TVGA彩色视频模式
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 & 0x0f);
outp(0x3cf,i);
}
② 64K模式
void mode64K()
{ unsigned char i;
outp(0x3ce,0x06);
i=0x05;
i=(i & 0x0f);
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, &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(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);
}
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, &out);
}
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);
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, &sregs);
}
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, &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
void readcolors(unsigned char color-table［256］［3］)
{ int i, j;
for (i=0;i<256;i++)
{ outp(0x3c7,i);
for (j=0; j<3; 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; 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(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, &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,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; i<nd;i++)
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,&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; 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;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=(char far *)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();
}
