Программирование видеоадаптеров Cga, Ega, Vga

Изначально персональные компьютеры серии IBM PC комплектовались видеоадаптером MDA (Monochrome Display Adapter) с монохромным дисплеем. CGA (Color Graphics Array) стал первым цветным адаптером фирмы IBM. Затем фирма IBM выпустила два, наиболее распространенных в настоящее время, видеоадаптера — EGA (Enhanced Graphics Array) и VGA (Video Graphic Array). Они созданы на другой элементной базе и имеют лучшую, чем у CGA разрешающую способность при большем числе отображаемых цветов.

В последнее время различные фирмы — производители видеоадаптеров, выпустили большое количество плат, превосходящих по своим возможностям VGA. Эти платы, которые можно объединить общим названием Super VGA, не имеют пока единого стандарта.

Архитектура видеоадаптера CGA.

Видеоадаптер построен на основе микросхемы Motorola 6845 или ее аналога. Эта микросхема содержит контроллер электронно-лучевой трубки. Адаптер CGA имеет 16 Кбайт видеопамяти. Видеопамять периодически отображается на экран дисплея, формируя изображение. Процессор может непосредственно обращаться к видеопамяти, которая расположена в его адресном пространстве и начинается с адреса В800:0000.

В некоторых режимах видеопамять разделена на несколько страниц, при этом одна из них является активной и отображается на экран. Вывод информации можно осуществлять как в активную так и в неактивную страницу, а затем переключить страницы.

Текстовый режим CGA.

В текстовых режимах (режимы 1, 2, 3, 4) на экран могут отображаться текстовые символы и символы псевдографики. Для кодировки каждого знакоместа экрана (символа) используется два байта. Первый из них содержит ASCII код символа, а второй — атрибуты символа (цвет символа и цвет фона). Коды символов имеют четные адреса, а их атрибуты — нечетные.

R G B R G B.

7 6 5 4 3 2 1 0.

Цвет символа Интенсивность символа Цвет фона символа Мигание фона символа или интенсивность.

R — красный цвет.

G — зеленый цвет.

B — синий цвет Для программирования в текстовом режиме мы можем непосредственно обращаться к видеопамяти. Поскольку каждому символу на экране в видеопамяти отводится по 2 байта, можно рассчитать смещение первого байта в видеопамяти согласно его положению на экране. В стандартном режиме 80 символов на 25 строк, на каждую строку отводится 80*2 байта и плюс положение символа на строке*2 байта.

Приведем фрагмент программы, которая выводит в середину экрана на синем фоне красную букву, А (код 65).

Из предыдущего рисунка находим байт атрибута.

10 100 В = 16 + 4 = 20.

mem[$b800:160*12+40*2] := 65; - запись в память символа.

mem[$b800:160*12+40*2+1] := 20; - запись атрибута.

Приведем несколько примеров программ, работающих с видеопамятью в текстовом режиме.

{Данная программа выводит на 24 строку мерцающую надпись «Видеоадаптер Super VGA» }.

uses crt;

var i: integer;s:string;

begin clrscr;

s:='Видеоадаптер Super VGA';

for i:=1 to length (s) do.

mem[$b800:160*24+30*2+i*2] := ord (s[i]);

repeat.

for i:=1 to length (s) do.

mem[$b800:160*24+30*2+i*2+1] :=.

random (15)+1+16;delay (1000) ;

until keypressed;

end.

{Программа имитирует программу вирус «Листопад». Все символы экрана начинают сыпаться в нижнюю строку}.

uses crt;

var x, y: integer;s, c, c1:byte;

begin.

for x:=0 to 2000 do.

mem[$b800:x*2]: =random (24)+95;

repeat x:=random (80);y:=random (25);

c1:=32; {код «Пробела» }.

c:=mem[$b800:y*160+x*2];

repeat.

mem[$b800:y*160+x*2]: =c1;

c1:=mem[$b800:(y+1)*160+x*2];

mem[$b800:(y+1)*160+x*2]: =c;

y:=y+1;delay (1000);

until y>24;

until keypressed;

end.

При отображении символа на экране происходит преобразование его из формата ASCII в двумерный массив пикселов. Для этого используется таблица трансляции символов (знакогенератор). У CGA знакогенератор расположен в ПЗУ, что не позволяет программам изменить конфигурацию символа. Поэтому есть большие сложности с «Руссификацией».

Видеопамять в графическом режиме Распределение видеопамяти в графическом режиме отличается от распределения памяти в текстовых режимах. Это вызвано тем, что в графическом режиме необходимо хранить информацию о каждой точке экрана.

