VGA简介

　　VGA标准

　　VGA(Video Graphics Array)即视频图形阵列，是IBM在1987年随PS/2(PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“个人系统2”，是IBM公司在1987年推出的一种个人电脑。PS/2电脑上使用的键盘鼠标接口就是现在的PS/2接口。因为标准不开放，PS/2电脑在市场中失败了。只有PS/2接口一直沿用到今天)一起推出的使用模拟信号的一种视频传输标准，在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程序之前，都必须支持VGA的标准。例如，微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其在显示标准中的重要性和兼容性。

　　VGA显示模式

　　VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式。

　　VGA技术的应用还主要基于VGA显示卡的计算机、笔记本等设备，而在一些既要求显示彩色高分辨率图像又没有必要使用计算机的设备上，VGA技术的应用却很少见到。

　　对于一些嵌入式VGA显示系统，可以在不使用VGA显示卡和计算机的情况下，实现VGA图像的显示和控制。系统具有成本低、结构简单、应用灵活的优点，可广泛应用于超市、车站、飞机场等公共场所的广告宣传和提示信息显示，也可应用于工厂车间生产过程中的操作信息显示，还能以多媒体形式应用于日常生活。

　　目前部分手机也能做到640x480分辨率显示。

VGA原理

　　显示与时序

　　通用VGA显示卡系统主要由控制电路、显示缓存区和视频BIOS(Basic Input Output System即基本输入输出系统)程序三个部分组成。控制电路如图1所示。控制电路主要完成时序发生、显示缓冲区数据操作、主时钟选择和D/A(Digital to Analog即将数字信号转换为模拟信号)转换等功能;显示缓冲区提供显示数据缓存空间;视频BIOS作为控制程序固化在显示卡的ROM(Read-Only Memory即只读存储器)中。

　　VGA时序分析

　　通过对VGA显示卡基本工作原理的分析可知，要实现VGA显示就要解决数据来源、数据存储、时序实现等问题，其中关键还是如何实现VGA时序。 VGA的标准参考显示时序如图2所示。行时序和帧时序都需要产生同步脉冲(Sync a)、显示后沿(Back porch b)、显示时序段(Display interval c)和显示前沿(Front porch d)四个部分。几种常用模式的时序参数如表1所示。

　　VGA时序实现

　　首先，根据刷新频率确定主时钟频率，然后由主时钟频率和图像分辨率计算出行总周期数，再把表1中给出的a、b、c、d各时序段的时间按照主计数脉冲源频率折算成时钟周期数。在CPLD中利用计数器和RS触发器，以计算出的各时序段时钟周期数为基准，产生不同宽度和周期的脉冲信号，再利用它们的逻辑组合构成图2中的a、b、c、d各时序段以及D/A转换器的空白信号BLANK和同步信号SYNC。

　　SRAM地址

　　主时钟作为像素点计数脉冲信号，同时提供显存SRAM的读信号和D/A转换时钟，它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的低位地址。行同步信号作为行数计数脉冲信号，它所驱动的计数器的输出端作为读SRAM的高位地址。由于采用两片SRAM，所以最高位地址作为SRAM的片选使用。由于信号经过CPLD内部逻辑器件时存在一定的时间延迟，在CPLD产生地址和读信号读取数据时，读信号、地址信号和数据信号不能满足SRAM读数据的时序要求。可以利用硬件电路对读信号进行一定的时序调整，使各信号之间能够满足读SRAM和为DAC输入数据的时序要求。

　　数据

　　如果VGA显示真彩色BMP图像，则要R、G、B三个分量各8位，即24位表示一个像素值，很多情况下还采用32位表示一个像素值。为了节省显存的存储空间，可采用高彩色图像，即每个像素值由16位表示，R、G、B三个分量分别使用5位、6位、5位，比真彩色图像数据量减少一半，同时又能满足显示效果。

功能单元设计

　　实现VGA显示，除了实现时序控制，还必须有其他功能单元的支持才能实现完整的图像显示。

　　控制器

　　VGA显示有多种模式，需要通过控制器实现模式间切换，还需要对显示的内容进行接收、处理和显示。所以控制器的性能越高，数据更新和显示效果就越好。2 显示数据缓存区

　　VGA显示要求显存速度快、容量大。读速度要达到65MHz以上，存储容量至少要2MB。可采用高速SRAM或SDRAM作为显示数据缓存。

　　数模转换器

　　DAC

　　VGA显示对数模转换DAC有如下要求：一是高速转换，转换的速度应该在80MHz或以上;二是同步性好，能保证 R、G、B三路信号的同步性;三是有相应的精度。可选择一种包括3路8位高速D/A的专用视频芯片。

