基于FPGA實(shí)現(xiàn)VGA的彩色圖片顯示

　　視頻圖形陣列顯示接口是微機(jī)系統(tǒng)使用的一種通用顯示接口，廣泛應(yīng)用于智能控制系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)的顯示終端。對(duì)于由嵌入式微處理器構(gòu)成的圖像處理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用VGA顯示輸出具有兼容性強(qiáng)、顯示內(nèi)容豐富的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，VGA顯示接口具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、兼容性強(qiáng)、時(shí)序容易控制的特點(diǎn)。因此，結(jié)合FPGA的 VGA圖像控制器在嵌入式的圖像處理系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用前景。

　　目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過(guò)模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行場(chǎng)同步信號(hào)，信號(hào)通過(guò)電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。

　　1 VGA顯示

　　常見(jiàn)的VGA接口的彩色顯示器，一般由cRT（陰極射線管）構(gòu)成，色彩由R、G、B（紅：Red，綠：Green，藍(lán)：Blue三基色組成。顯示采用逐行掃描的方式進(jìn)行，即當(dāng)掃描完一行時(shí)，再進(jìn)行下一行的掃描，直到最后一行掃描完為止。VGA接口為顯示器提供兩類信號(hào)，一類是數(shù)據(jù)信號(hào)，一類是控制信號(hào)。

　　數(shù)據(jù)信號(hào)包括紅、綠、藍(lán)信號(hào)，簡(jiǎn)稱RGB信號(hào)?？刂菩盘?hào)包括水平同步信號(hào)（HSYNC）和垂直同步信號(hào)（VsYNc）。向顯示器輸出不同的分辨率時(shí)，水平同步信號(hào)和垂直同步信號(hào)的頻率也不同。但是水平同步信號(hào)和垂直同步信號(hào)時(shí)序分析相同，在掃描時(shí)均需要經(jīng)過(guò)同步信號(hào)、同步后信號(hào)、行同步信號(hào)、同步后信號(hào)四個(gè)時(shí)段。僅以水平同步信號(hào)為例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　VGA接口的顯示器原理其實(shí)就相當(dāng)于點(diǎn)陣，通過(guò)控制器的控制，點(diǎn)亮所在的行和列。所以水平同步信號(hào)是針對(duì)列像素而言的，而垂直同步信號(hào)是針對(duì)行像素而言的。

　　以顯示800×600的圖片大小為例，根據(jù)VGA的時(shí)序標(biāo)準(zhǔn)，選擇6hz的刷新頻率。水平同步信號(hào)的同步信號(hào)包含128個(gè)列像素，同步后沿信號(hào)為 88個(gè)列像素，同步前沿信號(hào)為40個(gè)列像素，而屏幕顯示部分為800個(gè)列像素，所以一共需要1 28+88+40+800=1 056個(gè)列像素。場(chǎng)同步信號(hào)的同步信號(hào)包含4個(gè)行像素，同步后沿信號(hào)包含23個(gè)行像素，同步前沿信號(hào)包含1個(gè)行像素，而屏幕顯示部分為600個(gè)行像素，所以一共需要4+23+l+600=628個(gè)行像素，由此，液晶顯示器顯示一幅800×600的圖像，需要的行列像素分別為1056和628。