使用 FPGA 控制 VGA 显示 (1)

      显示器因为其输出信息量大，输出形式多样等特点已经成为现在大多数设计的常用输出设备。在  FPGA  的设计中可以使用很少的资源，就产生  VGA 各种控制信号。这个示例在 RHicSP2200B  FPGA  开发板/学习板上使用  VGA  接口在显示器上显示了文字以及简单的图形，可以作为VGA 显示设计的参考，如果在使用这个例子的过程中有任何问题都可以通过 邮件  calvin_richic@yahoo.com.cn 联系作者。

      显示器术语

像素与分辨率

        显示器的显示方式有两种 ： A/N（Alphabet/Number：字符/数字）显示方式 和 APA（All Point Addressable：全点寻址） 显示方式，即文本显示方式和图形显示方 式。A/N 方式已淘汰不用，目前微机都采用 APA 图形方式。

        显示器上输出的一切信息，包括数值、 文字、表格、图象、动画等等，都是由光点（即像素）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 0.31mm、0.28mm、0.24mm、0.22mm 等多种。

        分辨率指整屏显示的像素的多少，是衡量显示器的一个常用指标。这同屏幕尺寸及点距密切相关，可用屏幕实际显示的尺寸与 点距相除来近似求得。点距为 0.28mm 的 15 英寸显示器，分辨率最高为 1024×768。

显示器尺寸

       显示器屏幕尺寸以对角线来度量，常用的显示器有  14、15、17、19、21  英寸等。 显示器水平方向长度与垂直方向高度之比 一般为 4：3。

扫描频率

        显示器采用光栅扫描方式，即轰击荧光屏的电子束在  CRT  屏幕上从左到右（受水 平同步信号  HSYNC  控制）、从上到下（受 垂直同步信号 VSYNC 控制）做有规律的移动。光栅扫描又分逐行扫描和隔行扫描。电子束采用光栅扫描方式，从屏幕左上角一点 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。这种 方法也就是常说的逐行扫描显示。

        而隔行扫描指电子束在扫描时每隔一 行扫一线，完成一屏后再返回来扫描剩下的 线，这与电视机的原理一样。隔行扫描的显示器比逐行扫描闪烁得更厉害，也会让使用者的眼睛更疲劳。目前微机所用显示器几乎都是逐行扫描。

       完成一行扫描所需时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率；完成一帧（整屏） 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，又称刷新频率，即刷新一屏的频率。常见的有 60Hz、75Hz 等，标准 VGA 显示的场频60Hz，行频为31.5kHz。

显示带宽

       带宽则指显示器可以处理的频率范围。如果 60Hz 刷新频率的 VGA 方式，其带宽达  640×480×60=18.4MHz；70Hz  刷新频率1024×768 分辨率的 SVGA 方式，其带宽达1024×768×70=55.1MHz。

      早期的显示器频率固定。现在流行的多 屏显示器采用自动跟踪技术，使显示器的扫描频率自动与显示卡的输出同步，达到较宽 的适用范围。