VGA电路设计
目前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。根据分辨率不同,分为VGA(640*480)、SvGA(800*600)、 SGA(1024*768)、SXGA(1280*1024)等。一般VGA模拟信号在超过1280X1024分辨率以上的情况下就会出现明显的失真、字迹模糊的现象。很多人觉得只有 HDMI 接口才能进行高清信号的传输,但这是一个大家很容易进入的误区,因为通过VGA的连接同样可以显示1080P的图像,甚至分辨率可以达到更高,所以用它连接显示设备观看高清视频是没有问题的,而且虽然它是种模拟接口,但是由于VGA将视频信号分解为R、G、B三原色和Hv行场信号进行传输,所以在传输中的损耗还是相当小的。
VGA接口产生原因:
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上,显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁,它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因,只能接受模拟信号输入,这就需要显卡能输出模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口,VGA接口,也叫D-Sub接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号,但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配,因而采用VGA接口。
VGA扫描方式:
在VGA标准兴起的时候,常见的彩色显示器一般由CRT(阴极射线管)构成,色彩是由RGB(红、绿、蓝)三基色组成。显示是用逐行扫描的方式解决。阴极射线枪发出电子束打在涂有荧光粉的荧光屏上,产生RGB三基色,合成一个彩色像素,扫描从屏幕的左上方开始,从左到右,从上到下进行扫描,每扫完一行,电子束都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,用行同步信号进行行同步,扫描完所有行,用场同步信号进行场同步,并使扫描回到屏幕的左上方。同时进行场消隐,预备下一场的扫描。
随着显示技术的发展,出现了液晶显示器,液晶显示器的呈像原理与CRT不同,液晶显示器是通过对液晶像素点单元施加电压与否,来实现液品单元的透明程度,并添加三色滤光片、分别使R、G、B这三种光线透过滤光片,最后通过三个像素点合成一个彩色像素点,从而实现彩色显示。但是由于液晶显示技术后于CRT显示技术的诞生,因此在液晶显示器诞生的时候,为了能够兼容传统的显示接口,因此液晶显示器通过内部电路实现了对VGA接口的完全兼容。因此,我们在使用显示器时,只要该显示器带有标准的VGA接口,我们就不用去关心其成像原理,直接使用标准的VGA时序即可驱动。
分辨率:
引脚图:
15针母座
驱动VGA连接器
2种方式:权电阻网络以及专用的芯片。权电阻网络:DAC数模转换器
(什么是权电阻网络DAC(数模转换器)-模拟/电源-与非网 (eefocus.com))
RGB显示
VGA接口原理:使用权电阻网络将FPGA输出的数字图像信号装换为VGA能够识别的模拟信号。
参考设计中使用的RGB565图像模式,位宽为16bit,高5位表示红色,低5位表示蓝色,中间6位表示绿色T根据位宽不同,RGB图形格式还包括 RGB232、RGB888等,数据位宽越大,表示颜色种类越多,显示图像越细腻。
VGA_D[15:0]表示 FPGA传入权电阻网络的数字图像信号,经过权电阻网络的数模转换,生成能够被VGA识别的模拟图像信号VGA_R、VGA_G、VGA_B。这三路模拟信号的电压范围为0v~0.714v.oV代表无色,0.714V代表满色·电压高低由输入的数字信号决定。输入的 R、G、B 数字信号不同,输出的三原色红、绿、蓝电压不同,颜色深浅不同,三原色相结合可以产生多种颜色。
FPGA直接用IO口去连接VGA的五个信号接口,并且三原色信号接口输入的只可能是数字信号(0或1),因此驱动液晶屏上显示的颜色最多也就8种,一般来说,可以在FPGA和 VGA接口间加一个DA模块的设计,根据DA位数的大小决定实现的配色效果。理论上来说每个信号是可以有256(就是把0-0.7V电压256等分)个电平值,那么RGB三个信号接口一共最多就会有256的3次方就是1400多万种色彩,在需要做真彩色的设计中一般都是需要AD模块的。但是如果仅仅用VGA来显示诸如工业上的一些简单的菜单,就不需要那么丰富的色彩,也许8色,也许64色或者256色就足够了。
VGA接口协议规定,VGA_R、VGA_G、VGA_B三线分别控制红绿蓝颜色的深度值,红绿蓝三基色由模拟电压值代表,为0~0.714 V(峰峰值),0V代表无色0.714V代表满色。HSYNC和 VSYNC分别为行数据同步和帧数据同步信号,为TTL电平。为保证信号在传输过程中不会产生衰减和失真,必须使信号源端及终端阻抗相匹配。VGA终端阻抗为75欧姆(标准已固定,不用自己去设定),所以源端信号必须调整输出阻抗匹配为75欧姆。