VGA接口时序以及FPGA实现 |
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VGA接口时序以及FPGA实现
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开发平台：vivado 2020.1 芯片：xc7k410tffv900-2 文章目录 一、引言二、显示原理以及时序三、FPGA实现 一、引言VGA (Video Graphics Array)视频图形阵列是BM 于1987 年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即电脑采用 VGA 标准输出数据的专用接口。VGA 接口共有15 针，分成3 排，每排5个孔，早期在显卡上应用最为广泛的接口类型。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。如图所示：
VGA 显示关键的是三个颜色，即红基色、绿基色和蓝基色，就是我们物理课上常说的三原色。 VGA 的显示效果取决于RGB 三个分量的位数（即：色深）,最高24位(即RGB各8位)，16位(即R5位，G6位，B6位)，12位(即RGB各4位) 。色深越高能显示的颜色就越多，显示图片越鲜艳，现在主流的手机和电脑显示器都是8bit色深和10bit色深。 RGB信号在使用时的位宽有三种常见格式，具体跟显示器的设置有关： 1.RGB332，即R: G: B = 3: 3: 2 2. RGB565，即R: G: B = 5: 6: 5 3. RGB888，即R: G: B = 8: 8: 8 （ps：本次显示器支持的是RGB888） 所以想要正确的显示图像，只需要在显示器每个像素点上给出正确的RGB数值，就能达到想要的显示效果。 显示器能显示的原理是根据电子束扫描的方式：逐行扫描是扫描从屏幕左上角第一点开始，从左至右逐点扫描，每扫描完一行,电子束回到屏幕的左边下一行的起始位置，在这期间，CRT 对电子束进行消隐，每行结束时，用行同步信号进行同步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行帧同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐,开始下一帧。 那么我要显示一个19201080的画面，那只需要扫描19201080次吗？ 因为根据显示器扫描原理可知道，电子束每扫描一行或者一帧后，都需要时间进行消隐（我个人的理解就是电子束需要时间重置位置），所以实际上的扫描次数大于1920*1080次，时序图如下： 其中，vsync是由hsync组成： 时钟怎么算的呢？比如1920×1080@60hz的时钟=2200×1125×60=148.5M，其他的同理。 三、FPGA实现本次显示RGB888，1920×1080@60Hz的纯色绿画面，所以外部输入时钟为148.5M。 //显示纯绿色图片 module vga_ctrl ( input clk , //输入148.5M时钟 output reg vs , //输出vsync信号 output reg hs , //输出hsynv信号 output reg [23:0] data //输出RGB数据，共24位 ); parameter hcnt_max=2200; //行扫描计数器等于行同步+行前沿+行有效+场后沿 parameter vcnt_max=1125; //列扫描计数器等于场同步+场前沿+场有效+场后沿 parameter H_SYNC_TIME =44; //行同步信号时间 parameter H_BACK_PORCH =148; //行消隐后沿时间 parameter H_ACTIVE =1920; //行数据有效时间 parameter H_FRONT_PORCH =88; //行前沿时间 parameter V_SYNC_TIME =5; //场同步信号时间 parameter V_BACK_PORCH =36; //场后沿时间 parameter V_ACTIVE =1080; //场数据有效时间 parameter V_FRONT_PORCH =4 ; //场前沿时间 reg [12:0] hcnt ='d0 ;//行计数器 reg [12:0] vcnt ='d0 ;//列计数器 //对行扫描进行计数 always @(posedge clk)begin if(hcnt == hcnt_max - 1 ) hcnt |
每个管脚具体的作用如下：
所以一幅图像在显示器真实的情况是这样： 
不同分辨率的不同参数不同，大致分辨率表如下：【本文地址】
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