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vga是什么-電腦設(shè)備

時間：2022-06-22 07:13:04 生活常識我要投稿

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vga是什么-電腦設(shè)備

VGA(英語：Video Graphics Array，又稱為視頻圖形陣列)是IBM于1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標準。這個標準對于現(xiàn)今的個人電腦市場已經(jīng)十分過時。以下是小編為您收集整理提供到的范文，歡迎閱讀參考，希望對你有所幫助!

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簡介/VGA

連接線圖冊VGA這個術(shù)語常常不論其圖形設(shè)備，而直接用于指稱640×480的分辨率。VGA設(shè)備可以同時存儲4個完整的EGA色版，并且它們之間可以快速轉(zhuǎn)換，在畫面上看起來就像是實時的變色。

在色版上，VGA除了擴充為256色的EGA式色版外，這256種顏色是可以改變的。可以通過 VGA DAC，任意的指定為任何一種顏色。這就程度上改變了原本EGA的色版規(guī)則。因為在CGA上，只有16種無法改的色彩。在EGA上雖然仍只能顯示16種色彩，但這16種色彩其實是從64彩色盤中挑選出的。EGA分配給每個色頻(RGB)兩個比特，=4種變化，個色頻=64種色彩。而VGA在指定色版顏色時，一個顏色頻道有6個bit，紅、綠、藍各有64種不同的變化，因此總共有 262,144 種顏色。在這其中的任何 256 種顏色可以被選為色版顏色(而這 256 種的任何 16 種可以用來顯示 CGA 模式的色彩)。

這個方法最終仍然使了VGA模式在顯示EGA和CGA模式時，能夠使用前所未有的色彩，因為VGA是使用模擬的方式來繪出EGA和CGA畫面。提供一個色版轉(zhuǎn)換的例子：要把文字模式的字符顏色設(shè)置為暗紅色，暗紅色就必須是 CGA 16 色集合中的一種顏色(譬如說，取代 CGA 默認的 7 號灰色)，這個 7 號位置將被指定為 EGA 色版中的 42 號，然后 VGA DAC 將 EGA #42 指定為暗紅色。則畫面上的原本的 CGA 七號灰色，都會變成暗紅色。這個技巧在 256 色的 VGA DOS 游戲中，常常被用來表示加載游戲的淡入淡出畫面。

總結(jié)來說，CGA 和 EGA 同時只能顯示 16 種色彩，不過 EGA 有更多色盤可用。而 VGA 不但兼容于 CGA 或 EGA 模式，更可以使用 Mode 13h 模式一次顯示 256 色版中的所有色彩，而這 256 種顏色是從 262,144 種顏色(18-bit)中挑出的。

原理/VGA

VGA(Video Graphics Array)是IBM在1987年隨PS/2機一起推出的一種視頻傳輸標準，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。目前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。

顯示原理與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程序三個部分組成。控制電路主要完成時序發(fā)生、顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù)操作、主時鐘選擇和D/A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的標準參考顯示時序如圖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。

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，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。

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。可以利用硬件電路對讀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，則需要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。

功能單元設(shè)計

實現(xiàn)VGA顯示，除了實現(xiàn)時序控制，還必須有其他功能單元的支持才能實現(xiàn)完整的圖像顯示。

(1) 控制器：VGA顯示有多種模式，需要通過控制器實現(xiàn)模式間切換，還需要對顯示的內(nèi)容進行接收、處理和顯示。所以控制器的性能越高，數(shù)據(jù)更新和顯示效果就越好。

(2) 顯示數(shù)據(jù)緩存區(qū)：VGA顯示要求顯存速度快、容量大。讀速度要達到65MHz以卜，存儲容量至少要2MB。可采用高速SRAM或SDRAM作為顯示數(shù)據(jù)緩存。

(3) 數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC：VGA顯示對數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC有如下要求：一是高速轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的速度應(yīng)該在80MHz或以上;二是剛步性好，能保證 R、G、B三路信號的同步性;三是有相應(yīng)的精度。可選擇一種包括3路8位高速D/A的專用視頻芯片。

(4) 數(shù)據(jù)源及其接口：要提高VGA顯示的效率，就要不斷更新數(shù)據(jù)，同時還要保證實時性，因此需要非常高的接口速度。VGA顯示卡雖可達到100Mbps的數(shù)據(jù)更新速度，但是一般設(shè)備、特別是嵌入式設(shè)備達不到這么高的速度，而且大多數(shù)情況下也不需要這么高的數(shù)據(jù)更新率。目前常用接口為EPP接口、USB接口、 TCP/IP、RS232C/485等。其中TCP/IP、EPP接口和USB接口是基于計算機的，速度較快;TCP/IP、RS232C/485是基于網(wǎng)絡(luò)通信的接口，其中RS485速度雖慢，但應(yīng)用廣泛且容易實現(xiàn)遠程控制。

在數(shù)據(jù)源為低速接口時，可以考慮采用 Flash或者SM存儲卡等預(yù)先存儲一些常用的圖像顯示數(shù)據(jù)和字庫文件，在更新數(shù)據(jù)時直接應(yīng)用這些數(shù)據(jù)，從而加快顯示緩存的更新速度。這樣既能滿足高分辨率圖像的顯示，又能滿足文字信息數(shù)據(jù)的快速更新。剛時為了存儲更多的圖像，可以先存儲JPEG格式圖像，再由控制器解碼成BMP位圖圖像后送到顯示緩存顯示，這樣就相對擴展了Flash的存儲空間。同時，由于圖像的解碼速度要大大快于數(shù)據(jù)源接口的速度，也就相應(yīng)提高了顯示緩存的數(shù)據(jù)更新速度。

顯存數(shù)據(jù)更新與顯示的同步實現(xiàn)

