VGA接口

视频图形阵列

视频图形阵列（VGA，Video Graphic Array）是IBM于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准。VGA接口即采用VGA标准输出数据的专用接口。VGA接口通常用于电脑显卡、显示器及其他设备之间传送模拟信号。

定义

VGA接口即采用VGA标准输出数据的专用接口，常用于电脑显卡与显示器以及其他设备之间传送模拟信号。当用VGA来表示分辨率时，通常是指640×480。

发展历史

VGA接口由IBM在1987年推出，工业标准的VGA显示模式为640*480*16色*60hz。

随着技术发展，VGA接口衍生出了多种分辨率标准，如SVGA（800x600）、QVGA（320x240）、WVGA（800x480）、XVGA（1280x960）等。

基本原理

显示原理

VGA显示器在屏幕上显示的彩色是由R，G，B（红、绿、蓝）三个基本色组成，阴极射线管（CRT）发出电子束，打在荧光屏上产生三基色。VGA图像显示是通过CRT逐行扫描或隔行扫描的方式实现的，即输入信号在显示器屏幕上方开始从左到右，从上到下逐行扫描。行扫描信号HS控制从左到右扫描、场扫描信号VS控制从上到下的扫描。电子束在扫描完一行后会回到下一行的起始位置，CRT对电子束消隐，用行同步信号HS进行行同步；等所有行扫描结束，场同步信号VS进行场同，同时进行场消隐，使电子束回到屏幕左上方。

管脚定义

VGA接口至少有四个版本，分别是原始版本和DDC15引脚的三排15针DE-15，功能较少且不太常见的9针VGA，以及用于笔记本电脑的Mini-VGA。下表是较新的15针VGA VESA DDC2 接口引脚布局，引脚定义如下：

VGA接口15个管脚中，3条基本色彩管脚（红、绿、蓝）以及水平、垂直2条控制管脚是其中最重要的。这 5条可以组成8种组合，显示8种色彩。

VGA线公头和VGA母头接口呈梯形，公头两边各有2颗螺丝，对应母头上的2个螺丝孔，梯形内有15个Pin，对应母头上的15个孔。

扫描时序

VGA的扫描时序可以分为四个阶段：同步脉冲 a、显示后沿 b、显示时序段 c、显示前沿 d。

同步脉冲a代表新一行像素扫描的开始，同时也是上一行扫描的结束。

显示时序c是真正图像的显示区域，在此阶段，像素逐个显示出来，即在这一阶段控制红、绿、蓝三基色信号输出对应像素的 RGB 值。

显示后沿b和显示前沿d这两个阶段是消隐时刻，此时要求红、绿、蓝三基色信号都为 0。

由于电子束的行进路径是从图像的左上角开始，由左到右逐点移动，因此每一行扫描完毕后，电子束需要从最右边回到最左边开始下一行的扫描，这一移动的时间即为同步脉冲 a。在同步脉冲 a 结束后，信号由 0变 1 迎来一个上升沿，进入显示信号。这段显示信号包含显示后沿b、显示时序 c 和显示前沿 d 三部分，其中只有显示时序 c 是真正可以显示像素的，即在这一段需要输出有效的 RGB 的值，从而保证显示效果。

色彩表示

VGA色彩表示使用了基于寄存器的调色板，将各种位深的颜色映射到18位输出色域。它向前兼容于彩色图形适配器（Color Graphics Adapter,缩写CGA）和增强图形适配器（Enhanced Graphics Adapter,缩写EGA），在这些模式下支持调色板的额外位深。例如，在EGA 16色模式下，VGA提供16个调色板寄存器，在256色模式下，它提供256个寄存器。每个调色板寄存器包含一个3×6位的RGB值，从数字模拟转换器（Digital to analog converter,缩写DAC）的18位色域中选择一种颜色。

这些颜色寄存器被初始化为IBM预期在每种模式下最有用默认值。例如，EGA 16色模式初始化为默认的CGA 16色调色板，而256色模式初始化为一个调色板，包含16种CGA颜色、16种灰度阴影，以及IBM为适应预期用例选择的216种颜色。初始化后，它们可以随时重新定义，而不需要改变视频RAM的内容，并且允许调色板循环。

在256色模式下，DAC被设置为将四个2位颜色值组合起来，每个平面一个，形成一个8位值，代表256色调色板中的索引。CPU接口以相同的方式组合四个平面，使得每个像素对CPU来说是一个打包好的8位值，用来代表调色板索引。

技术特点

VGA接口使用模拟信号，因此对线缆的长度和质量有较高要求，一般不超过15米。

VGA接口简单易用，无需复杂的设置和驱动安装，即插即用。

应用

VGA接口广泛应用于办公、教育、家庭娱乐等领域。它适用于连接老式显示设备，如CRT显示器，以及许多现代液晶显示器。VGA接口也常见于投影仪、电视等显示设备。

发展

随着技术的发展，VGA接口逐渐被数字接口如HDMI、DisplayPort等取代，但因其广泛的兼容性和稳定性，VGA接口在一些特定领域和老旧设备上仍然有其应用价值。现代技术下，VGA接口也可以通过转换器与新型数字接口相连接，拓展了其应用场景。

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