TVGA彩色视频模式论文

摘要本文首先分析了TVGA的结构和其显示原理，然后进一步阐述了其256彩色模式下的存储模式，并给出了的实用编程技术，还附了一个在TVGA显示器上显示256色图像的源程序。

关键词DAC彩色表

增强型视频图形阵列TVGA自从Trident公司开发出来，现在以成为IBM和其他兼容机上普遍适用的图形显示器。TVGA提供与VGA寄存器级兼容能力，并增强了几种显示模式，特别是它能很方便的显示256种颜色，为我们提供了丰富多彩的照片式图像显示。为了让读者能对TVGA的256色模式有一个清楚而全面的认识，文章将从结构显示原理以及存储模式等方面来介绍，最后并给出TVGA256色模式下的编程技术。

一、TVGA视频模式

TVGA提供了与VGA寄存器级兼容能力，而且大大增强了图形、文本模式，支持256K×4DRAM、等离子体显示控制，它可以模拟VGA、EGA、CGA、MDA和256色图形方式，有640×400、640×480、800×600和1024×768四种模式。

TVGA除拥有VGA标准图形模式外，还有扩展VGA模式。在配置512K视频缓冲区(DRAM)的系统中，256色的分辨率可达到800×600；若配置1MBDRAM，还可以达到1024×768更高的分辨率。

表1给出TVGA扩展图形模式的说明。

@@T5S10600.GIF;表1@@

由表1可知TVGA提供4种256色扩充模式:5CH(640×400)、5DH(640×480)、5EH(800×600)和62H(1024×768)。在此后的文中，所谈及的TVGA256色的视频模式就是上述四种模式。

二、TVGA结构

TVGA主要由:定序器、CRT控制器、图形控制器、属性控制器、DAC支持逻辑、主总线接口及显示寄存器接口等7部分组成，它们之间的逻辑关系如图1所示。

@@T5S10601.GIF;图1@@

1.定序器

定序器为DRAM接口提供基本的存储器时序，为CRT提供字符时钟，并执行某些存储器地址解码。它通过5个可以读写的寄存器进行控制。它们有两个I/O地址(3C4和3C5)。3C4是序号寄存器，用于选择工作寄存。数据输出到I/O地址为3C5的寄存器。

2.CRT控制器

CRT控制器通过产生显示器光栅的同步信号等来控制显示器，它也可以定义屏幕上显示数据的格式。

3.图形控制器

图形控制器位于存储器与系统处理器之间的数据通道中。在缺省状态下，图形控制器是透明的:数据在处理器之间直接进行逻辑操作，为图形算法提

供硬件支持。同样，图形控制器有两个I/O地址:3CE和3CF，前者是序号寄存器，用于选择图形控制器各工作寄存器来驱动TVGA模拟显示器

4.属性控制寄存器

属性控制寄存器把图形控制器接收的数据格式化后进行视频显示。它操作调色板、屏幕边界(或过扫描区)和背景色彩。光标闪烁、下划线和显示逻辑地址也由它控制。在图形模式下，属性控制器把内存中的数据转化成彩色查找表的地址，并由视频DAC转换成模拟电平来驱动TVGA模拟显示器。

5.数模转换器(DAC)

数模转换器，是TVGA系统中的可编程控制设备。它把TVGA产生的二进制彩色信息转换成可由监视器显示的信号，DAC含有256个颜色数据寄存器，每个含有可显示的每种颜色。每个数据寄存器保存18位彩色信息，红绿蓝各占6位。这些基色位控制三色模拟显示的驱动。TVGA256模式时，显示缓冲区的每一项由18位组成，分成三部分，各6位，分别代表红绿蓝的值。查找表中每一项是可以设置的，因此可有256k种颜色可以设置，由于查找表最多只有256色，所以同时显示的颜色只有256种。显示缓冲区、视频DAC和彩色查找表、显示屏的关系可用图2来表示。

@@T5S10602.GIF;图2@@

用于访问视频DAC的寄存器有5个，见表2。

@@T5S10603.GIF;表2@@

选择查找表2中256个内部色彩寄存器，另有两个独立的寄存器，读序号寄存器仅用于读DAC颜色查找表，写序号寄存器仅用于写DAC颜色表。彩色寄存器宽18位，把8位序号写入3C8写序号寄存器，然后写6位数到数据寄存器(3C9)，那么8位序号彩色寄存器的3个分量就得到修改。每写3个字节，3C8写寄存器自动加一，因此不必重复设置序号便可给一组寄存器赋值。同样，向读寄存器(3C7)写入8位序号，然后从3C9中读3个6位值，便可得到该序号彩色寄存器值。每读3个字节，序号寄存器就自动加一，因此不必设置序号就可读出一组彩色寄存

