用quartus ii的半定制pll宏单元，由系统时钟通过分倍频产生两种不同的时钟。而在硬件上，我们采用fpga在数字系统领域的优势和特点，很好地实现ps2键盘接口及vga显示的设计构思，保证了项目顺利的实现。整个设计完全采用verilog硬件描述语言，利用quartusii集成开发平台，设计综合该工程。整个系统的设计分模块处理，主要模块：用硬件描述语言veriloghdl编程在quartusii9.0平台下进行设计、仿真、电路综合实现ps2键盘的输入控制与vga显示。本设计的创新之处在于利用了fpga内部的高速rom资源作为键盘ascii码及显示数据存储单元，大大的提高了系统的性能。另外，使用ep2c8q208开发板减少了硬件设计的难度，也大大减少了ps2键盘接口及vga显示控制器的开发周期。资 格 审 查 项 目是否01工作量是否达到所规定要求02文档资料是否齐全（任务书、开题报告、答辩申请、定稿论文及其相关附件资料等）03文档是否符合规范化要求04是否按时向指导教师提交全部正式材料05是否剽窃他人成果或者直接照抄他人设计（论文）06是否为已公开发表的个人论著备选是否多人设计一个系统或者合作一个课题（多人设计一个系统或者合作一个课题）内容是否雷同系毕业论文（设计）工作领导小组意见：符合答辩资格，同意答辩 不符合答辩资格，不同意答辩（公章） 年 月 日湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表论文题目基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示作者姓名陈武银所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程 专业 2009年级指导教师姓名、职称包本刚 副教授字 数10000定稿日期2013.5.8中 文 摘 要伴随着嵌入式系统的迅速发展，vga(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用，ps/2接口也广泛的应用于鼠标和键盘。键盘是嵌入式系统的最重要的输入设备之一，是实现人机交互的重要途径。标准ps/2 键盘由于接口通信协议简单，在系统中占用软硬件资源少，高可靠性，表达信息量大而得到了越来越广泛的应用，本设计根据ps/2键盘的通信时序，利用硬件描述语言来设计ps/2接口键盘的输入识别电路，并在cpld/fpga上实现，避免了硬件电路的焊接与测试。通过fpga器件控制rgb信号、行同步信号、场同步信号等信号，并参照有关标准，最后可以实现对vga显示器的控制。本次设计中充分运用verilog hdl层次化与模块化的思想，并在quartus ii软件平台的基础上，给出了ps/2键盘接口设计与vga显示控制的各个功能模块及对应模块具体电路图。经过对系统进行编译、仿真、测试，完成把键盘按键扫描码转换成字符ascii码过程，成功实现。本设计具有较好的通用性和可移植性，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。关键词vga、fpga 、verilog、quartus、ps/2键盘英文摘要 with the rapid development of embedded system, as a standard display interface vga (video graphics array) obtained the widespread application, the ps/2 interface is widely used in the keyboard and mouse. the keyboard is one of the most important input device in embedded system, is an important way to achieve human-computer interaction. because of the simplicity of the communication protocol in standard ps/2 keyboard, software and hardware resources occupation, high reliability of the system, the expression of a large amount of information and has been used more and more widely, this design according to the communication timing ps/2 keyboard use hardware description language to design input and identification circuit implemented in cpld/fpga to avoid the welding and testing of hardware circuits. through the control of fpga devices, rgb signal line sync signal, vertical sync signals and other signals, and with reference to the relevant standards, finally can realize the control of vga display. make full use of the verilog hdl hierarchical and modular idea in the design, and based on quartus ii software platform, gives the design and vga ps/2 keyboard interface display each function module and the corresponding module specific circuit control. through the compiler, simulation, test to the system, it can be successfully implemented in the process of accomplish the keyboard scan code into a ascii character code.this design has a good versatility and portability, speed up the processing speed of the data, saves the cost of hardware.关键词vga、fpga 、verilog、quartus、ps/2keyboard指导教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分指导教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 指导教师评审意见：指导教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格评阅教师评定成绩评审基元评审要素评审内涵满分评阅教师实评分选题质量25%目的明确符合要求选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。