VGA 彩条信号发生器的设计
一、 实验目的
1． 了解普通显示器正确显示的时序。
2． 了解 VHDL 产生 VGA 显示时序的方法。
3． 进一步加强对 FPGA 的认识。
二、 实验原理
尽管显示器的新品层出不穷，但 CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）的基本工作
原理一直沿用了几十年，直到今天也没有太大的变化。显示器是一种复杂的设备，其扩展
性和可靠性也十分惊人，在这一方面，电子控制起了很大的作用，任何机械都会有磨损，
唯有用电子才能延长寿命，甚至能适应数千小时的工作。电子枪是显示像管的核心，安发
出的电子束击中光敏材料（荧光屏），刺激荧光粉就能产生图像。实际上，电子枪和大体
积的、功率强劲的二极管没有什么区别，其原理也适用于电视机和示波器。
CRT 分为几个部分：Deflection Coil（偏转线圈）用于电子枪发射器的定位，它能够
产生一个强磁场，通过改变强度来移动电子枪。线圈偏转的角度有限，当电子束传播到一
个平坦的表面时，能量会轻微的偏移目标，仅有部分荧光粉被击中，四边的图像会产生弯
曲现象。为了解决这个问题，显示器生产厂把显像管做成球形，让荧光粉充分地接受能量，
缺点是屏幕将变得弯曲，电子束射击由左至右，由上至下的过程称为刷新，不断重复的刷
新能保持图像的持续性。
显示器屏幕的色彩是由 RGB（红、绿、蓝）三色光所合成的，我们可通过调整这三个
基色调出其它的颜色，在许多图像处理软件里都有提供色彩调配功能，你可输入三基色的
数值来调配颜色，也可直接根据软件提供的调色板来选择颜色。在这一部分的功能上实验
系统采用专用的编解码芯片来完成。其具体实现、原理我们将在以后的实验中做详细的说
明。在本实验中只用到了 RGB 三基色来组成八种颜色构成彩条信号。
VGA 显示器在显示过程中主要由五个信号来控制，分别是 R、G、B、HS 和 VS。其
中 R、G、B 分别用来驱动显示器三个基色的显示，即红、绿和篮，HS 是行同步信号，
VS 是场同步信号。在做本实验时，由于没有任何显示器驱动，所以显示器工作在默认状
态，分辨率：640×480，刷新率：60Hz。在此状态下，当 VS 和 HS 都为低电平时，VGA
显示器显示亮的状态，其正向扫描过程约为 26us。当一行扫描结束后，行同步信号 HS 置
高电平，持续约 6us 后，变成低电平，在 HS 为高电平期间，显示器产生消隐信号，这就
是显示器回扫的过程。当扫描完一场后，也就是扫描完 480 行以后，场同步信号 VS 置高
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