人机交互设备接口课件.ppt

1、一、显示器文本方式I/O 显示器的文本方式（TEXT MODE）对于所有类型的显示器（MDA、CGA、EGA、VGA、Super VGA等）的操作方法和显示原理都基本相同。在文本方式下，显示器的屏幕一般被分成8025（80列，25行）的网格，所有的字符就在这2000个（8025）的网格上显示，屏幕上显示的每个字符都在显示缓冲区（VRAM）中对应一个存储单元，即屏幕的存储器映象。8.2 CRT显示器接口 显示器是计算机系统的基本设备，主要用于程序输入、程序调试、信息显示、结果显示等。（如：MDA单显示器、低分辩率的CGA、EGA等）当前流行的分辨率可达1024768、12801042等的高分辨率

2、Super VGA显示器.1.字符显示原理 显示字符的方法以点阵为基础。这种方式将字符分解成m n个点阵组成阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照点阵的0和1控制扫描电子束开关，在屏幕中形成字符。字符点阵的多少取决于字符显示质量和字符块大小，在PC机中字符窗口为914点阵，字符为7 9点阵。在PC机中，整个屏幕的字符共占用4000字节的视频存储器空间（B800：0000H-B800：0F9FH），彩色文本显示的视频缓冲区首地址为B800：0H，单色文本为B000：000H。在彩色文本方式下，显示文本的视频缓冲区首地址为B800

3、：000H，每个字符占用两个存储器单元，其中第一单元为显示字符的ASCII码，第二个单元为该显示字符的属性。移位寄存器S L视频信号字符发生器ROMVRAMRA3RA0ASCII码OSCI/9I/（80+18）I/（9+5）I/（25+1）点振荡器（16.257MHz）点计数器水平地址计数器加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐光栅地址计数器 垂直地址计数器水平同步电路垂直同步电路水平同步信号垂直同步信号CPU 控制字符时钟定时控制电路VRAM与显示屏的对应关系2.字符属性 显示器上的每个字符在视频缓冲区（VRAM）由2个字节表示，第一个字节是显示字符的ASCII码，而第二个字节是该显示字符的属性。

4、字符的属性确定了该显示字符的特性，如显示字符的颜色、背景颜色、闪烁等，在彩色文本方式下，字符的属性定义如图所示。其中：1）BI=1：表示该显示的字符闪烁；2）D6D4：表示该显示字符的背景颜色RGB；3）D3D0：表示该显示字符的前景颜色RGB；BIRed Green BlueIRed Green Blue闪烁位背景颜色背景颜色D7D6D5D4D3D2D1D0彩色文本方式字符属性 如把8025模式的整个屏幕全部刷成字符A，属性为红色前景、蓝色背景、显示字条款闪烁的程序段为：MOV AX，0B800H ；彩色文本方式VRAM首址MOV ES，AXMOV DI，0MOV CX，2000MOV AH

5、，10010100B ；显示属性：闪烁，蓝色背景，红色前景REP STOSW ；AXVRAM单元中，相当于显示到屏幕上 在上述程序中，如果把字符属性改为08（黑色背景，灰白色前景，不闪烁），同时把显示的字符A改为20H（空格），上述程序则是一个清屏程序。在彩色文本方式下，视频缓冲区（VRAM）的首地址为B800：0H，屏幕上显示的字符依次与B800：0H后的存储器单元相应，因此，直接写屏就是把需显示的字符及属性直接写入VRAM中，就达到了彩色文本显示的目的。在彩色文本直接写屏中，显示位置在视频缓冲区VRAM的偏移地址可由公式来进行计算：VRAM偏移地址=80 行坐标+列坐标 屏幕字符的显示通常

6、使用中断（如INT 10H、INT 21H等）来进行，中断字符显示方式速度较慢，但通用性和兼容性好。In early 2001,.and researchCorporation completed Another year of80 x25 CRTVRAM0行1行i 行B800:00B800:A7Hf2行7列直接写屏的子程序如下：WRITE_SCREEN PROC NEAR PUSH ES PUSH DI SHL DX，1 SHL DX，1SHL DX，1SHL DX，1 ；行坐标16MOV DI，DXSHL DX，1SHL DX，1 ；行坐标 64ADD DI，DX ；行坐标（64+16）A

