VGA接口時(shí)序及其實(shí)現(xiàn)方式總結(jié)_20140514

1、VGA 接口時(shí)序及其實(shí)現(xiàn)方式總結(jié)1. VGA 信號(hào)理論 21.1 VGA 端口的結(jié)構(gòu)： 21.2 顯示器工作機(jī)理 31.3 掃描頻率 41.4 顯示帶寬 41.5 顯示卡術(shù)語(yǔ) 42. VGA 時(shí)序規(guī)范 52.1 時(shí)序規(guī)范結(jié)構(gòu)： 52.2 同步信號(hào)及同步頭 7(1) 同步頭 7(2) 行同步信號(hào) 8(3) 場(chǎng)同步信號(hào) 82.3 像素點(diǎn)信號(hào) 82.4 行信號(hào) 92.5 場(chǎng)信號(hào) 93. VGA 信號(hào)時(shí)序說(shuō)明 10參考文獻(xiàn) 1112VGA接口時(shí)序及其實(shí)現(xiàn)方式總結(jié)1. VGA信號(hào)理論顯示器上輸出的一切信息，包括數(shù)值、文字、表格、圖象、動(dòng)畫等等，都是由光點(diǎn)（即像素）構(gòu)成的。組成屏幕顯示畫面的最小單位是像素

2、，像素之間的最小距離為點(diǎn)距 （Pitch）。點(diǎn)距越小像素密度越大，畫面越 清晰。顯示器的點(diǎn)距有0.31mm、0.28mm、0.24mm、0.22mm 等多種。分辨率指整屏顯示的像素的多少，是衡量顯示器的一個(gè)常用指標(biāo)。這同屏幕尺寸及點(diǎn) 距密切相關(guān)，可用屏幕實(shí)際顯示的尺寸與點(diǎn)距相除來(lái)近似求得。點(diǎn)距為 0.28mm的15英寸顯示器，分辨率最高為1024 ：768。1.1 VGA端口的結(jié)構(gòu)：VGA端口是視頻輸出端口，端口一共包含 15個(gè)管腳，如下圖:10Interface definition住i基葺red2建卯-色green3苣墓芭bhl®4地址幅ID Bh5冃潮試（備取定義不疝）&

3、;紅地7肆地10曲字出11地捧碼Pin 1:RedRm 2; GmPin 13: HSPin 5: GNDPm 6: Red GNDPin 7: Gm GNDPin 8: Blu GNDPin 14 VS Pin 10: Sync GND在通常使用的連接方法里面，15個(gè)管腳里面的5個(gè)是最重要的，他們包括3個(gè)基本 紅，綠，藍(lán)三條基本色彩線和水平與垂直兩條控制線。由這5條控制線，我們一共可以在屏幕內(nèi)顯示8種不同的色彩（8種組合）1.2 VGA顯像原理在顯示器內(nèi)部，電流流過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，控制電子束流過(guò)顯示器表面，水平是從左向 右流，垂直方向是從上向下流。只有當(dāng)電子沿正方向流的時(shí)候（即從左向右，從上到

4、下） 顯示器工作，而當(dāng)電子返回顯示器的左面或上面的時(shí)候顯示器不工作。顯示器屏幕尺寸以 對(duì)角線來(lái)度量，常用的顯示器有 14、15、17、19、21英寸等。顯示器水平方向長(zhǎng)度與 垂直方向高度之比 一般為4： 3。顯示器通過(guò)光柵掃描的方式，電子束在顯示屏幕上有規(guī)律地從左到右、從上到下掃描=在掃描過(guò)程中，受行同步信號(hào)控制，逐點(diǎn)往右掃，完成一行掃描的時(shí)間倒數(shù)為行頻；同時(shí)又在行同步脈沖期內(nèi)回到屏幕的左端，從上往下形成一幀，在垂直方向上受場(chǎng)同步信號(hào) 控制，完成一幀的時(shí)間倒數(shù)為場(chǎng)頻=圖像的顯示過(guò)程即為在電子束掃描過(guò)程中，將地址與 圖像的像素依次對(duì)應(yīng)，每一個(gè)被尋址的像素只獲得其自身的控制信息，而與周圍的像素不

