Xilinx FPGA设计与实践教程 教学课件 赵吉成 第11 16章 第12章.pdf

第十二章 VGA图形图像显示控制器 第十二章 VGA图形图像显示控制器 12.1 CRT显示器原理 12.2 VGA同步电路 12.3 像素产生电路 12.4 位图显示方案 本章小结 第十二章 VGA图形图像显示控制器 　12.1 CRT显示器原理 12.1.1 CRT显示的基本原理 　　CRT显示的基本框图如图12-1所示，电子枪(阴极)产生 会聚的电子束，穿过真空管后最终撞击到荧光屏上，在电子 撞击在荧光屏的一刹那产生光。由于外部输入信号的电压不 同，电子束的强度和撞击点的亮度就会不同，从而能够形成 不同的颜色和亮度。在图12-1上用mono标识外部输入信号， mono信号是电压值范围在0～0.7 V 的模拟信号。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 图12-1 CRT显示器结构框图 第十二章 VGA图形图像显示控制器 　　显示器的扫描方式是由外部控制电路中的垂直偏转和水 平偏转控制的电子束的运动方向决定的。在现代显示器中， 一般电子束的运动是在一个固定的模式下，水平方向从左到 右，垂直方向从上到下，按照如图12-2箭头所示的方向扫描 的。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 图12-2 CRT显示器扫描模式 第十二章 VGA图形图像显示控制器 12.1.2 视频显示基本术语 　　1．像素与分辨率 　　显示器上输出的所有信息，包括数值、文字、图表、动画 等都是由电子束撞击荧光屏产生的光点(也就是像素)构成的。 组成屏幕显示画面的最小单位是像素。像素之间的最小距离为 点距(Pitch)，点距越小，像素密度越大，画面越清晰。显示器 的点距有0.31 mm、0.28 mm、0.24 mm、0.22 mm等多种。 　　分辨率是指整屏显示的像素多少，是衡量显示器的一个常 用指标。它同屏幕尺寸以及点距密切相关，可用屏幕实际显示 的尺寸与点距相除来近似求得。点距为0.28 mm的15英寸显示 器，其分辨率最高为1024×768 。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 　　2 ．扫描频率 　　电子束从屏幕的左上角一点开始，向右逐点进行扫描， 形成一条水平线，到达最右端后，又回到下一条水平线的左 端，重复上面的过程。当电子束完成右下角一点的扫描后， 形成一帧，此后电子束又回到左上方起点，开始下一帧的扫 描。完成一行扫描所需的时间称为水平扫描时间，其倒数称 为行频率(简称行频) ；完成一帧(整个屏幕)扫描所需的时间 称为垂直扫描时间，其倒数为垂直扫描频率，又称屏幕刷新 率或场频。常见的屏幕刷新率有60 Hz、75 Hz等，标准VGA 显示器的场频为60 Hz，行频为31.5 kHz 。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 　　3 ．显示带宽 　　显示带宽即显示器可以处理的频率范围。如果是VGA 方式，刷新率为60 Hz，则其带宽达640 ×480 ×60=18.4 MHz ；如果是SVGA标准，刷新率为70 Hz，分辨率为 1024 × 768 ，则其带宽为1024×768 ×70=55.1 MHz 。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 12.1.3 S3开发板上的VGA端口 　　在VGA端口有5根信号线，包括水平同步信号(hsync)线、 垂直同步信号(vsync)线以及三根视频信号线(R、G、B) 。物理 上采用标准的DB—15连接器连接显示器和开发板。视频信号 属于模拟信号，所以视频控制器需要一个D/A转换器将数字信 号转换成模拟电平。如果某个视频信号采用N位数字信号表示， 那么可以转换成2N种电平，三根视频信号线可以产生23N种不 同的颜色。在S3板子上，每位视频信号用1位数字信号表示， 所以三根视频信号线总共可以产生8种颜色，如表12-1所示， 虽然能够显示的颜色不多，但是对于我们理解VGA 的时序原 理以及显示简单的字符和图形是足够用的。 第十二章 VGA图形图像显示控制器 表12-1 三位VGA 颜色组合结果表 Re