高速接口之VGA接口

原理介绍

VGA（Video Graphics Array）即视频图形阵列，是IBM在1987年推出的使用模拟信号的一种视频传输标准，在当时具有分辨率高、显示速率快、颜色丰富等优点，在彩色显示器领域得到了广泛的应用。这个标准对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此，VGA仍然是最多制造商所共同支持的一个标准，个人电脑在加载自己的特殊驱动程序之前，都必须支持VGA的标准。

PCB-layout规则：

参考设计
a. 布局：一字形或L形；
b. R、G 、B、Hsync和Vsync需要加粗 15mil，做包地处理，隔离层走线。阻抗为75Ω。
c. TVS管在布局时，要尽量靠近连接器侧。
d. 其余信号阻抗为50Ω。
e. VGA_RED、VGA_GRN、VGA_BLU、VGA_HSYNC、VGA_VSYNC为模拟信号，这些模拟信号的地为VGAGND，在地层上要分割出这种地。数字信号和模拟信号要各自布在自己的‘地’的上。布线时把这模拟信号布在TOP层最好，每条信号线用两条各自相应的地线平行夹裹跟随。在这模拟地的上下各信号层不允许布数字信号线。当然上述模拟信号线也不要在数字地上各信号层走线。

VGA接口实物图如下图所示

左边带针的叫VGA公头，右边带槽的叫VGA母头。

VGA接口的特点：

1、 VGA接口不支持热插拔
　　VGA接口跟HDMI接口一样是不支持热插拔的。热插拔是指一般带电状态下对于接插件的插入或是拔除，并不只是针对有电源接口或者带供电的接口的接插件，而是所有。在运行状态时，插拔会产生耦合电流，电流不稳造成硬件烧坏，导致笔记本的接口端的保护受到冲击。就像U盘不能再一个时间段多次在一个端口插拔使用一样。各种电器的外露端子都会有金属的部分，它们都是要求接地的，但是不同的电器之间的地并不一定相同，比如一台DVD的地和一台电视机的接地都是相对于本身系统而言。

当端子插入时，首先要建立共同的地来对传输的信号作参考，这就要依靠端子和传输线上的金属部分了，金属部分接地同时也是对信号的屏蔽和保护。两个地相接触一瞬间，会有很高的尖峰脉冲产生，这种脉冲如果不加以滤除可能会直达芯片并将其损坏。另外还有一种是ESD，即静电损坏，这种更难以避免，因为在电子产品上，只能去防护，ESD的持续时间会更短US级别。所以正规的电子产品对于金属端子的接地有比较高的要求，同时在信号线上增加ESD防护器件来避免热插拔的损坏。但实际上很多厂家为了节省成本而偷工减料，或者是对热插拔的防护意识不够导致设计不合理，使得用户会出现热插拔损坏电器的现象产生。
　　2、 VGA不能传输音频

因为视频是VGA信号，而音频信号不是，所以VGA不能传输音频，只能传输视频。相信这就是为什么这几年极度的需求创新转换器的原因。VGA不支持音频传输也是给很多消费者带来烦恼，这最好的办法其实就是购买一款转换器，VGA转HDMI或者HDMI转VGA，达到视频传输的同时还支持音频信号的输出，一举两得。但是不要只想着转换器的输入与输出成问题，同时想想音频输出口，3.5mm是音频输出信号的重要连接线。购买时可以考虑想转换器有没有带3.5mm的音频输出口，然后另外购买一条音频线。
　　3、 VGA接口是一种D型接口，上面共有15针孔，分成三排，每排五个。 其中比较重要的是3根RGB彩色分量信号和2根扫描同步信号HSYNC和VSYNC针。其引脚编号图如下图所示：
　　

其中每个管脚的详细定义如下表所示

VGA接口时序详解

VGA 显示器扫描方式从屏幕左上角一点开始，从左向右逐点扫描，每扫描完一行,电子束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，用行同步信号进行同步；当扫描完所有的行，形成一帧，用场同步信号进行场同步，并使扫描回到屏幕左上方，同时进行场消隐,开始下一帧。完成一行扫描的时间称为水平扫描时间，其倒数称为行频率；完成一帧（整屏）扫描的时间称为垂直扫描时间，其倒数称为场频率，即屏幕的刷新频率，常见的有 60Hz，75Hz 等等，但标准的 VGA 显示的场频 60Hz。其扫描示意图如下图所示

在对VGA扫描方式有一个直观的感受以后接下来在看一看VGA接口的详细时序与各个参数的定义。VGA的详细时序如下图所示：

总的来说，VGA的时序主要包括行时序与场时序两个部分。

其中行时序主要包括：行同步(Hor Sync) 、行消隐(Hor Back Porch) 、行视频有效(Hor Active Video)和行前肩(Hor Front Porch)这四个参数，行时序的时序图如下图所示
　　
而场时序主要包括：场同步(Ver Sync) 、场消隐(Ver Back Porch) 、场视频有效(Ver Active Video)和场前肩(Ver Front Porch)这四个参数，场时序的时序图如下图所示

需要注意的有三点：

1、行时序是以”像素”为单位的， 场时序是以”行”为单位的。

2、VGA 工业标准显示模式要求：行同步，场同步都为负极性，即同步脉冲要求是负脉冲。

3、VGA 行时序对行同步时间、 消隐时间、 行视频有效时间和行前肩时间有特定的规范， 场时序也是如此。 常用VGA 分辨率时序参数如下表所示
　　
　其中:

Pixel Clock = (Screen Refresh Frequency)(Hor Active Video + Hor Front Porch + Hor Synv Pulse + Hor Back Porch) (Ver Active Video + Ver Front Porch + Ver Synv Pulse + Ver Back Porch)

以640x480,60Hz这种分辨率格式来说，25.175MHz = 25175000Hz = 60*(640 + 16 + 96 + 48)*(480 + 11 + 2 + 31) = 60 * 800 * 525

最后

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