网站建设 html5,微信长图的免费模板网站,前端开发网页设计,小程序开发公司排行榜前10什么是VGA:
VGA, Video Graphics Array。即视频图形阵列,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。VGA接口不但是CRT显示设备的标准接口,同样也是LCD液晶显示设备的标准接口,具有广泛的应用范围。在FGPA中,常广泛用于图像处理等领域。 VGA 显示器成像原理
在 VGA 标准刚兴…什么是VGA:
VGA, Video Graphics Array。即视频图形阵列,具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点。VGA接口不但是CRT显示设备的标准接口,同样也是LCD液晶显示设备的标准接口,具有广泛的应用范围。在FGPA中,常广泛用于图像处理等领域。 VGA 显示器成像原理
在 VGA 标准刚兴起的时候常见的 VGA 接口彩色显示器一般基于 CRT阴极射线管 实现色彩由 RGB 三基色组成显示是用逐行扫描的方式。下图为基于 CRT 的显示器实物图。 阴极射线枪发出的电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上产生 RGB 三基色合成一个彩 色像素扫描从屏幕的左上方开始从左到右从上到下进行扫描每扫完一行电子束都 回到屏幕的下一行左边的起始位置。 在回扫的过程中电子枪不能发射电子否则会影响荧光屏上既有图像的颜色所以 回扫期间需要进行行消隐简单来说就是关闭电子枪。每行结束时用行同步信号进行行 同步图中从右上方向左下方的斜向虚线就是其回行扫示意图。
当整个屏幕的所有行都扫描完后使用场同步信号进行场同步并使扫描回到屏幕的 左上方。同样的为了避免电子枪在回到左上方的过程中发出的电子破坏荧光屏上既有的图 像内容这个回扫的过程也需要关闭电子枪即场消隐。
随着显示技术的发展出现了液晶显示器液晶显示器让显示设备彻底摆脱了厚重的 机身也为便携式计算机的出现创造了可能。
液晶显示器的成像原理与 CRT 不同。液晶显示器是通过改变对液晶像素点单元施加电 压的电压大小来改变液晶单元的透光性。在液晶单元背后发射白光并添加三色滤光片 分别使 R、G、B 这 3 种光线透过滤光片最后通过 3 个像素点合成一个彩色像素点从而 实现彩色显示。
由于液晶技术晚于 CRT 显示技术诞生在液晶显示器出现的时候计算机显示接口已 经确定很难再突然改变。所以为了能够兼容传统的显示接口液晶显示器通过内部电路实 现了对 VGA 接口的完全兼容。因此在使用显示器时只要该显示器带有标准的 VGA 接口 就不用去关注其成像原理直接使用标准的 VGA 时序即可驱动。
当使用 VGA 接口传输图像时显示驱动芯片如显卡输出的 RGB 数据先要经过 DAC 转换为 3 路分别代表 R、G、B 颜色分量的模拟信号送到 VGA 接口这些模拟信号经由 VGA 线缆到达显示器的 VGA 接口对于模拟的 CRT 显示器这些信号会直接被放大后用于驱动 电子枪发射电子而对于液晶显示器则需要显示器使用专门的模拟数字转换芯片将模拟信 号再转换为数字信号后去驱动 RGB 接口的液晶显示屏显示图像。
VGA 时序 CRT 行扫描过程
对于 CRT 显示器虽然扫描的时候是按照一行一行的方式进行的但不是扫描完一行 有效数据段之后就立马返回而是会继续向右扫描一段区域这个区域称为右边界区域 horizontal right border该区域已经不在有效的显示范围内如果从物理结构的角度来说 这一段对应的荧光屏玻璃上就不再有荧光粉了但是电子枪还在继续向右走可以形象理解为显示器右边的黑边。同样的显示器左边也有这样一段黑边在开始显示有效数据之 前电子枪扫描到的这段区域同样也是没有荧光粉的不会显示图像, 这个区域称为左边界区域horizontal left border。
那么电子枪什么时候会到最左侧准备开始新一行图像的扫描呢当电子枪扫描一行 图像到达荧光屏的最右端后其并不会自动回到最左边准备下一行而是需要有一个通知信 号通知其回去这个通知信号就是行同步信号脉冲horizontal sync pulse。行同步信号是 一个脉冲当该脉冲出现后电子枪的指向会在一定时间内从最右侧回到显示屏的最左侧。 而这个回去的过程需要耗费一定的时间这个时间就称为 horizontal back porch。这也是这个名词中 back 的意义所在即出现行同步信号后电子枪从显示屏最右侧回到最左侧的时间。