5、發(fā)生干擾，從而可以顯示穩(wěn)定的圖像 、VGA接口是顯示卡上輸出模擬信號(hào)的接口，也叫D-Sub接口這種接口上面共有15個(gè)針孔，分成3排，每排5個(gè)，通過(guò)模擬VGA接口顯示圖像的工作原理，將計(jì)算機(jī)內(nèi)部 以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，通過(guò)顯卡中的ADC轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三基色信號(hào)和行、I ”VGA U可、幡煥Display principle4 «A1 ifTH#II411啊4曲 ZGA，丄圏jf f I J場(chǎng)同步信號(hào)，通過(guò)電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中=1.3 掃描頻率顯示器采用光柵掃描方式，即轟擊熒光屏的電子束在 CRT 屏幕上從左到右（受水 平同步信號(hào) HSYNC 控制）、從上到下（受 垂直同步信號(hào)

6、 VSYNC 控制）做有規(guī)律的移 動(dòng)。光柵掃描又分逐行掃描和隔行掃描。電子束采用光柵掃描方式，從屏幕左上角一點(diǎn) 開始，向右逐點(diǎn)進(jìn)行掃描，形成一條水平線；到達(dá)最右端后，又回到下一條水平線的左 端，重復(fù)上面的過(guò)程；當(dāng)電子束完成右下角一點(diǎn)的掃描后，形成一幀。此后，電子束又回 到左上方起點(diǎn)，開始下一幀的掃描。這種 方法也就是常說(shuō)的逐行掃描顯示。而隔行掃描指電子束在掃描時(shí)每隔一 行掃一線，完成一屏后再返回來(lái)掃描剩下的 線， 這與電視機(jī)的原理一樣。隔行掃描的顯示器比逐行掃描閃爍得更厲害，也會(huì)讓使用者的眼 睛更疲勞。目前微機(jī)所用顯示器幾乎都是逐行掃描。完成一行掃描所需時(shí)間稱為水平掃描時(shí)間，其倒數(shù)稱為行頻率；

7、完成一幀（整屏） 掃 描所需的時(shí)間稱為垂直掃描時(shí)間，其倒數(shù)為垂直掃描頻率，又稱刷新頻率，即刷新一屏的 頻率。常見(jiàn)的有60Hz、75Hz等，標(biāo)準(zhǔn)VGA顯示的場(chǎng)頻60Hz,行頻為31.5kHz。1.4 顯示帶寬 帶寬則指顯示器可以處理的頻率范圍。如果 60Hz 刷新頻率的 VGA 方式，其帶寬達(dá)640 480W0=18.4MHz; 70Hz刷新頻率1024X768分辨率的SVGA方式，其帶寬達(dá) 1024 >768 >70=55.1MHz。早期的顯示器頻率固定?，F(xiàn)在流行的多 屏顯示器采用自動(dòng)跟蹤技術(shù)，使顯示器的掃描 頻率自動(dòng)與顯示卡的輸出同步，達(dá)到較寬 的適用范圍。1.5 顯示卡術(shù)語(yǔ) 一

8、個(gè)像素點(diǎn)可有多種顏色，由表示該像素的二進(jìn)位數(shù)（又稱像素的位寬）決定。像素位寬為8bit，則每個(gè)像素有 28=256種顏色；位寬為16bit則有216=65536種顏色， 位寬為 24bit 則有 224 即一千七百多萬(wàn)種顏色。顯示卡內(nèi)的 D/A （數(shù)/模）轉(zhuǎn)換電路將每 個(gè)像素的位寬（二進(jìn)位整數(shù)）轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)亮度的R、G、B （紅、綠、藍(lán)）模擬信號(hào)，控制屏幕上相應(yīng)的三色熒光點(diǎn)發(fā)光，產(chǎn)生所要求的顏色。RGB色彩模式是工業(yè)界的一種顏色標(biāo)準(zhǔn)，是通過(guò)對(duì)紅 （R）、綠（G）、藍(lán)（B）三個(gè)顏色 通 道的變化以及它們相互之間的疊加來(lái)得到各式各樣的顏色的， RGB 即是代表紅、 綠、藍(lán) 三個(gè)通道的顏色，通過(guò)三種基

9、本顏色亮度值從 0255 不同產(chǎn)生出其他各種顏色，這種模 式叫加色模式。為什么叫加色模式呢，舉個(gè)例子，通常使用的電視屏幕和電腦 屏幕上的 顯示就是這樣的模式，在沒(méi)有圖象時(shí)，屏幕是黑的，若 R， G， B 三色亮度都為 255 時(shí)混 合疊加打在屏幕上時(shí)則顯示成白色。就是加起來(lái)是白色的意思，叫加色模式。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幾 乎包括了人類視力所能感知的所有顏色，是目前運(yùn)用最廣的顏色系統(tǒng)之 一。而與我們電腦相關(guān)的地方，就是目前的顯示器大都是采用了 RGB 顏色標(biāo)準(zhǔn)，這就是 為什么它對(duì)我們來(lái)說(shuō)這么重要了。在顯示器上，是通過(guò)電子槍打在屏幕的紅、綠、藍(lán)三色發(fā)光極上來(lái)產(chǎn)生色彩的，目前 的電腦一般都能顯示 32 位顏色，

