VGA输出

 
VGA端子也叫D-Sub接口。VGA接口是一种D型接口,上面共有15针,分成三排,每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,绝大多数的显卡都带有此种接口。影碟机拥有VGA接口就可以方便的和计算机的显示器连接,用计算机的显示器显示图像。



VGA接口传输的仍然是模拟信号,对于以数字方式生成的显示图像信息,通过数字/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。对于模拟显示设备,如模拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备,显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D2次转换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非,但用于数字电视之类的显示设备,则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。
### FPGA实现VGA输出的相关信息 #### VGA协议简介 VGA(Video Graphics Array)是一种视频显示标准,广泛用于计算机显示器和其他电子设备。它通过RGB色彩模式来表示颜色,并利用行同步信号(HSYNC)和场同步信号(VSYNC)完成图像的同步刷新[^1]。 #### VGA接口引脚功能概述 VGA接口有15个引脚,主要的功能如下: - **引脚1、2、3**:分别传输红基色(RED)、绿基色(GREEN)、蓝基色(BLUE),这些是模拟信号。 - **引脚6、7、8、10**:分别为红色地、绿色地、蓝色地以及数字地,起到屏蔽干扰的作用。 - **引脚13、14**:提供行同步信号(HSYNC)和场同步信号(VSYNC),用于控制屏幕扫描过程中的同步操作。 - 其他引脚如地址码、自测试等通常可以悬空处理[^2]。 #### Verilog代码示例:基本VGA控制器设计 以下是基于FPGA实现简单VGA输出的一个基础Verilog代码示例: ```verilog module vga_controller( input clk, // 输入时钟信号 output reg hsync, // 行同步信号 output reg vsync, // 场同步信号 output reg [9:0] x_pos, // 当前像素X坐标 output reg [9:0] y_pos // 当前像素Y坐标 ); // 定义分辨率参数 (以640x480为例) localparam H_ACTIVE = 640; // 水平有效像素数 localparam H_FRONT_PORCH = 16; // 前沿宽度 localparam H_SYNC_WIDTH = 96; // 同步脉冲宽度 localparam H_BACK_PORCH = 48; // 后沿宽度 localparam V_ACTIVE = 480; // 垂直有效像素数 localparam V_FRONT_PORCH = 10; // 前沿高度 localparam V_SYNC_WIDTH = 2; // 同步脉冲高度 localparam V_BACK_PORCH = 33; // 后沿高度 reg [10:0] h_counter; reg [10:0] v_counter; always @(posedge clk) begin if(h_counter >= (H_ACTIVE + H_FRONT_PORCH + H_SYNC_WIDTH + H_BACK_PORCH - 1)) begin h_counter <= 0; if(v_counter >= (V_ACTIVE + V_FRONT_PORCH + V_SYNC_WIDTH + V_BACK_PORCH - 1)) v_counter <= 0; else v_counter <= v_counter + 1; end else begin h_counter <= h_counter + 1; end // 计算当前像素位置 x_pos <= h_counter[H_ACTIVE+:10]; y_pos <= v_counter[V_ACTIVE+:10]; // 设置行同步信号 if((h_counter >= (H_ACTIVE + H_FRONT_PORCH)) && (h_counter < (H_ACTIVE + H_FRONT_PORCH + H_SYNC_WIDTH))) hsync <= 0; else hsync <= 1; // 设置场同步信号 if((v_counter >= (V_ACTIVE + V_FRONT_PORCH)) && (v_counter < (V_ACTIVE + V_FRONT_PORCH + V_SYNC_WIDTH))) vsync <= 0; else vsync <= 1; end endmodule ``` 此模块实现了最基本的VGA定时逻辑,适用于640×480分辨率[@^1]。 #### 显示彩色条纹的例子 为了在屏幕上绘制简单的彩色条纹图案,可以在顶层模块中调用上述`vga_controller`并设置不同的RGB值: ```verilog module top_vga ( input clk, output reg [9:0] red, output reg [9:0] green, output reg [9:0] blue, output hsync, output vsync ); wire [9:0] x_pos; wire [9:0] y_pos; vga_controller uut (.clk(clk), .hsync(hsync), .vsync(vsync), .x_pos(x_pos), .y_pos(y_pos)); always @(*) begin if ((x_pos < 213) || (x_pos >= 426 && x_pos < 640)) begin red = 10'd1023; // Red stripe green = 10'd0; blue = 10'd0; end else if ((x_pos >= 213) && (x_pos < 426)) begin red = 10'd0; green = 10'd1023; // Green stripe blue = 10'd0; end else begin red = 10'd0; green = 10'd0; blue = 10'd1023; // Blue stripe end end endmodule ``` 以上代码展示了如何生成三条竖直方向上的纯色带状区域,即红色、绿色和蓝色交替分布的效果。 #### 添加延迟的影响分析 如果人为地向行同步或场同步信号引入固定时间长度的延迟,则可能会导致画面撕裂或者无法正常渲染等问题。这是因为显示器依赖精确的时间序列来进行逐行扫描更新工作。一旦该序列被打乱,就可能破坏整个帧结构[^1]。 ---
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