7、DD DI，CX ；视频缓冲区偏移=行 80+列MOV DX，0B800H ；VRAM首地址MOV ES，AX STOSW ；字符和属性 VRAMPOP DIPOP ESRETWRITE-SCREEN ENDP二、显示器图形接口 显示器的图形方式就是利用显示器的像点（Pixel）来构成图形、图像、各种显示适配器有不同的显示模式和分辨率，在下表中主要列出了标准的显示适配器的各种显示模式的图形分辨率、颜色数和视频缓冲区地址。各种显示适配器（显示卡）都是向下包含的，如TVGA显示适配器包含VGA以下的所有显示适配器的各种显示模式。显示类型模式号 显示分辨率VRAM首地址MDA07720 350（2C

8、）B000：0HCGA0406320 200（4C）640 200（2C）B800：0H B800：0HEGA0D0E0F10320 200（16C）640 200（16C）640 350（4C）640 350（16C）A000：0H A000：0H A000：0H A000：0HVGA111213640 480（2C）640 480（16C）320 200（256C）A000：0H A000：0H A000：0HTVGA5B5C5D5E5F62800 600（16C）640 400（256C）640 480（256C）800600（256C）1024 768（16C）1024 768（256

9、C）A000：0H A000：0H A000：0H A000：0H A000：0H A000：0H显示器各种图形模式下的分辨率 MDA、CGA、EGA都是数字式的显示适配器，这类显示器由于颜色数较少，VGA、Super VGA均是采用RGB三基色分量的模拟显示器，由于计算机送出颜色索引值，通过查找索引寄存器取得DAC表中的RGB分量亮度值，再由DAC（数/模转 换器）输出RGB的模拟信号供显示器显示。采用RGB模拟信号的显示器的颜色数多，颜色过渡平滑，色彩鲜艳，更接近自然颜色。1.VGA图形显示原理 VGA（Video Graphics Array）显示适配器是采用RGBA模拟显示的接口卡，V

10、GA 显示适配器的视频存储器VRAM与显示器屏幕上的像点有两种映射方式：彩色位面法和压缩像素法。（1）彩色位面法 从EGA（Enhance Graphics Adapter-增强型图形适配器）适配器开始首先采用了彩色位面显示方式，所谓彩色位面 就是把视频缓冲区VRAM按照一定的大小（与显示模式有关，不同的显示模式一页的大小也不同）划分为几个独立的位面（页），每个页面被用来控制一种颜色分量（RGB），每个显示像至少在页面中占一位。如图8.7所示。3210IRGBVGA16色显示模式.101000000100图8.7 VGA 显示器VRAM与显示屏映射关系 在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16

11、色模式。图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面。屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定。在12H（64048016C）模式下，一页的大小为640/8480=38400B，因此一屏图形或图像共占VRAM 空间为384004=153600字节。VRAM与物理显示屏的对应关系（省去了颜色索引和DAC处理）如图8.7所示。一个彩色位面上的一个字节对应屏幕上的8个像点（Pixel),在缺省调色板一个位面实际上代表某一基色(RGB)，因此4个位面共可以表示16种颜色。一般来说，由03位面合成的值是一个颜色索引值，而不是真正显示器所显示的颜色值，真正显示的颜色必须通过索引寄存器查到，再通过DAC表产生

12、，如图8.8所示。0111 颜色索引寄存器 001001 模 块 寄存器 颜色选择寄存器D0D1D2D3D4D5D6D7Red000000Green000000Blue000000063 D/A D/A D/A到模拟显示器DAC转换表VRAM01110715图8.8 VGA位面法VRAM内存映像 下面是采用直接写点的640 480（16色）子程序，在应用程序中可以直接调用 入口参数：AX=行坐标；BX=列坐标；CH=颜色值VGA-COLOR16 PROC NEARMOV DX，0A000H ；视频缓冲区首地址MOV ES，DX MOV DX，80 ；一行字节数MUL DX ；行 80MOV D

