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×4 DRAM、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1MB DRAM,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、TVGA 256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VGA 64K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TVGA 256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TURBO C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

① 128K模式

void mode128K()

{ unsigned char i;

outp(0x3ce,0x06);

i=0x01;

i=(i

outp(0x3cf,i);

}

② 64K模式

void mode64K()

{ unsigned char i;

outp(0x3ce,0x06);

i=0x05;

i=(i

outp(0x3cf, i);

(2) 图形显示模式设置

set-mode( int mode)

{ union REGS in, out;

in.h.al=(unsigned char) mode;

in.h.ah=0;

int86(0x10, in,

}

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(int x,int y,unsigned char color)

{ long address,offset;

unsigned char segnumber;

char far *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=(char far *) 0xA0000000;

*(offset+p)=color;

}

getpixel(int x,int y,unsigned char color)

{ long address,offset;

unsigned char segnumber;

char far *p;

address=y*maxx+x;

offset=(address 0x0000ffff);

segnumber=(address 0x000f0000);

outp(0x3c4,0x0e);

outp(0x3c5,segnumber);

p=(char far *)0xA0000000;

color=*(offset+p);

}

3.调色板的读写

对于TVGA 256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:

union REGS in, out;

struct SREGS sregs;

unigned char color-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

void writeDAC(int regnumber, unsigned char r, unsigned char g,

unsigned char b)

{ in.x.ax=0x1010;

in.x.bx=regnumber;

in.h.dh=r;

in.h.ch=g;

in.h.cl=b;

int86(0x10, in,

}

② 单个DAC寄存器读函数

void readDAC(int regnumber, unsigned char r, unsigned charg,

unsigned char b)

{ in.x.ax=0x1015;

in.x.bx=regnumber;

int86(0x10, in,

out.h.dh=r;

out.h.ch=g;

out.h.cl=b;

}

③ 写DAC寄存器组函数

void writeDACS(int regnumber, int regcount, unsigned cha

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,

}

④ 读DAC寄存器组函数

void readDACS(int regnumber, int regcount, unsigned char

*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,

}

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

void readcolors(unsigned char color-table[256][3])

{ int i, j;

for (i=0;ii++)

{ outp(0x3c7,i);

for (j=0; j j++)

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

}

}

② 重新设置调色板

void writecolors(unsigned char color-table[256][3])

{ int i, j;

outp(0x3c8,0);

for (i=0; ii++)

for (j=0; j j++)

outp(0x3c9, color-table[i][j]

}

③ 读取单个DAC数据

readcolor(unsigned char colornum, unsigned r, unsigned c

ha

rg,unsigned char b);

{ outp(0x3c7, colornum);

r=inp(0x3c9);

g=inp(0x3c9);

b=inp(0x3c9);

}

④ 改写单个DAC数据

writecolor(unsigned char colornum, unsigned r, unsigned

ch

arg,unsigned char b);

{ outp(0x3c8, colornum);

outp(0x3c9, r);

outp(0x3c9, g);

outp(0x3c9, b);

}

最后需指出,TVGA 256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1MB DRAM,而一般个人计算机上的TVGA显示卡只有512KB DRAM,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TVGA 256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TURBO C2.0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

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

struct HEAD

{

unsigned int bo;

unsigned int ver;

unsigned long next;

} head; /*定义TIFF格式文件头 */

struct DIR

{

unsigned int tga;

unsigned int type;

unsigned long len;

unsigned long val;

} dir[20]; /*定义TIFF格式文件目录项 */

main(int argc,char *argv[])

{

union REGS in, out;

unsigned char cur-mode,cur-page;

in.h.ah=15;

int86(0x10,in,

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, /*恢复成原显示模式 */

}

show(char *filename,int x,int y)

{

union REGS in,out;

FILE *pcx;

unsigned int long cc=0,dd,star,palptr;

register int m, j;

unsigned int nd,bitcount, with, hight, d;

int i,k=-1;

unsigned char ch, mode,seg-num=0;

char far *pvdieo=(char far *)0xa0000000;

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

{printf("open file error !");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; ii++)

switch(dir[i].tga)

{

case 0x100: with=dir[i].val;break;

case 0x101: hight=dir[i].val;break;

case 0x102: bitcount=dir[i].val;break;

case 0x111: star=dir[i].val;break;

case 0x140: 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,

/* 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 j++)

for (i=0; i i++)

outp(0x3c9,pal-buf [i*512+2*j+1]

/* 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; else k=640-x-1;}

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

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

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

if(seg-num==4) { if(x=638) k=638-x; else k=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;jj++)

{

fread(buff,1,with,pcx);

/* 逐行读出像素数据 */

if ((cc+640) 65536)

{

for(m=0; mm++)

*pvdieo++=buff[m];

pvdieo+=640-with;

cc+=640;

}

else

{

k=(k+256)%640;

if (kwith)

{

for(m=0;mm++)

*pvdieo++=buff[m];

}

else

{

for(m=0;mm++)

*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=(char far *)0xa0000000;

if (kwith)

{

for(i=m; i i++)

*pvdieo++=buff[i];

pvdieo+=640-with;

co=640-k;

}

else

{

pvdieo+=639-k;

co=640-k;

}

}

}

fclose(pcx);

getch();

}