10理论意义或实际价值符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。10选题恰当题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。5能力水平40%查阅文献资料能力能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。10综合运用知识能力能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。10研究方案的设计能力整体思路清晰；研究方案合理可行。5研究方法和手段的运用能力能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。10外文应用能力能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。5论文质量35%文题相符较好地完成论文选题的目的要求。5写作水平论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。15写作规范符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。10论文篇幅10000字左右。5实评总分 成绩等级 评阅教师评审意见： 评阅教师签名： 说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100分记为优秀，8089分记为良好，7079分记为中等，6069分记为及格，60分以下记为不及格。湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表论文题目基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示作者姓名陈武银所属系、专业、年级电子工程系 电子信息工程专业 2009年级指导教师姓名、职称包本刚 副教授答 辩 会 纪 要时间2013年05月18日地点三教517答辩小组成员姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）姓 名职务（职称）包本刚副教授宫彦军教授贾竹君副教授何红松讲师陈爱武讲师游珍珍讲师答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：问题1：宏功能单元有什么意义？它的用处是什么？答：通过调用宏功能模块使得基于eda技术的电子设计的效率和可靠性有了很大的提高。设计者可以根据实际电路的设计需要，选择适当模块及参数，即可以方便调用他人优秀的硬件设计成果。 问题2：存储器模块在整个系统中的作用？答：rom存储模块应用于系统中作为键盘字符相应的ascii编码表和vga显示控制模块要显示的图片文字信息的存储单元。其中的文件格式应为.hex文件。问题3：键盘接口模块输出的是什么信号？答：ps/2键盘接口模块，是通过ps/2协议与ps/2键盘通讯，接收ps/2键盘发送过来的按键信息，并转换成并行信号输出。因此，输出的信号有特殊扫描码标志位，扫描码值和ascii码。会议主持人：记 录 人：年 月 日答辩小组意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年 月 日系学位委员会意见评语：论文（设计）最终评定等级：负责人（签名）： 系部（公章） 年月 日校学位委员会意见评语：评定等级： 负责人（签名）： 年月 日n目 录绪论11 vga显示及ps/2接口的相关原理31.1 vga的显示原理31.1.1 显示标准分类31.1.2显示原理31.2 ps/2接口的通信协议51.2.1 ps/2硬件接口51.2.2 ps/2通信协议52 系统的设计与实现92.1 系统的整体连接与实现92.3 ps/2键盘接口模块的设计112.3.1 扫描码122.3.2 通码、断码和机打重复率122.3.3 复位132.3.4 命令集132.3.5 ps/2键盘接口的设计思想152.3.6 接口与控制152.4 ps/2键盘按键测试模块的设计172.5 50mhz时钟分频模块的设计192.6 rom模块的设计203 eda设计方法流程及软件介绍和芯片的选取213.1 eda设计方法及流程213.1.1 eda设计方法213.1.2 eda设计典型流程223.2 cycloneii ep2c8q208c8芯片的介绍233.2.1 概述233.2.2 ep2c8q208c8的特性233.3 软件quartusii的介绍244系统的整体与各模块的时序仿真264.1系统的时序仿真264.2 vga接口的时序仿真274.3 ps/2键盘接口的时序仿真274.4 rom模块的波形仿真284.5 分频模块的时序仿真28结论30参考文献31附录一32附录二34致 谢39基于fpga的ps2键盘接口设计及vga显示摘 要伴随着嵌入式系统的迅速发展，vga(视频图形阵列)作为一种标准的显示接口得到了广泛的应用，ps/2接口也广泛的应用于鼠标和键盘。键盘是嵌入式系统的最重要的输入设备之一，是实现人机交互的重要途径。除了可以自行设计扫描式矩阵键盘之外，还可以选择标准 ps/2键盘实现人机交互。标准ps/2 键盘由于接口通信协议简单，在系统中占用软硬件资源少，高可靠性，表达信息量大而得到了越来越广泛的应用，本设计根据ps/2键盘的通信时序，利用硬件描述语言来设计ps/2接口键盘的输入识别电路，并在cpld/fpga上实现，避免了硬件电路的焊接与测试。vga(video graphic array)接口是与显示器进行通信的唯一接口。通过fpga器件控制rgb信号、行同步信号、场同步信号等信号，并参照有关标准，最后可以实现对vga显示器的控制。本次设计中充分运用verilog hdl层次化与模块化的思想，同时在quartus ii软件平台的基础上，给出了ps/2键盘接口设计与vga显示控制的各个功能模块及对应模块具体电路图。经过对系统进行编译、仿真、测试，完成把键盘按键扫描码转换成字符ascii码过程，成功实现ps/2接口键盘的输入识别及显示的功能，以及vga显示控制的功能。本设计具有较好的通用性和可移植性，加快了数据的处理速度，节约了硬件成本。