以下內容來自正點原子的FPGA開發指南，覺得講的不錯，就搬了過來。
一、VGA簡介
VGA的全稱是Video Graphics Array，即視頻圖形陣列，是一個使用模擬信號進行視頻傳輸的標准。早期的CRT顯示器由於設計制造上的原因，只能接收模擬信號輸入，因此計算機內部的顯卡負責進行數模轉換，而VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口。如今液晶顯示器雖然可以直接接收數字信號，但是為了兼容顯卡上的VGA接口，也大都支持VGA標准。
VGA接口定義及各引腳功能說明如圖 18.1.2所示，我們一般只用到其中的1（RED）、2 （GREEN）、3（BLUE）、13（HSYNC）、14(VSYNC)信號。引腳1、2、3分別輸出紅、綠、藍三原色模擬信號，電壓變化范圍為 0~0.714V，0V代表無色，0.714V 代表滿色；引腳13、14輸出TTL電平標准的行/場同步信號。
在VGA視頻傳輸標准中，視頻圖像被分解為紅、綠、藍三原色信號，經過數模轉換之后，在行同步（HSYNC）和場同步（VSYNC）信號的同步下分別在三個獨立通道傳輸。VGA在傳輸過程中的同步時序分為行時序和場時序，如圖 18.1.3、圖 18.1.4所示。
從上面兩幅圖中我們可以看到VGA傳輸過程中的行同步時序和場同步時序非常類似，一行 或一場（又稱一幀）數據都分為四個部分：低電平同步脈沖、顯示后沿、有效數據段以及顯示前沿。
行同步信號HSYNC在一個行掃描周期中完成一行圖像的顯示，其中在a段維持一段時間的低電平用於數據同步，其余時間拉高；在有效數據期間（c段），紅綠藍三原色數據通道上輸出一行圖像信號，其余時間數據無效。
與之類似，場同步信號在在一個場掃描周期中完成一幀圖像的顯示，不同的是行掃描周期的基本單位是像素點時鍾，即完成一個像素點顯示所需要的時間；而場掃描周期的基本單位是完成一行圖像顯示所需要的時間。
早期的VGA特指分辨率為640X480的顯示模式，后來根據分辨率的不同，VGA又分為VGA（640x480）、SVGA（800x600）、XGA（1024x768）、SXGA（1280x1024）等。不同分辨率的VGA顯示時序是類似的，僅存在參數上的差異，如圖 18.1.5所示。
需要注意的是，即便分辨率相同，刷新速率（每秒鍾圖像更新次數）不一樣時，對應的VGA像素時鍾及時序參數也存在差異。例如，顯示模式 “640480@75”刷新速率為75hz，與相同分辨率下刷新速率為60hz的“640480@60”模式相比，像素時鍾更快，其他時序參數也不盡相同。
二、FPGA上VGA接口部分的原理圖
以正點原子的開拓者開發板為例
這部分的原理圖很關鍵，因為我們並不是在代碼中直接將圖像數據轉換成RGB三路模擬信號，而是由開發板上的轉換電路實現的。我們在代碼中要做的，就是獲取正確的RGB565格式的數據，然后由轉換電路轉換成RGB三路模擬信號輸出給顯示器。
從上圖中可以看到，FPGA管腳輸出的顏色數據位寬為16bit，數據格式為RGB565，即數據高5位表示紅色，中間6位表示綠色，低5位表示藍色。RGB565格式的數據一共可表示65536種顏 色，此外常用的顏色數據格式還有RGB888，數據位寬越大，可以表示的顏色種類就越豐富。
由前面的簡介我們知道，VGA傳輸的是模擬信號，因此需要對FPGA輸出的RGB565顏色數據進行數模轉換。此過程可以通過專用的視頻轉換芯片（如ADV7123）來實現，在這里我們采用另外一種更簡單的方案——利用電阻匹配網絡來實現數字信號到模擬信號的轉換，如圖18.3.1所示。