Из-за особенности микросхемы Motorola 6845, используемой видеоадаптером CGA, отображение видеопамяти на экране не является непрерывным: первая половина видеопамяти (начальный адрес В800:0000) содержит данные всех нечетных линий экрана, а вторая половина (Начальный адрес В800:2000) содержит данные о всех четных. Каждому пикселу соответствует два бита, что дает возможность изображения 4 цветов. Следующие формулы определяют смещение байта от начала видеопамяти:

Если У — четные, то смещение байта = 50h*(y/2)+(x/4)

Если У — нечетные, то смещение байта = 200р+50h*((y-1)/2)+(x/4)

Номер первого бита = 7-mod (x/4)*2

Архитектура видеоадаптера EGA и VGA.

Видеоадаптеры EGA и VGA условно делятся на шесть логических блоков:

Видеопамять. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея. Как правило она имеет объем 256 Кбайт. Физически память разделена на 4 банка, или цветовых слоя, использующих совместно единое адресное пространство.

Графический контроллер. Посредством его происходит обмен данными между центральным процессором и видеопамятью.

Последовательный преобразователь. Выбирает из памяти один или несколько байт, преобразует их в последовательный поток битов и затем передает их контроллеру атрибутов.

Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах.

Контроллер ЭЛТ. Контроллер генерирует временные синхросигналы, управляющие Электронно Лучевой Трубкой.

Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера.

Текстовый режим При отображении символов на экран происходит преобразование его из ASCII в двумерный массив пикселов, выводимых на экран. Для этого преобразования используется таблица трансляции символов (Знакогенератор). Таблица знакогенератора хранится во втором цветовом слое.

Знакогенератор При установке текстового режима BIOS загружает таблицу знакогенератора из ПЗУ во второй цветовой цветовой слой видеопамяти. Благодаря этому можно легко заменить стандартную таблицу своей собственной.

EGA поддерживает два размера для матрицы символов 8×8 и 8×14. VGA 9×16.

На каждый символ отводится 32 байта.

Основные средства BIOS для работы с видеоадаптерами.

Функция 00h прерывания 10h позволяет задать любой стандартный режим видеоадаптера:

На входа: Ah = 00h.

AL = номер устанавливаемого режима. Если 7 бит =1, то при установке режима видеопамять не очищается.

Функция 01h позволяет изменить вертикальные размеры курсора путем задания верхней и нижней границы.

На входе: Ah = 01h.

Ch = верхняя граница курсора.

• 0 —
• 1 — Верхняя граница курсора
• 2 —
• 3 —
• 4 — 00 — обычный курсор
• 5 01 — невидимый курсор
• 6 10 — мигающий курсор
• 11 — быстро мигающий

CL = Нижняя граница курсора.

Функция 02h задает текущее положение курсора на экране.

На входе: Ah = 02h.

Bh = номер страницы видеопамяти.

Dh = номер строки (0−24).

DL = номер столбца (0−89).

Функция 03h позволяет узнать размер и текущие координаты курсора.

На входе: Ah = 03h.

Bh = номер страницы видеопамяти На выходе: Сh = верхняя граница курсора.

CL = Нижняя граница курсора.

Dh = позиция строки курсора.

DL = позиция столбца курсора.

Функция 05h позволяет изменить активную страницу видеопамяти.

На входе: Ah = 05h.

AL = номер страницы.

Функция 06h позволяет осуществить свертку окна вверх.

На входе: Ah = 06h.

AL = Число прокручиваемых линий, если =0, то окно прокручивается целиком.

Bh = Атрибут для строк, возникающих снизу.

Ch = номер строки верхнего левого угла окна.

CL = номер колонки левого угла окна.

Dh = номер строки нижнего правого угла.

DL = номер колонки правого нижнего угла.

Функция 07h позволяет свернуть окно вниз (Входные параметры аналогичны предыдущей функции).

Функция 08h позволяет прочитать символ из текущей позиции экрана.

На входе: Ah = 08h.

Bh = номер страницы видеопамяти На выходе: AL = ASCII — код символа.

Ah = байт атрибутов символа.

Функция 09h позволяет записать один или несколько символов с заданными атрибутами в текущую позицию курсора.

На входе: Ah = 09h.

AL = ASCII — код символа.

Bh = номер страницы видеопамяти.

BL = атрибут.

Cx = число записываемых символов.

Функция 0Сh позволяет вывести на экран отдельную точку.

