1.4 数据宽度和格式
如果VGA显示真彩色BMP图像,则需要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。
2 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。
(1) 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以卜,存储容量至少要2MB。可采用高速SRAM或SDRAM作为显示数据缓存。
(3) 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;二是刚步性好,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。
(4) 数据源及其接口: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。这样既能满足图像的显示,又能满足文字信息数据的快速更新。刚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。

3 显存数据更新与显示的同步实现
在VGA显示时,要考虑如何实现显存数据更新与显示的同步进行。解决的方案有以下几种:
(1) 采用具有缓存作用的双口RAM,这种方法使用的器件数量多、功耗大、成本高,基本不可取。
(2) 采用两组SRAM进行乒乓工作模式,一组SRAM用于显示的同时,另一组SRAM用于图像数据的更新,然后在两组SRAM之间切换。这样做会提高一些成本,而且需要更复杂的总线控制。