10、約有一百萬(wàn)種以上的顏色。如果說(shuō)它所顯示的顏色 還 不能完全吻合自然界中的某種色彩的話，那已經(jīng)幾乎是我們?nèi)庋鬯荒芊洲q出來(lái)的了。顯示卡主要由圖形處理芯片、視頻存儲(chǔ)器及 BIOS 芯片等組成。一般 AVGA 類型顯示 卡的控制器由單塊 AVGA 芯片充當(dāng)，其中包含的圖形加速控制器對(duì)提升圖形功能至關(guān)重 要。顯示卡的性能主要取決于卡上使用的圖形芯片。早期的圖形芯片沒(méi)有幀緩沖器，有關(guān) 幀的操作都要由CPU去處理，降低了顯示速度。現(xiàn)在多數(shù)顯示卡上都設(shè)置具有圖形處理 功能的加速芯片，可處理像 Windows類型的圖形任務(wù)而減少 CPU參與。更高級(jí)的顯示 卡上有協(xié)處理器，可大大減免 CPU的處理和參與。利用視

11、頻存儲(chǔ)器VRAM儲(chǔ)存顯示數(shù)據(jù)，可減少甚至免去訪問(wèn)系統(tǒng)主存，加快顯示速度。640 >480-16 色 VGA 顯示一屏需 640X480XLog216/8=154KB 顯示存儲(chǔ)器，1024*68真彩顯示一屏則需1024X 768X 24- 8" 2.3M顯示卡插在系統(tǒng)板的擴(kuò)展槽內(nèi)，通 過(guò)電纜連接到機(jī)箱背面的15針D型插座連接器上。某些高檔的主板內(nèi)置了顯示卡的功能。CRT顯示器背面有一個(gè)與顯示器連接好的視頻電纜，電纜的末端是15針插入式連接器,使用時(shí)將它直接插入主機(jī)機(jī)箱背面的 15孔D型插座上即可。2. VGA時(shí)序規(guī)范VGA的時(shí)序包括水平時(shí)序和垂直時(shí)序，且兩者都包含的時(shí)序參數(shù)有：水

12、平 （垂直）同 步脈沖、水平（垂直）同步脈沖結(jié)束到有效顯示數(shù)據(jù)區(qū)開始之間的寬度 （后沿）、有效顯示區(qū) 寬度、有效數(shù)據(jù)顯示區(qū)結(jié)束到水平（垂直）同步脈沖寬度開始之間的寬度（前沿滬水平有效 顯示區(qū)寬度與垂直有效顯示區(qū)寬度邏輯與的區(qū)域?yàn)榭梢晠^(qū)域，其他區(qū)域?yàn)橄[區(qū)2.1時(shí)序規(guī)范結(jié)構(gòu)：在VGA中，水平同步脈沖在光柵掃描線需要回到水平開始位置也就是屏幕的左邊的 時(shí)候插入，垂直同步脈沖在光柵掃描線需要回到垂直開始位置也就是屏幕的上方的時(shí)候插 入。復(fù)合同步脈沖是水平同步脈沖與垂直同步信號(hào)的組合。RGB為像素?cái)?shù)據(jù)，在沒(méi)有圖像投射到屏幕時(shí)插入消隱信號(hào)，當(dāng)消隱有效時(shí)，RGB信號(hào)無(wú)效。其時(shí)序規(guī)范見(jiàn)下圖所示5hDr_zo

13、n$yrxTLTLTL n帝 rtn'a- EyRScan process水半網(wǎng)扌戈 帀I也撐 'F U同診756000r540*r6CDLhorizontal synch_countWN4R0*Avertica sync4»4495525歩 v_cojnt73VESA and In dustry Stan dards and Guideli nes for Computer Display Mon itor Timing(DMT) , Version 1.0, Revision 10 , October 29, 2004. (VESA, video electron

