vga是什麼-電腦設備

VGA(英語：Video Graphics Array，又稱為視頻圖形陣列)是IBM於1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標準。這個標準對於現今的個人電腦市場已經十分過時。以下是小編為您收集整理提供到的範文，歡迎閲讀參考，希望對你有所幫助!

vga是什麼_電腦設備

簡介/VGA

連接線圖冊VGA這個術語常常不論其圖形設備，而直接用於指稱640×480的分辨率。VGA設備可以同時存儲4個完整的EGA色版，並且它們之間可以快速轉換，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。提供一個色版轉換的例子：要把文字模式的字符顏色設置為暗紅色，暗紅色就必須是 CGA 16 色集合中的一種顏色(譬如説，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，然後 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 遊戲中，常常被用來表示加載遊戲的淡入淡出畫面。

總結來説，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 不但兼容於 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、顏色豐富等優點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用。目前VGA技術的應用還主要基於VGA顯示卡的計算機、筆記本等設備，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備上，VGA技術的應用卻很少見到。本文對嵌入式VGA顯示的實現方法進行了研究。基於這種設計方法的嵌入式VGA顯示系統，可以在不使用VGA顯示卡和計算機的情況下，實現VGA圖像的顯示和控制。系統具有成本低、結構簡單、應用靈活的優點，可廣泛應用於超市、車站、飛機場等公共場所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應用於工廠車間生產過程中的操作信息顯示，還能以多媒體形式應用於日常生活。

顯示原理與VGA時序實現

通用VGA顯示卡系統主要由控制電路、顯示緩存區和視頻BIOS程序三個部分組成。控制電路主要完成時序發生、顯示緩衝區數據操作、主時鐘選擇和D/A轉換等功能;顯示緩衝區提供顯示數據緩存空間;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VGA顯示就要解決數據來源、數據存儲、時序實現等問題，其中關鍵還是如何實現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生同步脈衝(Sync a)、顯示後沿(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時序實現

首先，根據刷新頻率確定主時鐘頻率，然後由主時鐘頻率和圖像分辨率計算出行總週期數，再把表1中給出的a、b、c、d各時序段的時間按照主計數脈衝源頻率折算成時鐘週期數。在CPLD中利用計數器和RS觸發器，以計算出的各時序段時鐘週期數為基準，產生不同寬度和週期的脈衝信號，再利用它們的邏輯組合構成圖2中的a、b、c、d各時序段以及D/A轉換器的空白信號BLANK和同步信號SYNC。

3、讀SRAM地址的產生方法

主時鐘作為像素點計數脈衝信號，同時提供顯存SRAM的讀信號和D/A轉換時鐘，它所驅動的計數器的輸出端作為讀SRAM的低位地址。行同步信號作為行數計數脈衝信號，它所驅動的計數器的輸出端作為讀SRAM的高位地址。由於採用兩片SRAM，所以最高位地址作為SRAM的片選使用。由於信號經過CPLD內部邏輯器件時存在一定的時間延遲，在CPLD產生地址和讀信號讀取數據時，讀信號、地址信號和數據信號不能滿足SRAM讀數據的時序要求。可以利用硬件電路對讀信號進行一定的時序調整，使各信號之間能夠滿足讀SRAM和為DAC輸入數據的時序要求。

4、數據寬度和格式

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，很多情況下還採用32位表示一個像素值。為了節省顯存的存儲空間，可採用高彩色圖像，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，比真彩色圖像數據量減少一半，同時又能滿足顯示效果。

功能單元設計

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

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

(2) 顯示數據緩存區：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。可採用高速SRAM或SDRAM作為顯示數據緩存。

(3) 數模轉換器DAC：VGA顯示對數模轉換DAC有如下要求：一是高速轉換，轉換的速度應該在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) 數據源及其接口：要提高VGA顯示的效率，就要不斷更新數據，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的數據更新速度，但是一般設備、特別是嵌入式設備達不到這麼高的`速度，而且大多數情況下也不需要這麼高的數據更新率。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接口是基於計算機的，速度較快;TCP/IP、RS232C/485是基於網絡通信的接口，其中RS485速度雖慢，但應用廣泛且容易實現遠程控制。

在數據源為低速接口時，可以考慮採用 Flash或者SM存儲卡等預先存儲一些常用的圖像顯示數據和字庫文件，在更新數據時直接應用這些數據，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據的快速更新。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位圖圖像後送到顯示緩存顯示，這樣就相對擴展了Flash的存儲空間。同時，由於圖像的解碼速度要大大快於數據源接口的速度，也就相應提高了顯示緩存的數據更新速度。

顯存數據更新與顯示的同步實現

在VGA顯示時，要考慮如何實現顯存數據更新與顯示的同步進行。解決的方案有以下幾種：

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

(2) 採用兩組SRAM進行乒乓工作模式，一組SRAM用於顯示的同時，另一組SRAM用於圖像數據的更新，然後在兩組SRAM之間切換。這樣做會提高一些成本，而且需要更復雜的總線控制。

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

(4) 採用一組SRAM作為顯存，可以簡化系統設計、降低成本。這時可以考慮利用行時序和幀時序中SRAM總線空閒的時序段，在不關閉圖像顯示的情況下實現顯存SRAM的數據更新。該方法的更新率與數據寫速度密切相關，顯存的寫數據速度越快，該方法的更新率就越高。

假設CPU的工作時鐘最大為60MHz，並採用JPEG解碼更新方式。這時如果將解碼緩存區分配在CPU片內內存，則更新數據時直接由內存向 SRAM寫數據，一次需要0.17μs;如果將解碼緩存區分配在片外空間，則更新數據時CPU要先從片外讀數據，再向SRAM寫數據，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，可使用局部數據更新方法，以提高更新率。表2給出了顯示每幀圖像包含的總線空閒時間，以及在不同解碼緩存區分配方式下圖像全部更新和10%局部更新的幀率。這裏提到的幀率是指對顯存數據的更新速度，而不是指圖像的屏幕刷新率，它對刷新率沒有影響。

基於以上方案設計的嵌入式VGA顯示系統在只有系統控制板和CRT顯示器的情況下實現了嵌入式高分辨率VGA顯示。

通過對嵌入式VGA顯示系統的設計分析和實際使用，得到如下結論：

(1) 由於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，時序中的前後沿及同步脈衝寬度都要依照嚴格的參考數據設置。

(3) 在一般情況下，由於數據接口的限制，數據更新率不能達到計算機的水平。通過一些特殊設計，還是能夠滿足大多數嵌入式VGA的需求。

(4) 性能、成本和複雜度要綜合考慮，要以系統的實際需求為目標，採用合理而實用的設計方案。

發展歷程/VGA

VGA(Video Graphics Array)是IBM於1987年提出的一個使用模擬信號的電腦顯示標準，這個標準已對於現今的個人電腦市場已經十分過時。即使如此，VGA仍然是最多製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動程式之前，都必須支援VGA的標準。例如，微軟Windows系列產品的開機畫面仍然使用VGA顯示模式，這也説明其分辨率和載色數的不足。

VGA這個術語常常不論其圖形裝置，而直接用於指稱640×480的分辨率。VGA裝置可以同時儲存4個完整的EGA色版，並且它們之間可以快速轉換，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。提供一個色版轉換的例子：要把文字模式的字符顏色設定為暗紅色，暗紅色就必須是 CGA 16 色集合中的一種顏色(譬如説取代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，然後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 遊戲中，常常被用來表示加載遊戲的淡入淡出畫面。

總結來説，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。