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(多图) 基于FPGA实现VGA的彩色图片显示

黄文杰?? 李灿平?? 丁然?? 2014年04月04日 ?? 收藏0
0 引言

视频图形阵列显示接口是微机系统使用的一种通用显示接口,广泛应用于智能控制系统中,作为系统的显示终端。对于由嵌入式微处理器构成的图像处理系统来说,采用VGA显示输出具有兼容性强、显示内容丰富的优势。同时,VGA显示接口具有结构简单、性能可靠、兼容性强、时序容易控制的特点。因此,结合FPGA的 VGA图像控制器在嵌入式的图像处理系统中有广泛的应用前景。

目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。

1 VGA显示

常见的VGA接口的彩色显示器,一般由cRT(阴极射线管)构成,色彩由R、G、B(红:Red,绿:Green,蓝:Blue三基色组成。显示采用逐行扫描的方式进行,即当扫描完一行时,再进行下一行的扫描,直到最后一行扫描完为止。VGA接口为显示器提供两类信号,一类是数据信号,一类是控制信号。

数据信号包括红、绿、蓝信号,简称RGB信号。控制信号包括水平同步信号(HSYNC)和垂直同步信号(VsYNc)。向显示器输出不同的分辨率时,水平同步信号和垂直同步信号的频率也不同。但是水平同步信号和垂直同步信号时序分析相同,在扫描时均需要经过同步信号、同步后信号、行同步信号、同步后信号四个时段。仅以水平同步信号为例,其结构如图1所示。

VGA接口的显示器原理其实就相当于点阵,通过控制器的控制,点亮所在的行和列。所以水平同步信号是针对列像素而言的,而垂直同步信号是针对行像素而言的。

以显示800×600的图片大小为例,根据VGA的时序标准,选择6hz的刷新频率。水平同步信号的同步信号包含128个列像素,同步后沿信号为 88个列像素,同步前沿信号为40个列像素,而屏幕显示部分为800个列像素,所以一共需要1 28+88+40+800=1 056个列像素。场同步信号的同步信号包含4个行像素,同步后沿信号包含23个行像素,同步前沿信号包含1个行像素,而屏幕显示部分为600个行像素,所以一共需要4+23+l+600=628个行像素,由此,液晶显示器显示一幅800×600的图像,需要的行列像素分别为1056和628。


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