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采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

电子设计 ? 2019-01-23 08:14 ? 次阅读
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在多媒体监视系统中,切换的视频信号较多,操作者很难快速判别某一图像来自何处,因此需要在图像上叠加地点信息,

采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

如摄像机或汉字地名。现有的监视系统中,在多数只能叠加有限的汉字字符,应用范围窄,通用性差。本文提出了一种新型的视频字符叠加器方案,它用一台微机作为控制主机,采用RS-485串行通信协议,可以实现在视频信号上叠加任意的字符,在不改变任何硬件电路的情况下,按需要改变字符。

采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

1 视频字符叠加器设计方案

由于RS-485总线具有传输距离远、只用普通双绞线即可挂接多至256个终端的特点,因此本方案采用RS-485总线,用一台微机作为控制主机,16个AT89C52单片机作为从机。由主机实时地向各个从机传送待叠加字符的点阵数据和控制信号,单片机接收字符点阵数据并存入字符存储器中,以此来实现任意字符的叠加。同时单片机还接收主机传送过来的控制信息,实现对显示字符属性(如颜色,大小等等)的控制。主机的RS-232串行口通过外差式的RS-232/RS-485转换器转换成RS-485的数字信号总线。单片机的串行口通过MAX1483芯片转换成RS-485规程。微机与单片机之间通过RS-485数字信号总线进行串行通信。系统原理图如图1所示。

采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

2 OSD芯片简介

OSD(On Screen Display)专用集成电路芯片是专门为在屏幕上显示字符设计的,本方案选用的MB90092是FUJITSU公司生产的OSD芯片,它能和各种单片机一起来设计字符叠加器,使用方便。

2.1 OSD芯片主要特点

·显示字符数为12行24列共288个字符;

采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

·最多可显示8192个字符;

·字符大小共有5种;

·字符颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种;

·字符背景颜色有黑、蓝、绿、青、红、棕、黄、白等8种;

·字符背景显示方式:3种;

·字符点阵:24(水平)×32(垂直)点;

·显示位置控制:水平、垂直、行间距可调;

·闪烁:可选择ON/OFF两种闪烁状态。闪烁比为1:1,闪烁比为1:1,闪烁频率可在1Hz、2Hz、0.5Hz中任选;

·视频制式:NTSC/PAL;

·可与单片机直接接口,带有8位串行输入接口;

·封装形式:QFP-80

2.2 OSD芯片内部功能结构

MB90092由串行输入控制单元、同步分离电路、视频信号发生器、VRAM、外部字符存储器控制单元、模拟开关以及时钟振荡器七个主要部分组成,其内部功能结构框图如图2所示。

2.3 编程命令

MB90092的控制命令是双字节命令,采用8位串行输入形式。单片机通过CS、SCLK和SIN对MB90092进行控制。控制命令主要是对其内部的VRAM和寄存器进行设置,包括设置需要显示的字符、字符和字符背景的景色的颜色、字符大小、同步方式、屏幕背景颜色、视频信号制式以及字符显示的位置等。

3 字符显示模块的硬件设计

字符显示模块的硬件电路如图3所示。MB90092需要外加字符存储器,其中存放的是MB90092可以识别的待叠加字符的点阵(24×32点阵),根据机发送的命令,MB90092自动发出读信号READ,读取字符存储器中的点阵并显示在屏幕上。由于监视现场的地点有可能改变,因此要求字符存储器中存储的字符点阵也能随之改变,于是选用电可擦除存储器Flash Memory。它的最大优点在于支持在线编程,允许芯片在不离开电路板的情况下,实施固化和擦除操作,可重复擦写10万次以上,并且存储的数据掉电不丢失,因此可以保证存储在其中的字符点阵可按需要改变,并且不会丢失。

采用RS-485总线方式实现视频字符叠加器的设计方案

待叠加字符的点阵是通过串行口由微机传送给单片机,再由单片机传送给字符存储器的。这其中存在一个问题,由于单片机、MB90092和字符存储器Flash Memory的数据总线、地址总线以及读、写信号线都连在一起,因此在使用中会出现总线冲突的现象。为了解决这个问题,在设计中增加了隔离电路将它们隔离开来。在单片机向字符存储器传输点阵时,将MB90092的数据线、地址线以及读信号线置为高阻,以保证单片机传输点阵正确;而当字符存储器向MB90092传输点阵时,将单片机的数据线、地址线以及读、写信号线置为高阻,以保证MB90092读取点阵正确。