器值。

读DAC状态寄存器(3C7)可以知道彩色查找表当前是读还是写。D0，D1位上的00值表示处于读模式，01值表示处于写模式。

三、TVGA256视频模式的存储模式

TVGA256图形模式，包括模式5C、5D、5E和62等。在这几种模式中，彩色查找表(调色板)的设置都是通过对端口3C7、3C8、3C9的读写达到重置彩色查找表的目的。这几种显示模式缓冲区的起始地址都是A0000，而所需缓存容量都大于TVGA基本的64KB，因此TVGA在控制卡上增加了一部缓存，它是通过3C4，3C5来存取。

1.TVGA存储映射方式

显示存储器DRAM在系统主存储空间的映射方式有两种，也就是两种页模式(PAGEMODE)，第一种允许CPU访问DRAM的地址范围为A0000—BFFFF，即128K模式；另一种地址范围为A0000—AFFFF，即64K模式。前一种模式，在使用位平面存储方式下，一次可以访问128K的位平面；而后一种模式则需要另外一个I/O端口位来选择读出的是哪一个64K。TVGA的视频BIOS缺省置为64K模式。可根据需要选择页模式，页模式由图形控制器中的辅助寄存器控制。图形控制器有I/O地址3CE和3CF，3CE为索引端口地址，3CF为数据端口地址。而辅助寄存器则为3CE的第6号索引寄存器。该寄存器中存放着可修改的单字节数据，各位意义如下:

4，5，6，7位:保留:

2，3位:DRAM在主存储区内的地址范围

00—A0000～BFFFF(128K)

01—A0000～AFFFF(64K)

10—B0000～B7FFF(32K)

11—B8FFF～BFFFF(32K)

1位:置为0；

0位:若为0，表文本方式；若为1，表图形方式。

在64K页模式下，由于一幅640×480的256色图象至少需要240K缓存，这大大的超过了64K页模式下的缓存，因此TVGA在VGA64K基础上，利用定序器控制器的地址寄存器(索引号为0EH)来分别控制数据传送到不同的几个64KB缓存中。定序器控制器的索引端口地址为3C4，数据端口地址为3C5。而地址寄存器则为0E号索引，存放

着单字节数据，各位意义如下:

4，5，6，7位:保留；

2，3位:0到3号存储块选择；

1位:页选择:读DRAM时，若为1，表读第一页；

若为0，表读第零页；特别注意，写DRAM时，

若为1，表写第零页；若为0，表写第一页；

0位:段选择。

2.TVGA像素寻址

图形显示模式下TVGA使用自然坐标系对其存储器进行寻址，各像素根据坐标在屏幕上定位，原点位于屏幕左上角，坐标最大点(Xmax,Ymax)位于右下角。

屏幕像素地址为20位(不包括0XA0000基地址)，格式为:

16，17，18，19位:意义同定序器控制器的地址寄存器的4，5，6，7位；

0..15位:表段内偏移地址。

四、TVGA编程技术

在TVGA256色视频模式下，主要用于显示高质量照片式点阵式图像。原图像可以从彩色图像扫描仪中或电视摄像机中获得，只要把原图像格式转换成TVGA的256彩色显示格式，就可以直接把图像送TVGA显示存储器。本节所有例程都是用TURBOC语言写成，并都在微机上调试通过。

1.模式设置

用BIOS中的INT10H可完成模式设置，下面只讨论256色图形模式的设定。在每次模式设置前，还要设置缓冲区的存储模式。

(1)缓冲区存储模式设置

①128K模式

voidmode128K()

{unsignedchari;

outp(0x3ce,0x06);

i=0x01;

i=(i&0x0f);

outp(0x3cf,i);

}

②64K模式

voidmode64K()

{unsignedchari;

outp(0x3ce,0x06);

i=0x05;

i=(i&0x0f);

outp(0x3cf,i);

(2)图形显示模式设置

set-mode(intmode)

{unionREGSin,out;

in.h.al=(unsignedchar)mode;

in.h.ah=0;

int86(0x10,&in,&out);

}

2.画点程序和读点程序

不妨设当前模式下的横向和纵向的最大分辨率maxx,maxy已知。

putpixel(intx,inty,unsignedcharcolor)

{longaddress,offset;

unsignedcharsegnumber;

charfar*p;

address=y*maxx+x;

offset=(address&0x0000ffff);

segnumber=(address&0x000f0000;)

outp(0x3c4,0x0e);

in.h.al=segnumber;

in.h.al=(in.h.al&0x0f)^0x02;

outp(0x3c5,in.h.al);

p=(charfar*)0xA0000000;

*(offset+p)=color;

}

getpixel(intx,inty,unsignedcharcolor)

