VGA(Video Graphics Array)即視頻圖形陣列，是IBM在1987年隨PS/2機(PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“個人系統(tǒng)2”，是IBM公司在1987年推出的一種個人電腦。PS/2電腦上使用的鍵盤鼠標(biāo)接口就是現(xiàn)在的PS/2接口。因為標(biāo)準(zhǔn)不開放，PS/2電腦在市場中失敗了。只有PS/2接口一直沿用到今天。)一起推出的使用模擬信號的一種視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)，在當(dāng)時具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點，在彩色顯示器領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這個標(biāo)準(zhǔn)對于現(xiàn)今的個人電腦市場已經(jīng)十分過時。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一個標(biāo)準(zhǔn)，個人電腦在加載自己的獨特驅(qū)動程序之前，都必須支持VGA的標(biāo)準(zhǔn)。VGA最早指的是顯示器640X480這種顯示模式。　　

     VGA技術(shù)的應(yīng)用還主要基于VGA顯示卡的計算機、筆記本等設(shè)備，而在一些既要求顯示彩色高分辨率圖像又沒有必要使用計算機的設(shè)備上，VGA技術(shù)的應(yīng)用卻很少見到。本文對嵌入式VGA顯示的實現(xiàn)方法進行了研究。

　　基于這種設(shè)計方法的嵌入式VGA顯示系統(tǒng)，可以在不使用VGA顯示卡和計算機的情況下，實現(xiàn)VGA圖像的顯示和控制。系統(tǒng)具有成本低、結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于超市、車站、飛機場等公共場所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應(yīng)用于工廠車間生產(chǎn)過程中的操作信息顯示，還能以多媒體形式應(yīng)用于日常生活。

　　VGA原理

　　VGA顯示與VGA時序?qū)崿F(xiàn)

　　通用VGA顯示卡系統(tǒng)主要由控制電路、顯示緩存區(qū)和視頻BIOS(Basic Input Output System即基本輸入輸出系統(tǒng))程序三個部分組成?？刂齐娐啡鐖D1所示?？刂齐娐分饕瓿蓵r序發(fā)生、顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)操作、主時鐘選擇和D/A(Digital to Analog即將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號)轉(zhuǎn)換等功能;顯示緩沖區(qū)提供顯示數(shù)據(jù)緩存空間;視頻BIOS作為控制程序固化在顯示卡的ROM(Read-Only Memory即只讀存儲器)中。

1 VGA時序分析

　　通過對VGA顯示卡基本工作原理的分析可知，要實現(xiàn)VGA顯示就要解決數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)存儲、時序?qū)崿F(xiàn)等問題，其中關(guān)鍵還是如何實現(xiàn)VGA時序。 VGA的標(biāo)準(zhǔn)參考顯示時序如圖2所示。行時序和幀時序都需要產(chǎn)生同步脈沖(Sync a)、顯示后沿(Back porch b)、顯示時序段(Display interval c)和顯示前沿(Front porch d)四個部分。幾種常用模式的時序參數(shù)如表1所示。

2 VGA時序?qū)崿F(xiàn)

　　首先，根據(jù)刷新頻率確定主時鐘頻率，然后由主時鐘頻率和圖像分辨率計算出行總周期數(shù)，再把表1中給出的a、b、c、d各時序段的時間按照主計數(shù)脈沖源頻率折算成時鐘周期數(shù)。在CPLD中利用計數(shù)器和RS觸發(fā)器，以計算出的各時序段時鐘周期數(shù)為基準(zhǔn)，產(chǎn)生不同寬度和周期的脈沖信號，再利用它們的邏輯組合構(gòu)成圖2中的a、b、c、d各時序段以及D/A轉(zhuǎn)換器的空白信號BLANK和同步信號SYNC。

VGA參考時序3 讀SRAM地址的產(chǎn)生方法

　　主時鐘作為像素點計數(shù)脈沖信號，同時提供顯存SRAM的讀信號和D/A轉(zhuǎn)換時鐘，它所驅(qū)動的計數(shù)器的輸出端作為讀SRAM的低位地址。行同步信號作為行數(shù)計數(shù)脈沖信號，它所驅(qū)動的計數(shù)器的輸出端作為讀SRAM的高位地址。由于采用兩片SRAM，所以最高位地址作為SRAM的片選使用。由于信號經(jīng)過CPLD內(nèi)部邏輯器件時存在一定的時間延遲，在CPLD產(chǎn)生地址和讀信號讀取數(shù)據(jù)時，讀信號、地址信號和數(shù)據(jù)信號不能滿足SRAM讀數(shù)據(jù)的時序要求?？梢岳糜布娐穼ψx信號進行一定的時序調(diào)整，使各信號之間能夠滿足讀SRAM和為DAC輸入數(shù)據(jù)的時序要求。

　　4 數(shù)據(jù)寬度和格式

　　如果VGA顯示真彩色BMP圖像，則要R、G、B三個分量各8位，即24位表示一個像素值，很多情況下還采用32位表示一個像素值。為了節(jié)省顯存的存儲空間，可采用高彩色圖像，即每個像素值由16位表示，R、G、B三個分量分別使用5位、6位、5位，比真彩色圖像數(shù)據(jù)量減少一半，同時又能滿足顯示效果。