字符存储器Flash Momory的容量为256K,但是采用单片机89C52的16位地址线,只能寻址64K字节的存储器,因此采用了将Flash Momory的最高两位地址接到89C52的输出端P1.0和P1.1上的办法。这实际上是将256K字节的Flash Momory分为四个部分,每部分64K字节,对每一部分依次传输数据。

另外,还需要外加同步分离电路将输入视频信号的行、场同步信号送给MB90092,以此来保证视频信号与字符信息的同步。输入的复合视频信号经过视频放大电话将电压由1Vp-p(峰峰值)转换为2Vp-p(峰峰值)后,再送至MB90092的视频信号输入端,而从MB90092的视频信号输出端输出的电压为2Vp-p(峰峰值)的复合视频信号要将其电压转换为1Vp-p(峰峰值)后,再送至显示设备。

4 视频字符叠加器的软件设计

软件主要包括系统复位初始化模块、串行通信模块和字符显示模块。由于本方案的关键技术在于通过将待叠加字符的点阵数据由主机传送给各个从机,来实现任意字符的叠加,因此串行通信模块是整个软件的核心。

串行通信程序所要完成的任务是将256K的字符点阵数据由微机传送给单片机,它包括两方面:一方面是89C52单片机的通信程序,另一方面为PC机的通信程序。PC主机的串行通信程序采用Visual Basic(简称VB)编程,程序框图如图4所示。用VB提供的一个具有强大功能的通控件MSCOMM,利用该控件设置串行通信的数据发送和接收,并且对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。

单片机89C52采用MCS51系列的汇编语言编程,程序框图如图5所示。它的数据通信由串行口完成,定时器1作为波特率发生器,其工作方式设置为方式2,串行口设置为工作方式1。系统中每台单片机都给定了确定的地址码,当某台单生机的地址码与PC主机发出的地址码相同时,这台单片机发出应答信号给PC机,而其它未被寻址的单片机不发应答信号。因此,在某一时刻,PC机只与一台单片机通信,从根本上避免了通信总线上的竞争。

本文提出了方案解决了目前大多数字符叠加器显示字符数有限且不可更改的弊端,实现了视频图像中任意字符的叠加。该方案已成功地应用在多媒体监视系统中,设备运行稳定,性能良好。

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本文档的主要内容详细介绍的是单片机STC15F2K60S2的详细资料和程序资料说明,与信捷PLC相搭....

发表于 12-17 08:00 ? 46次 阅读
单片机STC15F2K60S2的详细资料和程序资料说明

VR大空间多人实时互动解决方案,线下娱乐未来发展新方向

北京欧雷提出的VR大空间多人实时互动解决方案,采用专业VR头显和背包系统结合OptiTrack大空间....

发表于 12-16 07:44 ? 62次 阅读
VR大空间多人实时互动解决方案,线下娱乐未来发展新方向

一种基于I2C总线的新型多MCU系统的构建方法剖析

随着电力电子技术的快速发展,越来越多具有谐波源作用的非线性设备投入使用,电网电能质量日益恶化,现行的....

发表于 12-15 10:57 ? 420次 阅读
一种基于I2C总线的新型多MCU系统的构建方法剖析

TVP5150AM1-EP 增强型产品超低功耗 NTSC/PAL/SECAM 视频解码器

TVP5150AM1器件是超低功耗NTSC /PAL /SECAM视频解码器。 TVP5150AM1解码器采用节省空间的32端TQFP封装,可将NTSC,PAL和SECAM视频信号转换为8位ITU-R BT.656格式。也可以使用离散同步。 TVP5150AM1解码器的优化架构可实现超低功耗。该解码器在典型操作中功耗为115 mW,在省电模式下功耗不到1 mW,大大延长了便携式应用的电池寿命。解码器仅使用一个晶体来支持所有标准。可以使用I 2 C串行接口对TVP5150AM1解码器进行编程。解码器的模拟和数字电源采用1.8 V电源,I /O采用3.3 V电源。 TVP5150AM1解码器将基带模拟视频转换为数字YCbCr 4:2:2分量视频。支持复合和S-video输入。 TVP5150AM1解码器包括一个带2倍采样的9位模数转换器(ADC)。采样是ITU-R BT.601(27.0 MHz,由14.31818-MHz晶振或振荡器输入产生)并且是线路锁定的。输出格式可以是8位4:2:2或带有嵌入式同步的8位ITU-R BT.656。 TVP5150AM1解码器利用德州仪器专利技术锁定弱电,噪声或信号不稳定。生成同步锁相/实时控制(RTC)输出,用于同步下游视频编码器。 可以为亮度和色度数据路径...

