VGA(Video Graphics Array)即視頻圖形陣列，是IBM在1987年隨PS/2機(PS/2 原是“Personal System 2”的意思，“個人系統2”，是IBM公司在1987年推出的一種個人電腦。PS/2電腦上使用的鍵盤鼠標接口就是現在的PS/2接口。因為標準不開放，PS/2電腦在市場中失敗了。只有PS/2接口一直沿用到今天。)一起推出的使用模擬信號的一種視頻傳輸標準，在當時具有分辨率高、顯示速率快、顏色豐富等優(yōu)點，在彩色顯示器領域得到了廣泛的應用。這個標準對于現今的個人電腦市場已經十分過時。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一個標準，個人電腦在加載自己的獨特驅動程序之前，都必須支持VGA的標準。VGA最早指的是顯示器640X480這種顯示模式。　　

VGA技術的應用還主要基于VGA顯示卡的計算機、筆記本等設備，而在一些既要求顯示彩色高分辨率圖像又沒有必要使用計算機的設備上，VGA技術的應用卻很少見到。本文對嵌入式VGA顯示的實現方法進行了研究。

　　基于這種設計方法的嵌入式VGA顯示系統，可以在不使用VGA顯示卡和計算機的情況下，實現VGA圖像的顯示和控制。系統具有成本低、結構簡單、應用靈活的優(yōu)點，可廣泛應用于超市、車站、飛機場等公共場所的廣告宣傳和提示信息顯示，也可應用于工廠車間生產過程中的操作信息顯示，還能以多媒體形式應用于日常生活。

　　VGA原理

　　VGA顯示與VGA時序實現

　　通用VGA顯示卡系統主要由控制電路、顯示緩存區(qū)和視頻BIOS(Basic Input Output System即基本輸入輸出系統)程序三個部分組成。控制電路如圖1所示。控制電路主要完成時序發(fā)生、顯示緩沖區(qū)數據操作、主時鐘選擇和D/A(Digital to Analog即將數字信號轉換為模擬信號)轉換等功能;顯示緩沖區(qū)提供顯示數據緩存空間;視頻BIOS作為控制程序固化在顯示卡的ROM(Read-Only Memory即只讀存儲器)中。

1 VGA時序分析

　　通過對VGA顯示卡基本工作原理的分析可知，要實現VGA顯示就要解決數據來源、數據存儲、時序實現等問題，其中關鍵還是如何實現VGA時序。 VGA的標準參考顯示時序如圖2所示。行時序和幀時序都需要產生同步脈沖(Sync a)、顯示后沿(Back porch b)、顯示時序段(Display interval c)和顯示前沿(Front porch d)四個部分。幾種常用模式的時序參數如表1所示。

2 VGA時序實現

　　首先，根據刷新頻率確定主時鐘頻率，然后由主時鐘頻率和圖像分辨率計算出行總周期數，再把表1中給出的a、b、c、d各時序段的時間按照主計數脈沖源頻率折算成時鐘周期數。在CPLD中利用計數器和RS觸發(fā)器，以計算出的各時序段時鐘周期數為基準，產生不同寬度和周期的脈沖信號，再利用它們的邏輯組合構成圖2中的a、b、c、d各時序段以及D/A轉換器的空白信號BLANK和同步信號SYNC。

VGA參考時序3 讀SRAM地址的產生方法

　　主時鐘作為像素點計數脈沖信號，同時提供顯存SRAM的讀信號和D/A轉換時鐘，它所驅動的計數器的輸出端作為讀SRAM的低位地址。行同步信號作為行數計數脈沖信號，它所驅動的計數器的輸出端作為讀SRAM的高位地址。由于采用兩片SRAM，所以最高位地址作為SRAM的片選使用。由于信號經過CPLD內部邏輯器件時存在一定的時間延遲，在CPLD產生地址和讀信號讀取數據時，讀信號、地址信號和數據信號不能滿足SRAM讀數據的時序要求。可以利用硬件電路對讀信號進行一定的時序調整，使各信號之間能夠滿足讀SRAM和為DAC輸入數據的時序要求。

　　4 數據寬度和格式

　　如果VGA顯示真彩色BMP圖像，則要R、G、B三個分量各8位，即24位表示一個像素值，很多情況下還采用32位表示一個像素值。為了節(jié)省顯存的存儲空間，可采用高彩色圖像，即每個像素值由16位表示，R、G、B三個分量分別使用5位、6位、5位，比真彩色圖像數據量減少一半，同時又能滿足顯示效果。