OSD技术在ATM数字视频监控系统中的应用

MDATA[7:0]：并行数据口，是单牒同对AM-204M进行读写操作的数据口。
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    2.2 芯片OSD的写RAM接口时序

AM-204M有几个专用的寄存器，用于对OSD功能（包括OSD开关、位置、背景等）进行管理。设计人员可以自定义一些字符或者汉字放在RAM内用于显示，芯片的RAM可一次写入64个字符。图3是通过HOST接口往RAM存储器中写一个字符的时序。图中D0-D7是一个字符的二进制点阵信息。

ROM存储的128个字符占用的CODE（oram_data[7:0]）的地址范围为00～7F。而RAM写入的64个字节占用的CODE地址从80开始，为一个连续的地址空间。在系统工作时，AT89C55单片机首先要得到叠加的信息，然后从字符存储区中取出相应的字符，叠加到屏幕上的适当的区域。字符的RAM表如表1所示。

表1 字符在RAM中的位置与编码的对应关系

3 用OSD芯片实现用户菜单的叠加

MB90092是用CMOS工艺制成的OSD可编程大规模集成电路芯片，可用于计算机控制的录像机、VCD等的屏幕字符显示。该芯片有视频信号输入输出功能，可作为一种通用的OSD芯片，完成视频信号与字符的叠加显示。芯片可外接2M字节的ROM，支持24×32点阵显示方式，可在屏幕上叠加一个主屏幕和一个子屏幕，主屏上叠加12×24个汉字。它有视频信号输入脚，在其内部可完成视频信号与汉字信号的叠加，直接输出复合视频信号。MB90092内部可自行产生同步信号，无需外加视频信号和同步信号；可直接输出汉字信号至监视器，在监视器上显示不同背景颜色、不同汉字颜色的文本，利用此特点可设计系统的设置菜单。字库芯片采用AT27C080，该芯片的存储容量为1M字节，可存储8K汉字。国标所规定的一、二级汉字均可包含，每个字占用128字节。汉字点阵为24×24。为适应MB90092，每个汉字的24～31字节、56～63字节、88～127字节应为空白。

3.1 芯片主要管脚功能说明和接口时序

IC：当TEST脚输入低电平时，这个管脚能被用作芯片的RESET端。

CS：芯片的片选端，低电平有效。也可以用它来释放power-on reset。

SCLK：时钟输入端，输入读数据时钟。

SDA：串行数据输入端。

EXHSYN：外部行同步信号输入端，当对芯片内部寄存器进行适当设置时，这个管脚也可以作为复合同步信号输入端。

VOUT：复合视频输出端（输出信号的峰-峰值为2V）。

VIN:复合视频信号输入端，用于叠加显示，要求信号的峰-峰值为2V.

EXS和XS：外接晶体端，为芯片内部的图像提供振荡时钟，选用NTSC制式时，外接14.31818MHz的晶体；选用PAL制式时，外接17.734475MHz的晶体。

EXD和XD：连接外部的LC时钟振荡电路，为字符的产生提供打点时钟，一般为6MHz或7MHz，据此确定电感、电容数值。

MB90092采用指令方式控制，外部单片机可以通过串行接口向MB90092发送指令，每个指令由两个字节组成。第一个字节的前5位为命令码，其余位和第二个字节为数据。指令能实现对字符显示的各种控制，MB90092共有13种指令和两种保留指令，具体功能见表2。

表2 MB90092指令集

MB90092与外部单片机的接口有自己独特的时序，如图4所示。首先，CS片选有效，在每个时钟的上升沿，DATA数据1的bit进入MB90092内部的串行移位寄存器，8bit为一个字节；然后CS和SCLK分别为高，作为一个字节的结束；接着发送下个字节。在串行传输中，时钟用来对收到的bit计数，通过强制CS为高，可以复位串行传输。通过强制CS从高到低，清除复位，使得随后的8bit数据是一个字节数据。如果在8bit数据中间CS变高，则这个数据是无效的。

如图4所示，数据A被写入内部寄存器，数据B被忽略。
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    接口时序应注意以下几点：

（1）为了保持字节同步，在串行数据传输之前，CS管脚应当先设成高，然后设成低。

（2）除了刚上电时，在串行传输之前，都应当强制SCLK管脚为高电平。

用汇编语言实现的写一个字节程序如下：

WRITE_1BYTE：

SETB _CS

NOP

CLR _CS

MOV R6，#8

WR1：

NOP

CLR SCLK

RRC A

MOV SIN，C

NOP

NOP

SETB SCLK

DJNZ R6，WR1

NOP

SETB _CS

RET

程序中加入NOP指令是为了满足MB90092对时序时间的要求。
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    3.2 汉字叠加与缓冲放大模块

在视频监控中，视频流过解码，使视频D/A转换模块输出的模拟视频信号叠加上菜单汉字信息，然后经缓冲放大后输出到监视器上。图5为视频汉字叠加与缓冲放大原理图。

对图5进行如下说明：

（1）图5中同步分离由LM1881完成，分离出复合同信号送到字符叠加芯片供字符叠加使用。

（2）输出缓冲放大采用OPA2354芯片。它的INA-管上的调节电阻分别为620Ω和330Ω。

3 使用MB90092应注意的问题

（1）程序开始时，要输入CS四次去清除上电复位，然后所作的设置才是有效的。

（2）如果选择外同步方式，只有当外同步信号存在时，MB90092才能接收控制命令。为了防止当视频信号由"无"切换到"有"时监视器上产生字符丢失的情况，屏幕上叠加的所有字符每隔0.2秒要更新一次。这样就不会发生字符丢失的现象。

（3）改动屏幕上的字符时，必须先清理内存区域，否则屏幕会出现乱码及一些预料不到的显示。清屏包括子屏清除和主屏清除。如果没有用到子屏，只要在开始时清一次子屏就可以了（所谓清屏，就是在屏幕上相应位置写空格字符）。

（4）上电复位后，为了有效设置屏幕及字体的各种民属性、行距、显示位置等，先选择内异步方式，待设置完成后，再设定为外同步方式；否则，设置时如无外同步信号，所有的设置均为无效设置。

（5）由于视频信号频率较高、频带较宽，因而当两路视频信号相距较近时，容易产生串扰。为了尽量减少串扰，制板时需做到以下几点：

*各种视频信号间用较粗的地线隔开，视频走线尽量石头则粗；

*模拟地和数字地分开，只在电源处单点相连；

*开关电源时，应使交流电与直流低压之间相距较远，且用地线隔开；直流低压与开关管的调整电路之间要用光耦隔开。

本文给出了两种实现OSD的方法，分别用于ATM监控设备的不同模块中。设计中考虑了实用和经济两个因素，从实际的产品来自，性能稳定可靠，具有很普遍的应用价值。

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