　　数据源

　　要提高VGA显示的效率，就要不断更新数据，同时还要保证实时性，因此需要非常高的接口速度。VGA显示卡虽可达到100Mbps的数据更新速度，但是一般设备、特别是嵌入式设备达不到这么高的速度，而且大多数情况下也不需要这么高的数据更新率。目前常用接口为EPP接口、USB接口、 TCP/IP、RS232C/485等。其中TCP/IP、EPP接口和USB接口是基于计算机的，速度较快;TCP/IP、RS232C/485是基于网络通信的接口，其中RS485速度虽慢，但应用广泛且容易实现远程控制。

　　在数据源为低速接口时，可以考虑采用 Flash或者SM存储卡等预先存储一些常用的图像显示数据和字库文件，在更新数据时直接应用这些数据，从而加快显示缓存的更新速度。这样既能满足高分辨率图像的显示，又能满足文字信息数据的快速更新。当时为了存储更多的图像，可以先存储JPEG格式图像，再由控制器解码成BMP位图图像后送到显示缓存显示，这样就相对扩展了Flash的存储空间。同时，由于图像的解码速度要大大快于数据源接口的速度，也就相应提高了显示缓存的数据更新速度。

　　由各功能单元组成的VGA显示硬件结构框图如图3所示。

VGA标准

　　VGA文字模式

　　标准的VGA文字模式使用 80×25 或 40×25 个字母或数字组成的平面。每个字符的块状区域可以选择16种前景色和8种背景色;8种背景色来自bit容量较低的集合(以今天的标准来说，例如 ffffff 或者是 000000)。而字符本身也可设定是否闪烁，而字符的闪烁动作都是同时的。画面的闪烁功能和选择背景颜色的功能是可交换的，换句话说两者只能择一。以上这些选项和IBM先前生产的 CGA 转换器是相同的。

　　VGA虽然支持黑白和彩色的文字模式，但黑白模式很少使用。大多的VGA在显示黑白模式时使用彩色模式，即是将灰色字画在黑色背景上。而使用VGA 的单色显示器也能很好的支援这样的彩色模式。现代显示器和显卡若连接不当，偶尔会导致显卡的VGA部份侦测显示器为单色的，而这将使BIOS开机显示为黑白模式。通常在加载操作系统和适当的驱动程式以后，显卡的设定被覆盖，显示器就会变回彩色。

　　在彩色的文字模式中，每个字符其实由两个byte代表。较低的一个byte用来显示字符，而较高的byte就用来代表彩色、闪烁等等属性。这种成对的byte模式是从CGA就一直传续下来的。

　　VGA色版

　　VGA的色彩系统可以向前相容于EGA和CGA转换器，而它在其上又新增了一种设定。CGA可以显示16种色彩，EGA则将其扩充成从64种颜色色版选出的16色模式(即红绿蓝各2 bits)。VGA则更将其扩充成256种颜色色版，但为了向前相容，一次只能选择256种之中的64种(例如第一个64种颜色集合、第二个…)。所以一个。它们也不相容于较老旧的显示器，将造成诸如 overscan、闪烁、垂直滚动、缺乏水平同步等等缺点。因为如此，多数的商业软件使用的 VGA 调适都限制在显示器的“安全界线”之下，例如 320×400(双倍分辨率，2 video pages)、320×240(方形像素，3 video pages)和 360x480(最高的相容分辨率，1 video page)。

　　VGA显示标准

　　VGA(Video Graphics Array)是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准，这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支持VGA的标准。例如，微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其分辨率和载色数的不足。

　　VGA这个术语常常不论其图形装置，而直接用于指称640×480的分辨率。VGA装置可以同时储存4个完整的EGA色版，并且它们之间可以快速转换，在画面上看起来就像是即时的变色。

　　除了扩充为256色的EGA式色版，这256种色彩其实可以透过 VGA DAC(Digital-to-analog converter)，任意的指定为任何一种颜色。这就程度上改变了原本EGA的色版规则，因为原本在EGA上，这只是一个让程式可以在每个频道(即红绿蓝)在2 bit以下选择最多种颜色的方式。但在VGA下它只是简单的64种颜色一组的表格，每一种都可以单独改变——例如EGA颜色的首两个bit代表红色的数量，在VGA中就不一定如此了。

　　VGA在指定色版颜色时，一个颜色频道有6个bit，红、绿、蓝各有64种不同的变化，因此总共有 262,144 种颜色。在这其中的任何 256 种颜色可以被选为色版颜色(而这 256 种的任何 16 种可以用来显示 CGA 模式的色彩)。