{longaddress,offset;

unsignedcharsegnumber;

charfar*p;

address=y*maxx+x;

offset=(address&0x0000ffff);

segnumber=(address&0x000f0000);

outp(0x3c4,0x0e);

outp(0x3c5,segnumber);

p=(charfar*)0xA0000000;

color=*(offset+p);

}

.调色板的读写

对于TVGA256色视频模式，BIOS中常用的是置调色板寄存器10H，其中改写和读取DAC彩色寄

存器的功能如下。

①设置单个DAC彩色寄存器值

输入参数:AH=10H,AL=10H

BX=DAC寄存器号(0～255)

DH=红色分量值(6位)

CH=绿色分量值(6位)

CL=蓝色分量值(6位)

返回值:无

②设置DAC彩色寄存器组

输入参数:AH=10H，AL=12H

BX=寄存器组起始号(0～255)

CX=寄存器数目(1～256)

ES:DX=彩色表地址(每个彩色寄存器对应3个字节)

返回值:无

③读单个DAC彩色寄存器值

输入参数:AH=10H，AL=15H

BX=DAC寄存器号(0～255)

返回值:DH=红色分量值

CH=绿色分量值

CL=蓝色分量值

④读DAC彩色寄存器组

输入参数:AH=10H，AL=17H

BX=寄存器组起始号(0～255)

CX=寄存器组数目(1～256)

ES:DX=读取数据的存放地址

返回值:彩色寄存器的彩色值(每个寄存器3个字节)

为了讨论方便，先给出以下公共变量:

unionREGSin,out;

structSREGSsregs;

unignedcharcolor-table［256］［3］;

于是就可以编写出相应的程序。

①单个DAC寄存器写函数

voidwriteDAC(intregnumber,unsignedcharr,unsignedcharg,

unsignedcharb)

{in.x.ax=0x1010;

in.x.bx=regnumber;

in.h.dh=r;

in.h.ch=g;

in.h.cl=b;

int86(0x10,&in,&out);

}

②单个DAC寄存器读函数

voidreadDAC(intregnumber,unsignedcharr,unsignedcharg,

unsignedcharb)

{in.x.ax=0x1015;

in.x.bx=regnumber;

int86(0x10,&in,&out);

out.h.dh=r;

out.h.ch=g;

out.h.cl=b;

}

③写DAC寄存器组函数

voidwriteDACS(intregnumber,intregcount,unsignedcha

r

*color-tableb)

{in.x.ax=0x1012;

in.x.bx=regnumber;

in.x.cx=regcount;

sregs.es=FP-SEG(color-table);

sregs.dx=FP-OFF(color-table);

int86x(0x10,&in,&out,&sregs);

}

④读DAC寄存器组函数

voidreadDACS(intregnumber,intregcount,unsignedchar

*color-table)

{in.x.ax=0x1017;

in.x.bx=regnumber;

in.x.cx=regcount;

sregs.es=FP-SEG(color-table);

sregs.dx=FP-OFF(color-table);

int86x(0x10,&in,&out,&sregs);

}

除了BIOS方式之外，访问调色板还可用寄存器访问方式。这里用到3个寄存器I/O地址寄存器

3C7彩色查找表读操作索引号

3C8彩色查找表写操作索引号

3C9彩色查找表数据寄存器

①获取当前调色板数据

voidreadcolors(unsignedcharcolor-table［256］［3］)

{inti,j;

for(i=0;i<256;i++)

{outp(0x3c7,i);

for(j=0;j<3;j++)

color-table［i］［j］=(unsignedchar)inp(0x3c9);

}

}

②重新设置调色板

voidwritecolors(unsignedcharcolor-table［256］［3］)

{inti,j;

outp(0x3c8,0);

for(i=0;i<256;i++)

for(j=0;j<3;j++)

outp(0x3c9,color-table［i］［j］>>2);

}

③读取单个DAC数据

readcolor(unsignedcharcolornum,unsignedr,unsignedc

ha

rg,unsignedcharb);

{outp(0x3c7,colornum);

r=inp(0x3c9);

g=inp(0x3c9);

b=inp(0x3c9);

}

④改写单个DAC数据

writecolor(unsignedcharcolornum,unsignedr,unsigned

ch

arg,unsignedcharb);

{outp(0x3c8,colornum);

outp(0x3c9,r);

outp(0x3c9,g);

outp(0x3c9,b);

}

最后需指出，TVGA256色视频模式是TVGA中最引人注目的模式，根据VGA的标准，可选择多达256K种颜色，但一个显示页同时可显示的颜色最多只有256色，对于模式62H，系统需配置1MBDRAM，而一般个人计算机上的TVGA显示卡只有512KBDRAM，因而一般不能实现62H模式所提供的1024*768这种高分辨率。所以，用户在使用TVGA256色视频模式时，最好使用5DH模式，即分辨率为640*480的256色模式。为了让读者能尽快熟悉TVGA256色的编程技术，笔者特给出一个在5DH模式下显示256彩色TIFF图像格式文件的程序，程序用C语言写成，并在TURBOC2.0下编译，运行通过。程序中的TIFF文件的读取涉及到图像格式文件的知识，这里不再赘言。

