用 SystemVerilog 手写一个 VGA 驱动：从电子束扫描到屏幕点亮

📋 概述

作者回忆大学数字逻辑设计实验课最后的几个 lab：用 FPGA 做一个 VGA 驱动，听起来吓人，实际上相当可达（尽管调试时间离谱地长）。文章从原理讲起：VGA 是 1987 年随 IBM PS/2 推出的显示标准，当年用 CRT，单束电子束打到荧光层上发光，只能逐像素绘制，靠 HSync 与 VSync 控制水平与垂直的摆动，人眼视觉暂留把画面「填满」。实现上，60Hz 刷新需要约 25.175MHz 的像素时钟，而课程用的 terasIC DE10-lite 只有 50MHz，于是用「每隔一个时钟翻转一次」的粗糙分频拿到 25MHz；因为 HSync/VSync 由自己控制，屏幕可以重新同步到非标准时钟。时序计数按 TinyVGA 的表：水平 640 可见 + 前后沿与同步脉冲共 160，合计 800，10 位够用；垂直 480 + 45 = 525。计数到位后只在显示区间（水平 35 到 784、垂直 33 到 520）驱动颜色线，板子只有 10 个开关却要映射 4096 色，于是用多路选择器把 2 位输入映射成 4 位输出。作者估计光调时序就花了十小时以上。