　　这个方法最终仍然使了VGA模式在显示EGA和CGA模式时，能够使用前所未有的色彩，因为VGA是使用模拟的方式来绘出EGA和CGA画面。提供一个色版转换的例子：要把文字模式的字符颜色设定为暗红色，暗红色就必须是 CGA 16 色集合中的一种颜色(譬如说，取代 CGA 默认的 7 号灰色)，这个 7 号位置将被指定为 EGA 色版中的 42 号，然后 VGA DAC 将 EGA #42 指定为暗红色。则画面上的原本的 CGA 七号灰色，都会变成暗红色。这个技巧在 256 色的 VGA DOS 游戏中，常常被用来表示加载游戏的淡入淡出画面。

　　总结来说，CGA 和 EGA 同时只能显示 16 种色彩，而 VGA 因为使用了 Mode 13h 而可以一次显示 256 色版中的所有色彩，而这 256 种颜色又是从 262,144 种颜色中挑出的。

　　VGA显示模式

　　VGA最早指的是显示器640X480这种显示模式，VGA的英文全称是Video Graphic Array，也叫显示绘图阵列。VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色。

　　在VGA基础上加以扩充，使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口，传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。

　　VGA分辨率

　　VGA (Video Graphics Array，视频图形阵列)：是IBM于1987年提出的一个使用类比讯号的电脑显示标准。这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支援的一个低标准，个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前，都必须支援VGA的标准。例如，微软Windows系列产品的开机画面仍然使用VGA显示模式，这也说明其分辨率和载色数的不足。VGA这个术语常常不论其图形装置，而直接用于指称640×480的分辨率。

　　XGA (Extended Graphics Array，扩展图形阵列)：是IBM于1990年发明的，XGA较新的版本XGA-2以真彩色提供800×600象素的分辨率或以65536种色彩提供1024×768象素的分辨率，这两种图像分辨水平可能是个人和小企业当今最常用的。

　　UVGA(Ultra Video Graphics Array，极速扩展图形阵列)：支持最大1600×1200分辨率。一般用于15英寸的笔记本电脑。由于对制造工艺要求较高所以价格也是比较昂贵。目前只有少部分高端的移动工作站配备了这一类型的屏幕。

　　HVGA,Half-size VGA，意思是VGA分辨率的一半，为480×320像素，宽高比为3:2。目前这种分辨率的屏幕大多用于PDA，当然iPhone和第一款Google手机——T-Mobile G1也都是采用这种分辨率，黑莓也有手机采用HVGA分辨率的屏幕。

　　QVGA(Quarter VGA)。顾名思义，QVGA即VGA分辨率的四分之一，亦即分辨率是240×320像素。QVGA支持屏幕旋转，可以开发出相应的程序，以显示旋转90°、180°、270°屏幕位置。由HandEra公司发布。多用于手持/移动设备。QQVGA为QVGA的1/4屏，分辨率为120*160。

　　SVGA SXGA SXGA+

　　SVGA(Super Video Graphics Array，高级视频图形阵列)：VGA由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA(Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会)的Super VGA模式，简称SVGA，现在的显卡和显示器都支持SVGA模式。由VESA为IBM兼容机推出的标准，属于VGA的替代品。最大支持800×600分辨率。

　　SXGA(Super Extended Graphics Array，高级扩展图形阵列)：一个分辨率为1280x1024的既成事实显示标准。这种被广泛采用的显示标准的纵横比是5:4而不是常见的4:3。

　　SXGA+(Super Extended Graphics Array)：作为SXGA的一种扩展，SXGA+是一种专门为笔记本设计的屏幕。其显示分辨率为1400×1050。由于笔记本LCD屏幕的水平与垂直点距不同于普通桌面LCD，所以其显示的精度要比普通17英寸的桌面LCD高出不少。

　　WVGA WXGAWXGA+ WSXGAWUXGA

　　WVGA,Wide VGA，分辨率分为854×480像素和800×480像素两种。由于目前很多网页的宽度都是800像素，所以这种分辨率通常用于PDA或者高端智能手机，方便用户浏览网页。夏普公司的手机大多也是采用WVGA级别分辨率的屏幕。

　　WXGA(Wide Extended Graphics Array，宽屏扩展图形阵列)：作为普通XGA屏幕的宽屏版本，WXGA采用16:10的横宽比例来扩大屏幕的尺寸。其最大显示分辨率为1280×800。由于其水平像素只有800，所以除了一般15英寸的笔记本电脑之外，也有12.1英寸的笔记本电脑采用了这种类型的屏幕。 另一种是1366×768，宽高比为16:9，主要应用于37、42、46英寸的平板电视上。

　　WXGA+(Wide Extended Graphics Array)：这是一种WXGA的的扩展，其最大显示分辨率为1280×854。由于其横宽比例为15:10而非标准宽屏的16:10。所以只有少部分屏幕尺寸在15.2英寸的笔记本电脑采用这种产品。