当电子枪扫描过了右侧没有荧光粉的区域后还没有收到回到最左侧的命令行同步信号脉冲之前电子枪需要关闭以实现消隐这个消隐的时间段就称为 horizontal front porch 直观一点理解就是完成了一行图像的扫描但还没收到回到最左侧命令之前的一段时间。这也是这个名词中 front 的意义所在。
CRT 场扫描过程
一幅完整的图像可以看作是多行图像平铺构成的所以理解了行扫描的过程中每个时间段对应的时间参数名称之后再来理解场扫描中的名词就非常简单了。
首先来讲CRT 在扫描一行图像的时候电子枪的水平位置是保持稳定不变的而当一 行图像扫描完成开始扫描下一行图像的时候电子枪的水平位置会向下调整一定的值。因此我们可以认为场时序就是在垂直方向上从上往下依次扫描。
其次来说对于 CRT 显示器来说其不是扫描完所有行的图像后就立马返回最上方 而是会继续向下扫描一段区域这个区域称为下边界区域vertical bottom border该区域 已经不在有效的显示范围内如果从物理结构的角度来说这一段对应的荧光屏玻璃上就不 再有荧光粉了但是电子枪还在继续向下走大家可以形象理解为显示器下边的黑边。同样 的显示器上边也有这样一段黑边在开始显示有效数据之前电子枪扫描到的这段区域同 样也是没有荧光粉的不会显示图像, 这个区域称为上边界区域vertical top border。
再来说说电子枪什么时候会到最上方准备开始新一场图像的扫描。当电子枪扫描一场图像到达荧光屏的最下方后其并不会自动回到最上边准备下一场而是需要有一个通知 信号通知其回去这个通知信号就是场同步信号脉冲vertical sync pulse。场同步信号是 一个脉冲当该脉冲出现后电子枪的指向会在一定时间内从最下方回到显示屏的最上方。 而这个回去的过程需要耗费一定的时间这个时间就称为 vertical back porch。即出现场同步信号后电子枪从显示屏最下方回到最上方的时间。
当电子枪扫描过了下方没有荧光粉的区域后还没有收到回到最上方的命令场同步信号脉冲之前电子枪需要关闭以实现消隐这个消隐的时间段就称为 vertical front porch 直观一点理解就是完成了一场图像的扫描但还没收到回到最上方命令之前的一段时间。、
行扫描时序图 场扫描时序图
上述两幅图中都只给出了时序参数的名称并没有给出每个参数具体的值是多少。 而每个参数具体的值是多少并不是固定的而是根据需要扫描的有效图像区域的大小确定 的。需要扫描的有效图像区域的大小一般用分辨率来表示。 下表给出了若干个常见分辨率对应的行场时序中各个参数的具体数值注意这些参 数值中行相关的参数都是以像素的更新频率也就是像素时钟作为单位而场相关的参数 则是以行作为单位。 分析 以800x480为例 行同步信号分析 场同步信号分析 编写逻辑代码
timescale 1ns / 1ps
//800x480
//H_Right_Borde 0 V_Bottom_Bord 8
//H_Front_Porch 40 V_Front_Porch 2
//H_Sync_Time 128 V_Sync_Time 2
//H_Back_Porch 88 V_Back_Porch 25
//H_Left_Border 0 V_Top_Border 8
//H_Data_Time 800 V_Data_Time 480
//H_Total_Time 1056 V_Total_Time 525module VGA_CTRL(Clk_33M ,Reset_n ,Data_in ,hcount , //行扫描位置(显示图像行扫描地址)vcount , //场扫描位置(显示图像场扫描地址)VGA_HS , //行同步信号VGA_VS , //场同步信号VGA_BLK , //有效数据输出 VGA_CLK , VGA_DATA //红绿蓝三色 分别8位量化 R[7:0]G[7:0]B[7:0] );input Clk_33M;input Reset_n;input [23:0] Data_in;output [10:0] hcount;output [10:0] vcount;output VGA_HS;output VGA_VS;output VGA_BLK;output