На входе: Ah = 0Ch.

AL = номер цвета.

Bh = номер страницы.

Cx = Х — координата.

Dx = Y — координата.

Функция 0Dh позволяет прочитать цвет точки экрана.

На входе: Ah = 0Dh.

AL = номер цвета.

Bh = номер страницы.

Cx = Х — координата.

Dx = Y — координата На выходе: AL = Номер цвета точки.

Функция 0Fh позволяет определить текущий видео режим.

На входе: Ah = 0Dh.

На выходе: Ah = число символов в строке.

AL = номер текущего режима.

Bh = номер страницы Работа со знакогенератором.

Функция 11h прерывания 10h служит для загрузки таблиц знакогенератора.

На входе: Ah = 11h.

AL = 00h, 10h — подфункция загрузки набора символов пользователя.

ES:BP = Адрес таблицы с новым набором символов.

СX = число загружаемых символов.

Dx = смещение в таблице знакогенератора (Равно коду первого заменяемого символа).

BL = номер загружаемой таблицы.

Bh = число байт на символ в таблице (1−32).

Подфункция 04h функции 11h, прерывания INT 10h позволяет загрузить стандартный набор символов VGA.

На входе: Ah = 11h.

AL = 04h, 14h — загрузка набора символов из ПЗУ.

BL = номер загружаемой таблицы.

Подфункция 36h функции 12h позволяет гасить экран дисплея.

На входе: Ah = 12h.

BL = 36h — гашение дисплея.

AL = 0 — включение экрана.

1 — гашение экрана.

Приведем пример перепрограммирования знакогенератора.

В данном примере заглавная буква Х (код 88) заменяется на «Пляшущего человечка». Отныне при выводе на экран Х он будет печататься в виде человечка. Для того, чтобы загрузить стандартный набор символов, надо в данной программе заменить r. AL: = 4, и еще раз выполнить программу.

uses dos;

const a: array[1.14] of byte=(0,0,24,36,24,60,90,151,24,24,36,102,66,129);

var r: registers; i: integer;

begin.

writeln ('X');readln;

r.ah:=$ 11;

r.al:=$ 0;

r.es:=seg (a);

r.bp:=ofs (a);

r.cx:=1;

r.dx:=88;

r.bh:=32;

r.bl:=0;

intr ($ 10,r);

readln.

end.

Некоторые регистры EGA, VGA.

Регистры синхронизатора.

Синхронизатор управляет всеми временными параметрами видеоадаптера, а также разрешает и запрещает доступ к отдельным цветовым слоям. Доступ к регистрам осуществляется через индексный порт с адресом 3C4h и через порт данных с адресом 3С5h.

Регистр с индексом 2 — разрешение записи в цветовой слой.

7 6 5 4 3 2 1 0.

Если бит равен 1, то можно записывать в нулевой цветовой слой.

В первый цветовой слой.

Во второй цветовой слой.

В третий цветовой слой.

Не используется.

Регистр начального адреса видеопамяти, которая будет выводиться в верхний левый угол. В регистр с индексом 0Сh записывается старший байт видеопамяти, в регистр с индексом 0Dh записывается младший байт. Доступ к этим регистрам можно осуществить у VGA в цветном режиме через индексный порт 3D4h и порт данных 3D5h. С помощью этих регистров можно осуществить плавную прокрутку видеопамяти.

Приведем пример программы, которая позволяет записывать информацию в различные цветовые слои. По очереди в различные слои записывается набор из 8 единиц. В результате мы получаем 4 разноцветных отрезка (синий, зеленый, красный и серый).

uses dos;

var.

r:registers;

begin.

r.ah:=0; {Функция задания режима работы VGA}.

r.al:=18; {18-графический режим}.

intr ($ 10,r);{Включение 18 графического режима}.

port[$ 3c4]: =2;{индексный порт открывает доступ}.

{ко 2 регистру}.

port[$ 3c5]: =1;{Разрешается запись в 0 (синий)}.

{цветовой слой}.

mem[$a000:15 000]: =$FF;{рисуем отрезок из 8 точек}.

port[$ 3c4]: =2;{}.

port[$ 3c5]: =2;{Разрешается запись в 1 (зеленый)}.

{цветовой слой}.

mem[$a000:15 001]: =$FF;

port[$ 3c4]: =2;

port[$ 3c5]: =4;{Разрешается запись вo 2 (красный)}.

{цветовой слой}.

mem[$a000:15 002]: =$FF;

port[$ 3c4]: =2;

port[$ 3c5]: =8;{Разрешается запись в 3 (серый)}.