14、ic standard association monitor timing standard)由上圖可見(jiàn)，VGA時(shí)序主要包括水平時(shí)序規(guī)范和垂直時(shí)序規(guī)范。在水平時(shí)序中，包括以下幾個(gè)時(shí)序參數(shù)：水平同步脈沖寬度；水平同步脈沖結(jié)束到水平門的開始之間的寬度； 一個(gè)視頻行可視區(qū)域的寬度；一個(gè)完整的視頻行的寬度，從水平同步脈沖的開始到下一個(gè) 水平同步脈沖的開始。在垂直時(shí)序與水平時(shí)序類似，包括以下幾個(gè)不同的時(shí)序參數(shù)：垂直 同步脈沖寬度；垂直同步結(jié)束到垂直門的開始之間的寬度；一個(gè)視頻幀可是區(qū)域的寬度;一個(gè)完整視頻幀的寬度，從垂直同步脈沖到下一個(gè)垂直同步脈沖的開始。2.2同步信號(hào)及同步頭無(wú)論是場(chǎng)同步信號(hào)還是行同

15、步信號(hào)，它們的“結(jié)構(gòu)”都類似，都是由同步頭和有效視 頻信號(hào)組成的。同步頭上圖中紅色的部分即為同步頭，由同步頭前沿、同步頭脈沖和同步頭后沿組成。寺效祖錢I書號(hào)同步頭前沿丿門旳 岡步腫圖1*1同同步頭(2) 行同步信號(hào)其組成如圖1-1所示，同步頭部分先不予解釋，后面將會(huì)提到。這里的有效視頻信號(hào)指 的是有效的像素點(diǎn)信號(hào)(RGB)信號(hào)，以800*600分辨率(60Hz)為例，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，應(yīng)該 連續(xù)發(fā)送800個(gè)有效的RGB數(shù)據(jù)。(3) 場(chǎng)同步信號(hào)與行同步信號(hào)類似的結(jié)構(gòu)類似，其組成如圖1-1所示，同步頭部分先不解釋，后面也會(huì)提到。這里的有效視頻信號(hào)指的是有效的行信號(hào)，以800*600分辨率(60Hz)為

16、例，在這個(gè)區(qū)間內(nèi)，應(yīng)該連續(xù)發(fā)送600個(gè)行信號(hào)。2.3像素點(diǎn)信號(hào)其實(shí)VGA接口并沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)，圖2-1中的時(shí)鐘信號(hào)是處理器內(nèi)部運(yùn)算時(shí)候的時(shí)序依據(jù)，這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)與 VGA顯示器的刷新頻率有關(guān)，所以它很重要。由于VGA接口的R、G、B信號(hào)為模擬信號(hào)，所以要將處理器生成的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，具體的實(shí)現(xiàn)方 法有很多，不是這里重點(diǎn)介紹的，所以不多說(shuō)，讀者可以自己查資料。謹(jǐn)竄dRGBH號(hào)為椿應(yīng)的總這矍簡(jiǎn)化蠱示,不 為單號(hào)*草故字總線個(gè)號(hào)輕過(guò)牯圭時(shí)電？&后.愉入到 VGA 口的信昌為模犧信粵.紅色虛皺糧內(nèi)為一個(gè)懂點(diǎn)信 鵠”在單個(gè)時(shí)幹周陰內(nèi)右效圖2-1瞬山點(diǎn)信號(hào)2.4行信號(hào)如圖3-1所示，一個(gè)完整的

17、行信號(hào)是由行同步信號(hào)和RGB信號(hào)組成的，具體內(nèi)容大家還是看圖吧，很詳細(xì)了。其實(shí)一個(gè)行信號(hào)，就是點(diǎn)亮顯示器的某一行，即發(fā)送完一個(gè)行信 號(hào)就點(diǎn)亮一行，發(fā)送兩個(gè)行信號(hào)就點(diǎn)亮兩行，依此類推。如果是800*600的分辨率（刷新頻率為60Hz）, 個(gè)行信號(hào)里要包含800個(gè)RGB信號(hào)（當(dāng)然還有別的信號(hào)，看圖）。800*600分辭¥見(jiàn)仙 劇踰頻峯為 吐時(shí)的時(shí)鐘周朋應(yīng)為山醐工-ri n nnn firm* |B4 r rd carafe *- n: "：1：5 r: s: r r « - ri -i i q .|. r - r i 4 * r - i ri rn n:triri r