VGA_CLK;output [23:0] VGA_DATA; //红绿蓝三色 分别8位量化 R[7:0]G[7:0]B[7:0] parameter VGA_HS_end 11d127 ,hdat_begin 11d216 ,hdat_end 11d1016 ,hpixel_end 11d1055 ,VGA_VS_end 11d1 , vdat_begin 11d35 ,vdat_end 11d515 ,vline_end 11d524 ;reg [10:0] hcount_r;reg [10:0] vcount_r;always(posedge Clk_33M or negedge Reset_n)if(!Reset_n)hcount_r 0; else if(hcount_r hpixel_end )hcount_r 0;elsehcount_r hcount_r 1b1;always(posedge Clk_33M or negedge Reset_n)if(!Reset_n)vcount_r 0; else if(hcount_r hpixel_end) if(vcount_r vline_end )vcount_r 0;elsevcount_r vcount_r 1b1;elsevcount_r vcount_r;assign VGA_BLK ((hcount_r hdat_begin) (hcount_r hdat_end)(vcount_r vdat_begin) (vcount_r vdat_end)) ? 1b1 : 1b0; assign hcount VGA_BLK ? (hcount_r - hdat_begin) : 10d0; assign vcount VGA_BLK ? (vcount_r - vdat_begin) : 10d0; assign VGA_HS (hcount_r VGA_HS_end)? 1b1 :1b0; assign VGA_VS (vcount_r VGA_VS_end)? 1b1 :1b0; assign VGA_DATA (VGA_BLK) ? Data_in : 24h000000;assign VGA_CLK ~Clk_33M;
endmodule编写测试程序
timescale 1ns / 1ps
module VGA_CTRL_tb;reg Clk_33M;reg Reset_n;reg [23:0] Data_in;wire [10:0] hcount;wire [10:0] vcount;wire VGA_HS;wire VGA_VS;wire VGA_BLK;wire VGA_CLK;wire [23:0] VGA_DATA; //红绿蓝三色 分别8位量化 R[7:0]G[7:0]B[7:0] VGA_CTRL VGA_CTRL(.Clk_33M (Clk_33M ) ,.Reset_n (Reset_n ) ,.Data_in (Data_in ) ,.hcount (hcount ) , //行扫描位置(显示图像行扫描地址).vcount (vcount ) , //场扫描位置(显示图像场扫描地址).VGA_HS (VGA_HS ) , //行同步信号.VGA_VS (VGA_VS ) , //场同步信号.VGA_BLK (VGA_BLK ) , //有效数据输出 .VGA_CLK (VGA_CLK ) , .VGA_DATA (VGA_DATA) //红绿蓝三色 分别8位量化 R[7:0]G[7:0]B[7:0] );initial Clk_33M 1;always #15 Clk_33M ~ Clk_33M;initial beginReset_n 0;#201;Reset_n 1;#200000000;$stop; endalways(posedge Clk_33M or negedge Reset_n)if(!Reset_n)Data_in 1b0;else if(!VGA_BLK)Data_in Data_in;elseData_in Data_in 1b1;
endmodule仿真波形 第一行开始时波形 第一行结束时波形 具体分析波形还需要从行同步脉冲时间场同步脉冲时间行消隐时间场消隐时间行数据传输时间场数据传输结束时间等等分析波形验证逻辑代码的正确性。