在VGA顯示時，要考慮如何實現(xiàn)顯存數(shù)據(jù)更新與顯示的同步進行。解決的方案有以下幾種：

(1) 采用具有緩存作用的雙口RAM，這種方法使用的器件數(shù)量多、功耗大、成本高，基本不可取。

(2) 采用兩組SRAM進行乒乓工作模式，一組SRAM用于顯示的同時，另一組SRAM用于圖像數(shù)據(jù)的更新，然后在兩組SRAM之間切換。這樣做會提高一些成本，而且需要更復(fù)雜的總線控制。

(3) 利用FPAG/CPLD和SDRAM構(gòu)造雙口SRAM。這種方法實時性好，成本較低，時序控制比較復(fù)雜，它是實現(xiàn)高性能低成本要求的最佳方案。

(4) 采用一組SRAM作為顯存，可以簡化系統(tǒng)設(shè)計、降低成本。這時可以考慮利用行時序和幀時序中SRAM總線空閑的時序段，在不關(guān)閉圖像顯示的情況下實現(xiàn)顯存SRAM的數(shù)據(jù)更新。該方法的更新率與數(shù)據(jù)寫速度密切相關(guān)，顯存的寫數(shù)據(jù)速度越快，該方法的更新率就越高。

假設(shè)CPU的工作時鐘最大為60MHz，并采用JPEG解碼更新方式。這時如果將解碼緩存區(qū)分配在CPU片內(nèi)內(nèi)存，則更新數(shù)據(jù)時直接由內(nèi)存向 SRAM寫數(shù)據(jù)，一次需要0.17μs;如果將解碼緩存區(qū)分配在片外空間，則更新數(shù)據(jù)時CPU要先從片外讀數(shù)據(jù)，再向SRAM寫數(shù)據(jù)，這樣寫一次需要 0.25μs。在相鄰顯示的兩幀圖像只存在局部差別或更新文本顯示信息時，可使用局部數(shù)據(jù)更新方法，以提高更新率。表2給出了顯示每幀圖像包含的總線空閑時間，以及在不同解碼緩存區(qū)分配方式下圖像全部更新和10%局部更新的幀率。這里提到的幀率是指對顯存數(shù)據(jù)的更新速度，而不是指圖像的屏幕刷新率，它對刷新率沒有影響。

基于以上方案設(shè)計的嵌入式VGA顯示系統(tǒng)在只有系統(tǒng)控制板和CRT顯示器的情況下實現(xiàn)了嵌入式高分辨率VGA顯示。

通過對嵌入式VGA顯示系統(tǒng)的設(shè)計分析和實際使用，得到如下結(jié)論：

(1) 由于VGA顯示是一個高速過程，所以選擇器件時要選擇高速器件。

(2) VGA顯示時序要求較嚴格，時序中的前后沿及同步脈沖寬度都要依照嚴格的參考數(shù)據(jù)設(shè)置。

(3) 在一般情況下，由于數(shù)據(jù)接口的.限制，數(shù)據(jù)更新率不能達到計算機的水平。通過一些特殊設(shè)計，還是能夠滿足大多數(shù)嵌入式VGA的需求。

(4) 性能、成本和復(fù)雜度要綜合考慮，要以系統(tǒng)的實際需求為目標，采用合理而實用的設(shè)計方案。

發(fā)展歷程/VGA

VGA(Video Graphics Array)是IBM于1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標準，這個標準已對于現(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援的一個低標準，個人電腦在加載自己的獨特驅(qū)動程式之前，都必須支援VGA的標準。例如，微軟Windows系列產(chǎn)品的開機畫面仍然使用VGA顯示模式，這也說明其分辨率和載色數(shù)的不足。

VGA這個術(shù)語常常不論其圖形裝置，而直接用于指稱640×480的分辨率。VGA裝置可以同時儲存4個完整的EGA色版，并且它們之間可以快速轉(zhuǎn)換，在畫面上看起來就像是即時的變色。

除了擴充為256色的EGA式色版，這256種色彩其實可以透過 VGA DAC(Digital-to-analog converter)，任意的指定為任何一種顏色。這就程度上改變了原本EGA的色版規(guī)則，因為原本在EGA上，這只是一個讓程式可以在每個頻道(即紅綠藍)在2 bit以下選擇最多種顏色的方式。但在VGA下它只是簡單的64種顏色一組的表格，每一種都可以單獨改變——例如EGA顏色的首兩個bit代表紅色的數(shù)量，在VGA中就不一定如此了。

VGA在指定色版顏色時，一個顏色頻道有6個bit，紅、綠、藍各有64種不同的變化，因此總共有 262,144 種顏色。在這其中的任何 256 種顏色可以被選為色版顏色(而這 256 種的任何 16 種可以用來顯示 CGA 模式的色彩)。

這個方法最終仍然使了VGA模式在顯示EGA和CGA模式時，能夠使用前所未有的色彩，因為VGA是使用模擬的方式來繪出EGA和CGA畫面。提供一個色版轉(zhuǎn)換的例子：要把文字模式的字符顏色設(shè)定為暗紅色，暗紅色就必須是 CGA 16 色集合中的一種顏色(譬如說取代CGA 默認的7 號灰色)，這個7 號位置將被指定為EGA 色版中的42號，然后VGA DAC 將 EGA #42 指定為暗紅色。則畫面上的原本的CGA七號灰色，都會變成暗紅色。這個技巧在256 色的 VGA DOS 游戲中，常常被用來表示加載游戲的淡入淡出畫面。

總結(jié)來說，CGA 和EGA同時只能顯示16種色彩，而VGA因為使用Mode 13h 而可以一次顯示256 色版中的所有色彩，而這256 種顏色又是從262,144 種顏色中挑出的。

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