VGA Display Monitor

VGA 顯示標準的顯示格式是由 640 x 480 像素的解析度所構成，

包含水平解析度 640 個像素及垂直解析度 480 個像素，這些像素組合 成為一個圖像。每一個像素的顏色是由紅、綠、藍(R,G,B)三原色的信 號電壓位準的高低所構成。RGB 的信號電壓位準越高，則顯示出來 的顏色則越深。像素在螢幕上的顯示是使用順序掃描開關的方式，在 單一瞬間只有其中一個像素被顯示，每一個像素快速輪流地被顯示以 達到呈現整個圖像的顯示效果。依人眼視覺暫留的原理，顯示的圖像 如果更新頻率達到每秒 60 次，便可感受到圖像完整且穩定的動態呈

現，而不會有圖像在閃爍的感覺。

圖 2.12 以圖示說明了 VGA 顯示掃描方式是由螢幕最上方第 0 列開始由左往右掃描，從第 0 個像素至第 639 個像素，結束後再切換 至第 1 列，直到所有 480 列數都掃描完畢後再回到第 0 列重覆地往下 掃描。所有 640 x 480 個像素都掃描顯示後即完成一次圖像的完整顯 示，而以每秒約 60 個圖像的掃描顯示速率來進行掃描則可使人眼感 覺圖像顯示的完整穩定，此即為 VGA 的顯示原理。

圖 2.12 VGA 顯示規格掃描方式說明圖

表 2.1 是 VGA 連接器信號接腳的說明，其描述了 VGA 連接器

的每個接腳的名稱及用途說明。其中除了接地腳位外，其它接腳訊號 有使用到的只有 Red、Green、Blue、HSYNC 和 VSYNC，而 ID0、ID1、

ID2 和 ID3 並沒有被使用。Red、Green、Blue 信號簡稱 RGB 信號，

它們是 0V 至 0.7V 的類比電壓輸入信號，負責控制螢幕上某個像素 的顏色，透過改變 RGB 類比電壓輸入的大小則可得到不同的顏色。

HSYNC 為水平同步信號，而 VSYNC 為垂直同步信號，水平同步信 號和垂直同步信號是為了控制整個螢幕的掃描時間和速度，不同於 RGB 的類比信號，它們是屬於數位信號。水平同步信號決定螢幕中 一列的掃描時間，垂直同步信號則決定整個螢幕的掃描時間。

表 2.1 VGA 連接器信號接腳說明[12]

圖 2.13 是 DE1 開發實驗板的 VGA Connector 信號接線圖，因 FPGA 的腳位輸出信號為數位信號的型式，因此 DE1 開發實驗板中以 並聯不同電阻值的方式，將 FPGA 的 4 個數位輸出信號經不同電阻值 接到 VGA Connector 的 RGB 輸入腳位中的其中一個，以提供 VGA RGB 的類比信號輸入，而達到 4 位元數位轉類比的功能。

圖 2.13 DE1 開發實驗板 VGA Connector 信號接線圖[12]

圖 2.14 是 VGA 水平信號的時序圖，說明在 VGA 螢幕上每一列 的基本時序關係。 HSYNC 水平同步信號須提供一 Lo 位準信號且維 持一特定的時間長度(圖中之時間 a) ，其指示一個列的資料的結束，

並且亦為下一列的開始。在 HSYNC 水平同步低脈波信號之後，RGB 資料輸入信號須於一段稱為 Back porch(圖中之時間 b)的時間內維持 低位準電壓，之後即於 RGB 腳位上開始輸入該列的每個像素的 RGB 資料以使 VGA 螢幕產生色彩資訊，其時間區段即稱為 Display interval 時間(圖中之時間 c)。最後，在下一個 HSYNC 水平同步低脈波信號 產生之前，RGB 資料輸入信號須於一段稱為 Front porch(圖中之時間 d)的時間內維持低位準電壓。如此，一個列的顯示即完成。

而對 VSYNC 垂直同步信號來說，其跟圖 2.14 VGA 水平信號時 序圖是很類似的，VSYNC 垂直同步低脈波信號指示一個圖框(Frame) 的資料的結束，並且亦為下一圖框的開始，而 Display interval 表示一 個圖框中的全部的列的顯示時間區間。

圖 2.14 VGA 水平信號時序圖