附:源程序showtif.c

#include<dos.h>

#include<stdio.h>

#include<alloc.h>

unsignedcharbuff［640］,pal-buf［3*512］,pal-buff［256］［3］;

structHEAD

{

unsignedintbo;

unsignedintver;

unsignedlongnext;

}head;/*定义TIFF格式文件头*/

structDIR

{

unsignedinttga;

unsignedinttype;

unsignedlonglen;

unsignedlongval;

}dir［20］;/*定义TIFF格式文件目录项*/

main(intargc,char*argv［］)

{

unionREGSin,out;

unsignedcharcur-mode,cur-page;

in.h.ah=15;

int86(0x10,&in,&out);

cur-mode=out.h.al;

cur-page=out.h.bh;/*存储当前显示模式*/

show(argv［1］,atoi(argv［2］,atoi(argv［3］));

in.h.ah=0;

in.h.al=cur-mode;

in.h.bl=cur-page;

int86(0x10,&in,&out);/*恢复成原显示模式*/

}

show(char*filename,intx,inty)

{

unionREGSin,out;

FILE*pcx;

unsignedintlongcc=0,dd,star,palptr;

registerintm,j;

unsignedintnd,bitcount,with,hight,d;

inti,k=-1;

unsignedcharch,mode,seg-num=0;

charfar*pvdieo=(charfar*)0xa0000000;

if((pcx=fopen(filename,"rb+"))==NULL)

{printf("openfileerror!");exit(0);}

fread(&head,8,1,pcx);

fseek(pcx,head,next,SEEK-SET);

fread(&nd,2,1,pcx);

fread(dir,12*nd,1,pcx);

for(i=0;i<nd;i++)

switch(dir［i］.tga)

{

case0x100:with=dir［i］.val;break;

case0x101:hight=dir［i］.val;break;

case0x102:bitcount=dir［i］.val;break;

case0x111:star=dir［i］.val;break;

case0x140:palptr=dir［i］.val;break;

default:continue;

}

/*

star=图像数据首地址with=图像宽度

hight=图像高度bitcount=图像像素位数

palptr=调色板首地址

*/

in.h.ah=0;

in.h.al=0x5d;

int86(0x10,&in,&out);

/*设置当前显示模式为5DH*/

fseek(pck,palptr,SEEK-SET);

fread(pal-buf,512*3,1,pcx);

/*读取调色板数据*/

outp(0x3c8,0);

for(j=0;j<256;j++)

for(i=0;i<3;i++)

outp(0x3c9,pal-buf［i*512+2*j+1］>>2);

/*设置当前调色板*/

x=x%640;

y=y%480;

cc=(long)y*(long)640+(long)x;

while(cc>=65535){cc=cc-65535;seg-num++;}

if(seg-num==0){if(x<=254)k=-x-1;elsek=640-x-1;}

if(seg-num==1){if(x<=510)k=254-x;elsek=640-x+254;}

if(seg-num==2){if(x<=126)k=510-x;elsek=640-x+510;}

if(seg-num==3){if(x<=382)k=126-x;elsek=640-x+126;}

if(seg-num==4){if(x<=638)k=638-x;elsek=640-x+382;}

pvdieo+=cc;

outp(0x3c4,0x0e);

in.h.al=seg-num++;

in.h.al=(in.h.al&0x0f)^0x02;

outp(0x3c5,in.h.al);

/*设置当前的存储模式*/

fseek(pcx,star,SEEK-SET);

for(j=0;j<hight;j++)

{

fread(buff,1,with,pcx);

/*逐行读出像素数据*/

if((cc+640)<65536)

{

for(m=0;m<with;m++)

*pvdieo++=buff［m］;

pvdieo+=640-with;

cc+=640;

}

else

{

k=(k+256)%640;

if(k<with)

{

for(m=0;m<=k;m++)

*pvdieo++=buff［m］;

}

else

{

for(m=0;m<with;m++)

*pvdieo++=buff［m］;

pvdieo+=k-with;

}

outp(0x3c4,0x0e);

in.h.al=seg-num++;

in.h.al=(in.h.al&0x0f)^0x02;

outp(0x3c5,in.h.al);

pvdieo=(charfar*)0xa0000000;

if(k<with)

{

for(i=m;i<with;i++)

*pvdieo++=buff［i］;

pvdieo+=640-with;

co=640-k;

}

else

{

pvdieo+=639-k;

co=640-k;

}

}

}

fclose(pcx);

getch();