　　WSXGA(Wide Super Extended Graphics Array，宽屏超级扩展图形阵列)：其显示分辨率为1680×1050，宽高比为16:9。除了大多数15英寸以上的宽屏笔记本以外，目前较为流行的大尺寸LCD-TV也都采用了这种类型的产品。

　　WUXGA(Wide Ultra Video Graphics Array宽屏极速视频图形阵列)：和4:3规格中的UXGA一样，WUXGA屏幕是非常少见的，其显示分辨率可以达到1920×1200。

VGA接口

　　VGA接口：VGA(Video Graphics Array)还有一个名称叫D-Sub。

　　VGA，Video Graphics Array，/D-Sub接口;VGA接口是一种D型接口，采用非对称分布的15pin 连接方式，共有15针，分成3排，每排5个孔。

　　VGA接口共有15针，分成3排，每排5个孔，是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数显卡都带有此种接口。它传输红、绿、蓝模拟信号以及同步信号(水平和垂直信号)。

　　一般在VGA接头上，会1，5，6，10，11，15等标明每个接口编号。如果没有，如上图所示编号。

　　VGA接口15根针，其对应接口定义如下：

　　1.红基色 red (拆了一根VGA显示器数据线，HP的， 粉红色线)

　　2.绿基色 green(拆了一根VGA显示器数据线 淡绿色线)

　　3.蓝基色 blue (拆了一根VGA显示器数据线 淡蓝色线)

　　4.地址码 ID Bit(也有部分是RES，或者为ID2显示器标示位2)

　　5.自测试 ( 各家定义不同 )(一般为GND)(拆了一根VGA显示器数据线 黑色线)

　　6.红地(拆了一根VGA显示器数据线，4，6，7，8，11为屏蔽线，连接在一起)

　　7.绿地

　　8.蓝地

　　9.保留 ( 各家定义不同 )(KEY··我也不是很理解)(拆了一根VGA显示器数据线，黄色线)

　　10. 数字地(拆了一根VGA显示器数据线，红色线)

　　11.地址码(ID0显示器标示位0)

　　12.地址码(ID1显示器标示位1)(拆了一根VGA显示器数据线，绿色线)

　　13.行同步(拆了一根VGA显示器数据线，白色线)

　　14.场同步(拆了一根VGA显示器数据线，棕色线)

　　15.地址码 ( ID3或显示器标示位3 )(拆了一根VGA显示器数据线，橙色线)

　　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。工作原理，是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。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。使用VGA连接设备，线缆长度最好不要超过10米，而且要注意接头是否安装牢固，否则可能引起图像中出现虚影。

　　VGA数据线

　　VGA数据线是用来连接电视的VGA接口和显卡的VGA接口的特殊线缆。

　　VGA数据线是用来连接VGA接口设备的线缆，成品线长度有1.5米，2米、3米、5米、10米、15米等几种规格，一般没有超过15米的成品线，因为信号传输距离超过15米时，VGA信号质量会严重下降。如果需要将显卡产生的VGA信号传输超过15米的距离，超过的不多时，可以焊接一根VGA线试试效果，如果距离过远，应该直接使用VGA-CAT5转换器。

　　相关产品

　　VGA矩阵，VGA分配器，VGA切换器,RGBHV矩阵。RGBHV矩阵切换器，VGA显示器、VGA采集卡

　　VGA典礼

　　VGA典礼是Video Game Awards的简称，视频游戏颁奖典礼。　VGA典礼(Video Game Awards，视频游戏颁奖典礼)是由美国电视台Spike TV主办，颁奖给本年度最佳电脑和视频游戏。VGA典礼03年首次举办。2010年的VGA典礼于12月11日举行，会上不仅颁奖给年度各个项目的最佳游戏，而且发布一些未宣布的游戏新作给各位玩家。

　　可变增益放大器

　　VGA:Variable Gain Amplifier

　　VGA是AGC系统的一个关键电路模块，它起着改变系统增益，调整系统各级动态范围并进行功率控制的作用。

　　可变增益放大器位于接收端模块的后端，由于信号在接收模块的前端电路，如低噪声放大器和混频器中已经得到一定程度的放大，在到达VGA时其幅度相对较大，因此系统对VGA的输入动态范围和线性度有着相对较高的要求。

　　从电路实现形式上：开环和闭环

　　从增益控制方式上：连续和步进

　　VGA重要性能参数

　　增益调节范围及调节步长

　　增益调节范围是指VGA输出的最大电压增益与最小电压增益之差。是衡量VGA增益调节能力的参数。

　　增益调节步长是指VGA能够调节的最小相邻电压增益之差,是衡量VGA调节精度的重要指标。

　　增益电源电压 带宽 线性度 功耗 噪声