18、m:t1 T e!'>«-'J *«1 i 1 - 1 i ” i 1 i - b - i i i 1 i S ，|- - > i - i i i i » i - i i (-J 7 7 j j # JJ * Z 7 1 U 7 7 1 性-F 1 4 1 BBrindiihB li r r a i 4 I I I d 1 n K i 1 h K j ». 1 2 U> «h> 屯1. 消醴儲(chǔ)嗚:即農(nóng)間步頭信號(hào)區(qū)間內(nèi).不要岌送任何RGB倩號(hào).但時(shí)鐘信號(hào)不雜停 止 在同歩頭前沿區(qū)闔內(nèi)應(yīng)發(fā)老40牛時(shí)曾Uli1

19、H步頭睡沖區(qū)視內(nèi)發(fā)送126個(gè)時(shí)鐘罔 屈.同步頭后沿區(qū)間內(nèi)廈進(jìn)88個(gè)時(shí)鐘周期2、號(hào)；即宴顯示出木M臨卓點(diǎn) 這時(shí)，應(yīng)址續(xù)發(fā)送800牛時(shí)鐘周期.每 Ittt期應(yīng)伴議著有效的RGB皆號(hào).完成之后*這一行倍號(hào)就發(fā)送憲畢丁.如累禰想 g哼個(gè)屆乳 斷.境噲發(fā)法砂】亍農(nóng)紂如朋甘亍普號(hào)！-丨亍丫力州憶R.'右好茁”后面盤解*孔 現(xiàn)在売不費(fèi)倉(cāng)40MHz60Hz的關(guān)系也益在后面講到i.坨上*抽們可以知逋一F«效的行值號(hào)是總樣紐戚的了吃.即 4O+128+B8+0OO=1O56-4,實(shí)廣；其實(shí)VGAtt口井湮有時(shí)鐘特號(hào).所以.這些時(shí)鐘周期信號(hào)轉(zhuǎn)址"為時(shí)間 塢顯示器識(shí)別*所以.右些資料讐把上

20、述的時(shí)鐘闔斛殺示為時(shí)間*怛筆看認(rèn)為那樣 的方法芋窖驀殺接受也不曷理解“相辰.以時(shí)神闿期的方法兼示獄簡(jiǎn)單冬了*如果 用FPG冉采駆動(dòng)*逮種方法牠跟為葡單了.EI 3-1 一幾完韓的行仁號(hào)皓析2.5場(chǎng)信號(hào)如圖4-1所示，一個(gè)場(chǎng)信號(hào)是由若干行同步信號(hào)和有效的行信號(hào)組成的，具體的請(qǐng)看 圖，很詳細(xì)。如果是800*600的分辨率（刷新頻率為60Hz），就要發(fā)送600個(gè)行信號(hào)（當(dāng)然 還有別的信號(hào)，看圖）。場(chǎng)同步信號(hào)以日00應(yīng)00分齒卑箱例+QOHz. it時(shí)的時(shí)抑周朋應(yīng)為«MHzIT '-'盯1消'營(yíng)丄：即在Ifcx fll內(nèi)的信號(hào)展不捕慍示的，所lil發(fā)銖RGBI1號(hào)也是

21、淺右用 的capiatEifiJ內(nèi)訐同步信號(hào)是不魅少的*衽場(chǎng)屈步頭的繭沿jaatigic杼 同步話號(hào)場(chǎng)同步妹沖運(yùn)問(wèn)內(nèi)應(yīng)壩送4個(gè)行同歩倍號(hào)，1S同步臥的后沿應(yīng)握送23牛 懺同歩佶號(hào)就星平埔發(fā)諛RG呂佑號(hào)2有垃規(guī)二喑；：和被顯示謝來(lái)的彳亍低號(hào)這里養(yǎng)逹也發(fā)送60Q亍有效的行傅哥 t就塞奏帶1RGB的那科B +完成之肩.一赫樹站（即一個(gè)場(chǎng)恒粵軼扯送覽誠(chéng) 丁.即整®皿幕都厲丁.3. 箋上.我怕司収擁UL -節(jié)場(chǎng)恬號(hào)：1+4+23+6OT=6264. MDHfrrHM： HH1S號(hào)列壊信萼的苗構(gòu)找忙已塑可UMtfj一楨救掾- 個(gè)煬苗號(hào)，前時(shí)閭為 1M0MHZ 11056*628=16 5792ms，1/H 6. S792m5=60Hr國(guó)4-1 一乍宦整的逮仁號(hào)解析更多關(guān)于 VGA分辨率的信息，請(qǐng)參考3. VGA驅(qū)動(dòng)顯示器顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)采