13、I，AXMOV AX，BXMOV CL，3SHR AX，3 ；列/8ADD DI，AX ；VRAM偏移=行 80+列/8；分离字处理MOV CL，BLAND CL，7XOR CL，7MOV BL，80HSHL BL，CL ；BL=图形点分离字；寄存器设置MOV DX，3C4H ；定序器MOV AL，2OUT DX，AL ；选映射模式寄存器INC DXMOV AL，OFH ；开放4个彩色位面OUT DX，AL MOV DX，3CEH ；图形控制器端口MOV AL，5 ；5号：写模式寄存器OUT DX，ALINC DXMOV AL，2 ；设置写模式2：锁存写点OUT DX，ALDEC DXMOV

14、AL，8 ；选择8号：分离字寄存器OUT DX，ALINC DXMOV AL，BLOUT DX，AL ；写入分离字MOV AL，ES：DI ；读出数据MOV ES：DI，CH ；写入新的颜色数据RET ；返回（2）压缩像素法 在压缩像素法中，VRAM中的一个字节对应屏幕上的一个像点（Pixel），由于一个字节取值0-255，所以屏幕上的点就有256种颜色的变化（256色）。VRAM与屏幕的映射关系如图8.9所示。为了与彩色位面法和真彩色的彩色位面相对应，在习惯上把256色的显示方式也称为8位的彩色位面，相对应256色下生成的图像、图形文件称为8位面的图像或图形。A000:00000100101

15、010100111 111010010001 0002VGA256色显示模式.VRAM.图8.9 VGA压缩像素法VRAM内存映象 在压缩像素法中，VRAM的一个字节的内容直接通过DAC表查出对应的屏幕显示颜色值，通过RGB三基色的D/A转换器显示到屏幕上。压缩像素法与彩色位面法一样，在不同的分辨率模式下，其一屏图形或图你所占的VRAM的大小也不相同，如模式为13H（320 200 256C）时，一屏图像大小为64000字节，为5DH（640 480 256C）时，一屏图像的大小需256KB的VRAM空间。VGA_COLOR256 PROC NEARMOV DX，0A000H ；视频缓冲区首地

16、址 MOV ES，DXMOV DX，320 ；一行字节数MUL DX ；行数 一行字节数 ADD AX，BX ；VRAM偏移=行数一行字节数+列MOV DI，AXMOV ES：DI，CH RET ；返回2.DAC数模转换器 数模转换器（DAC）是VGA和VGA图形适配器所特有寄存器组。DAC能将数字信号转换为模拟信号，以驱动VGA或SuperVGA的RGB模拟显示器。由于模拟信号可以连续变化，因此显示器显示的色彩变化可以非常平滑，适合人的视觉感受。DAC数模转换器由3个视频数模转换寄存器（RGB）和DAC电路组成，它们分别控制红（R）、绿（G）、蓝（B）原色亮度值（RGB）。每个寄存器为6位，

17、其亮度值（色饱和度）范围为063，3个寄存器一共可以产生64 64 64=266144种颜色。同时DAC还必须从查色表（颜色索引寄存器）中取得颜色编码，以决定屏幕上应显示何种颜色。查色表为8位，所以DAC一次只能从颜色表中转换28=256种颜色。对于假彩色显示适配器（显卡）如：VGA、Super VGA 等，虽然DAC能产生266144种颜色，但同一时刻同屏上只能显示256种颜色。DAC的操作一般可通过I/O端口或BIOS的INT 10H相应功能来进行，常用I/O端口地址如下：3C7H：查色表读索引寄存器 3C8H：查色表写索引寄存器 3C9H：查色表数据寄存器 用BIOS的INT 10H可以方便地对DAC进行操作，主要功能有：AH=10H AL=10H 设置某一颜色的RGB值 AL=12H 设置一组颜色的RGB值 AL=15H 读某一颜色的RGB值 AL=17H 读一组颜色的RGB值