【关键词】：vga、fpga 、verilog、quartus、ps/2键盘ps2 keyboard interface design and vga displaybased on fpgaabstractalong with the rapid development of embedded systems, vga (video graphics array) as a standard display interface has been widely used, ps / 2 interface is also widely applied in the mouse and keyboard. the keyboard is one of the most important input device of the embedded system, is the important way to realize the human-computer interaction. in addition to the design matrix keyboard scanning, you can also choose the standard ps / 2 keyboard to realize human-computer interaction. standard ps / 2 keyboard because of its simple interface communication protocol, software and hardware resources occupancy in the system, high reliability, express information and has been more and more widely used, the design according to the communication timing of ps / 2 keyboard, using hardware description language to design a ps / 2 keyboard interface circuit input recognition, and on the cpld/fpga implementation, to avoid the hardware circuit welding and testing. interface of vga (video graphic array) is the only interface to communicate with display. through fpga device control rgb signal, line sync signal, vertical sync signals, etc, and with reference to the relevant standards, finally can realize the control of the vga display. fully using verilog hdl in the design of the hierarchical and modular thought, on the basis of the quartus ii software platform at the same, a ps / 2 keyboard interface design is given with the vga display control concrete circuit diagram of each functional module and the corresponding module. after to compiler, simulation and testing system, completed the scan code into ascii character keys process, successfully realize the recognition of the ps / 2 interface keyboard input and display function, and the vga display control functions. thisd esign have good versatility and portability, accelerates the data processing speed, saving the cost of the hardware. 【key words】: vga、fpga 、verilog、quartus、ps/2keyboard44绪论研究的背景 fpga是英文field programmable gate array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在pal, gal, cpld等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路( asic)领域中的一种半定制电路而出现的。随着eda技术的发展，可编程逻辑器件的逻辑门密度的不断提高和设计工具软件的不断加强与优化，fpga能够实现越来越多的功能，目前已经能够将risc处理器内核、dsp算法、数字asic器件以及其他数字ipcore等诸多逻辑器件嵌入到fpga中。随着处理器等嵌入式构件以ip核的形式嵌入到fpga中，asic和fpga之间的界限将越来越模糊。并且因asic设计周期长，更新投资大，灵活性差等缺陷制约了它的应用范围。硬件工程师希望有一种更灵活的设计方法，根据需要在实验室就能设计出更大规模的数字逻辑，研制自己的asic并马上投入使用。这就是可编程逻辑器件提出的基本思想。未来的某些板级系统可能只有两部分模拟部分(包括电源)和一块fpga芯片，最多还有一些大容量的存储器1。altera等公司的新一代fpga cycloneii, hardcopy ii, stratix ii的推出，使我们有理由相信，可编程片上系统盛行的时代己经不远了。当前嵌入式系统技术已得到了广泛应用，但传统嵌入式系统的人机接口多采用小键盘操作的文本菜单方式，用户操作较为不便。本设计利用fpga实现对ps/2接口外接键盘的控制，是在以vga作为输出设备的单片机系统上初步实现图形化用户界面的方案，它成本低、效果好，并且有很强的实用性8。在许多图像处理系统中，需要将经过处理的图像显示出来，如果采用传统的办法将图像数据传回电脑并通过显示器显示出来，那么在传输的过程中就需要嵌入式系统的cpu不断的对所传输的图像数据信号进行控制，这样就造成了就c pu资源的浪费，同样系统还需要依赖电脑，降低了系统的灵活性.如果采用fpga对显示器的vga接口进行设计，数据流只需要在整个系统的内部流动，而不需要依靠计算机，实现了系统的最小化大大减少了电路板的尺寸，增强了系统的可靠性和设计的灵活性.vga接口同样也是crt液晶显示设备的标准接口，通过vga控制crt可以使整个系统变得小巧和便携，撇开对计算机的击求，以满足各种不同应用环境的需要，使得应用的范围大大扩展8。研究目的和意义 随着人们对视频显示业务的需求日益增加，对视频处理速度的要求也越来越高。对于视频信号，由于其数据量大，对实时处理也有了更高的要求。为了进行实时、高质量的图文显示，在图像显示前必须对原图像进行预处理，以抑制噪声，增强图像显示效果，提高信噪比，为后续工作打好基础。这就要求预处理电路的速度要快，而图像处理的数据量很大，如果采用单片机利用软件编程实现算法，有较高的灵活性，但在进行较复杂的工作时处理速度跟不上，时序性较差，因此采用并行处理技术最适合。要解决这个问题，fpga是能满足要求的，fpga有足够大的逻辑密度(可达百万门以上)，比较高的速度(可达200mhz以上)，可以满足电路规模和速度的要求，利用fpga产生的同步脉冲信号、列同步脉冲信号与rgb三色信号驱动vga显示器，将ps/2键盘输入的字符显示在vga显示器上面。因此本设计采用fpga芯片作为vga同步显示接口电路的控制核心来对图像进行采集和显示，并在此基础上研究了一定的视频信号处理算法和与之相对应的处理器并行结构。该系统具有图像位置精度高、功能扩展灵活、性价比高等特点，对led大屏幕视频系统的设计有一