第一章 VGA简介 一、 VGA简介
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA接口，也叫D-Sub接口。VGA的英文全称是Video Graphic Array，也叫显示绘图阵列。 虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但为了兼容性，大多数液晶显示器也配备了VGA接口。
VGA是IBM在1987年随PS／2机一起推出的一个使用模拟信号的电脑显示标准 ，具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。目前VGA技术的应用还主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备。 根据分辨率不同，VGA分为VGA（0x480）、SVGA（800x600）、XGA（1024x768）、SXGA（1280x1024）等。
VGA最早指的是显示器0X480这种显示模式，VGA支持在0X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。 在VGA基础上加以扩充，使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的 模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口，传输红、绿、蓝模拟信号 以及同步信号(水平和垂直信号)。
虽然说VGA的标准对于现在的个人计算机市场十分过时，但是VGA仍然是所有制造商所支持的最低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支持VGA的标准。例如不管所有厂商的显卡，在不安装自己驱动的情况下，都是支持 VGA 标准显示的。 微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其分辨率和载色数的不足。
VGA
二、 VGA接口
VGA接口是一种D型接口（D-SUB），上面共有15针空，分成三排，每排五个。而与之配套的底座则为孔型接口。 底座：
1
三、VGA电气特性
VGA引脚名称
描述
引脚
名称
描述
定义如表1所示。 表1： 引脚 1 RED RED Video 9 KEY
Key (No pin)
2 GREEN Green 10 SGND Sync
Video
Ground
3 BLUE Blue Video 11 ID0 Monitor ID
bit 0
4 ID2 Monitor ID 12 ID1 Monitor ID
bit 2 bit 1
5 GND Ground 13 HSYNC Horizontal
Sync
6 RGND Red
14 VSYNC Vertical
Ground Sync
7 GGND
Green 15
ID3 Monitor ID
Ground bit 3
8 BGND Blue Ground
引脚1、2、3分别为红绿蓝三基色模拟电压，为0~0.714V peak-peak（峰-峰值），代表无色，0.714V代表满色。一些非标准显示器使用的是 1Vpp的满色电平。
第二章 时序实现
0V
一、 时序介绍
VGA的时序如图 2-1、图2-2 所示。它分为行数据时序和帧数据时序。
行数据时序，顾名思义，也就是显示一行数据的时序。从图2-1可以看出，显示一行数据需要处理两件事情。第一：产生行同步 HSYNC。不难看出，HSYNC是一个脉冲信号，此信号的周期为： e=a+b+c+d，低电平时间为 a。其中 a、b、c、d均为时间信号，这些信号根据需要显示的分辨率不同而不同。第二：产生显示的数据（DATA）信号， 此信号为模拟信号，当在显示有效数据（Active video）内，DATA信号为0~0.714Vpp的模拟电压（R、G、B），根据分辨率的不同，DATA的采样率、点数也皆不相同。
帧数据时序不行时序类似，也就是显示一屏数据的时序。只是这里的基本单位
为每行数据，而行数据里面的最基本单位为每个点。
上面提过，不同的分辨率，时序上的时间是不一样的。表2、表3 列出常用分辨率及时间参数。
表2 常见刷新率时序表：
时钟
显示模式
（MHz）
行时序（像素数）
a
b
c
d
0x480@60 25.175 96 48 0 16 0x480@75 31.5 120 0 16 800x600@60 40.0 128 88 800 40 800x600@75
49.5
80
160
800
16
1024x768@60
65
136 160 1024
24 1024x768@75
78.8
176
176
1024
16
1280x1024@60 108.0 112 248 1280 48 1280x800@60 83.46 136 200 1280 1440x900@60 106.47 152 232 1440 80
表3常见刷新率时序表（时间）： 显
时钟
行时序时间（μs） 示模式
（MHz）
a
b
c
d
0x480@60 25.175 3.81 1.9 25.4 0.635 0x480@75 31.5 2.03 3.8 20.3 0.507 800x600@60 40.0 3.2 2.2 20 1 800x600@75
49.5
1.62
3.2
16.16
0.323
1024x768@60
65
2.09
2.46
15.7
0.37 1024x768@75
65
1.22
2.23
12.99
0.203
1280x1024@60 108 1.04 2.3 11.85 0.444 e
o
800 2 840 3 1056 4 1056
3
1344
6
1312
3
1688 3 1680 3 1904 3 e
o
31.7 .006 26.7 0.08 26.4 0.1 21.3
0.06 20.6 0.12 16.6
0.05 15.6 0.05 帧时序（行数）
p
q
r
s
33 480 10 525 16 480 1 500 23 600 1 628 21
600
1
625
29 768
3
806
28
768
1
800
38 1024 1 1066
24 800 1 828
28 900 1 932
帧时序时间（ms）
p
q
r
s
1.048 15.25 0.317 16.6 0.426 12.8 0.026 13.3 0.6 15.84 0.026 16.6 0.45
12.8
0.021
13.3 0.599 15.87 0.062 16.6 0.466
12.78
0.016
13.3 0.6 16.0 0.015 16.6
1280x800@60 83.46 1.63 2.4 15.3 0.76 20.1 0.06 0.48 16.1 0.02 16.6
1440x900@60 106.47 1.43 2.18 13.52 0.75 17.9 0.05 0.5 16.1 0.017 16.6
二、 时序实现
VGA时序的实现有很多方式，可以用专用芯片，可以用快速的CPU，也可用可编程器件来实现。这里采用廉价的可编程器件，来产生VGA所需的时序。
下面我们以1024x768在60Hz的刷新率下为例，解说VGA时序的产生。
从表2我们可以看出，1024x768@60需要65MHz的驱动时钟。经过计算可知，HSYNC信号频率为kHz，低电平脉冲时间为μs。详细代码如下：
LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_11.ALL; ENTITY vga IS PORT(
rst:IN STD_LOGIC; clk:IN STD_LOGIC; HSYNC:OUT STD_LOGIC; VSYNC:OUT STD_LOGIC ); END vga;
ARCHITECTURE one OF vga IS SIGNAL H_cnt:integer range 0 to 1343; SIGNAL V_cnt:integer range 0 to 805; BEGIN PROCESS(rst,clk) BEGIN IF rst='0' THEN HSYNC<='1'; ELSIF clk'EVENT AND clk='1' IF H_cnt<136 THEN HSYNC<='0'; ELSE HSYNC<='1'; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(rst,clk) BEGIN IF rst='0' THEN H_cnt<=0; V_cnt<=0; ELSIF clk'EVENT AND clk='1' IF H_cnt<1343 THEN H_cnt<=H_cnt+1; ELSE H_cnt<=0; V_cnt<=V_cnt+1; END IF; END IF; END PROCESS; PROCESS(rst,clk) BEGIN
IF rst='0' THEN VSYNC<='1'; ELSIF clk'EVENT AND clk='1' IF V_cnt<6 THEN VSYNC<='0'; ELSE
VSYNC<='1'; END IF; END IF; END PROCESS;
END one;
THEN THEN THEN