{цветовой слой}.

mem[$a000:15 003]: =$FF;

ReadLn;

r.ah:=0;r.al:=3;intr ($ 10,r);{Переход в 3 текстовый режим работы VGA}.

readln;

end.

{Данная программа позволяет просматривать все страницы видеопамяти}.

uses dos, crt;

var r: registers;i, j, k:integer;c:char;

begin.

for j:=0 to 7 do.

for i:=0 to 1999 do.

mem[$b800:2*i+j*4000]: =65+j;

k:=0;

repeat.

c:=readkey;

if c=#80 then k:=k+1; if k>7 then k:=0;

if c=#72 then k:=k-1; if k<0 then k:=3;

r.ah:=05;r.al:=k;intr ($ 10,r);

until c=#13;

end.

{Данная программа позволяет плавно прокручивать видеопамять}.

uses dos, crt;

var r: registers;i, j, k:integer;c:char;

begin.

for i:=0 to 15 000 do.

mem[$b800:i]: =random (32)+64;

k:=0;

repeat.

c:=readkey;

if c=#80 then k:=k+160;

if c=#72 then k:=k-160;

j:=k mod 256;

i:=k div 256;

port[$ 3d4]: =$c;port[$ 3d5]:=i;

port[$ 3d4]: =$d;port[$ 3d5]:=j;

until c=#13;

end.

Практическое задание № 2.

Тема: Знакомство с видеоадаптером VGA. Видеопамять в текстовом режиме.

Цель работы: Научиться работать с отдельными битами видеопамяти.

Задание:

Используя непосредственное обращение к видеопамяти, в левый верхний угол вывести красную букву «А» на синем фоне.

Составить процедуру CLRSCR, которая очищает экран ЭВМ. Добиться этого путем заполнения видеопамяти нулями (Внимание! Не рекомендуется обнулять атрибуты текста, так как затем выводимый на экран текст будет не видим) Используя непосредственное обращение к видеопамяти, в середину экрана вывести надпись «Super VGA». Заставить переливаться ее разными цветами.

Используя непосредственное обращение к видеопамяти, составить программу, которая выводит на экран цветное окно, от которого отбрасывается тень. Тень прозрачна (сквозь нее проглядывают буквы) Используя непосредственное обращение к видеопамяти, составить программу вывода на экран светового меню.

Применить полученные навыки к созданию текстового редактора с возможностью выделения, копирования, вставки, удаления фрагмента текста.

Практическое задание № 3.

Тема: Знакомство с видеоадаптером VGA. Видеопамять.Цель работы: Научиться работать с отдельными битами видеопамяти. Распределение памяти в графических режимах. Использование средств BIOS для работы с видеоадаптером.

Задание:

Составить процедуру, которая по желанию пользователя переключает видеоадаптер в различные режимы.

Используя непосредственное обращение к видеопамяти, в 4 графическом режиме построить небольшой вертикальный отрезок, построить цветные окружности. Сделать то-же самое в других графических режимах.

Построить вертикальный отрезок и окружность, используя прерывание INT 10h.

4. Напишите процедуры, управления курсором IBM PC:

a) абсолютное позиционирования курсора;

• б) относительное позиционирование курсора;
• в) включения/выключения курсора;
• г) изменение формы курсора;
• е) чтение координат курсора.

Составить программу, переключающую страницы текста, находящегося в видеопамяти.

Составить программу, которая прокручивает текст, находящийся в видеопамяти, изменяя начальную точку левого верхнего угла экрана. Составить программу, которая создает эффект «плавающего» по экрану текста (Этого можно добиться, меняя координаты верхнего левого угла в видеопамяти).

Составить программу, которая прокручивает часть экрана (окно).

Практическое задание № 3.

Тема: Знакомство со знакогенератором.Цель работы: Научиться работать со знакогенератором, «Казификация алфавита».

Задание:

Составить программу, Позволяющую перекодировать произвольный символ знакогенератора. Распечатать таблицу кодов на экран.

С помощью перекодировки знакогенератора, вывести на экран образ «Пляшущего человечка». Составить программу, которая заставляет шагать по экрану этого «человечка» (в завершении программы восстановить первоначальный знакогенератор).

С помощью перепрограммирования знакогенератора, задать буквы казахского алфавита. Вывести на экран несколько предложений на казахском языке.

Составить программу, которая по желанию пользователя могла бы быстро перекодировать любой символ. Образ символа пользователь должен задавать в удобной графической форме.