基于FPGA实现VGA的彩色图片显示

　　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。