发表于 11-02 19:30 ? 6次 阅读
TVP5150AM1-EP 增强型产品超低功耗 NTSC/PAL/SECAM 视频解码器

THS8200-EP 增强型产品三路 10 位全格式视频 DAC

THS8200是一款完整的视频后端D /A解决方案,适用于DVD播放器,个人视频录像机和机顶盒,或任何需要转换的系统数字分量视频信号进入模拟域。 THS8200可接受4:4:4和4:2:2格式的各种数字输入格式,3×10位,2 ×10位或1×10位接口。该设备通过专用的Hsync /Vsync输入或通过从视频流内的嵌入式同步(SAV /EAV)代码中提取同步信息来同步输入的视频数据。或者,当配置为生成PC图形输出时,THS8200还提供主时序模式,在该模式下,它从外部(存储器)源请求视频数据。 THS8200包含一个完全可编程的显示时序发生器标准和非标准视频格式,最大支持像素时钟为205 MSPS。因此,该设备支持所有分量视频和PC图形(VESA)格式。包含完全可编程的3×3矩阵运算,用于色彩空间转换。所有视频格式,高达HDTV 1080I和720P格式,也可以在内部进行2倍过采样。过采样放宽了对DAC背后尖锐外部模拟重建滤波器的需求,并改善了视频特性。 输出兼容范围可通过外部调节电阻设置,可选择两种设置,以便无需硬件更改即可适应分量视频/PC图形(700 mV)和复合视频(1.3 V)输出。视频数据上的内部可编程限幅/移位/乘法功能可确保符合标准的...

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THS8200-EP 增强型产品三路 10 位全格式视频 DAC

SN74LVC646A 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

SN54LVC646A八路总线收发器和寄存器设计用于2.7 V至3.6 VVCC操作,SN74LVC646A八路总线收发器和寄存器设计用于1.65V至3.6VVCC操作。 这些器件由总线收发器电路,D型触发器和控制电路组成用于直接从输入总线或内部寄存器多路传输数据。 A或B总线上的数据在适当时钟(CLKAB或CLKBA)输入的低到高转换时被输入寄存器。图1显示了使用?? LVC646A器件执行的四种基本总线管理功能。 输出使能(OE)和方向控制(DIR)输入控制收发器功能。在收发器模式下,高阻抗端口的数据存储在任一寄存器或两者中。 选择控制(SAB和SBA)输入可以复用存储的和实时(透明模式)数据。当OE \低时,DIR确定哪个总线接收数据。在隔离模式(OE \ high)中,A数据存储在一个寄存器中,B数据可以存储在另一个寄存器中。 当禁用输出功能时,输入功能仍然有效,并且可以用于存储和传输数据。一次只能驱动两条总线A或B中的一条。 输入可以从3.3 V或5 V器件驱动。此功能允许在混合的3.3 V /5 V系统环境中将这些器件用作转换器。 这些器件完全指定用于部分断...

发表于 10-09 17:08 ? 6次 阅读
SN74LVC646A 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

SN74HCT652 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器

 HCT652器件由总线收发器电路,D型触发器和控制电路组成,用于直接从数据中复用数据传输总线或从内部存储寄存器。提供输出使能(OEAB和OEBA \)输入以控制收发器功能。提供选择控制(SAB和SBA)输入以选择实时或存储的数据传输。低输入电平选择实时数据;高输入级别选择存储的数据。图1显示了可以使用这些器件执行的四种基本总线管理功能。 A或B数据总线上的数据或两者都可以存储在内部D型触发器中无论选择控制端子还是输出控制端子,在适当的时钟(CLKAB或CLKBA)端子上都会发生从低到高的跳变。当SAB和SBA处于实时传输模式时,通过同时启用OEAB和OEBA \,可以在不使用内部D型触发器的情况下存储数据。在此配置中,每个输出都会增强其输入。当两组总线的所有其他数据源都处于高阻态时,每组总线保持最后状态。 为确保上电或断电期间的高阻态,OEBA \应通过上拉电阻连接到VCC,OEAB应通过下拉电阻连接到GND;电阻的最小值由驱动器的电流吸收/电流源能力决定。 特性 工作电压范围4.5 V至5.5 V 低功耗,80-μA...

发表于 10-09 17:06 ? 6次 阅读
SN74HCT652 具有三态输出的八路总线收发器和寄存器
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