OSD芯片MB90092的原理及應(yīng)用

    摘要：MB90092是日本FUJITSU公司生產(chǎn)的用CMOS工藝制成的OSD（On Screen Display）可編程大規(guī)模集成電路芯片，文中介紹了MB90092的功能特點、引腳排列及工作時序，給出了MB90092與AT89S52的接口電路與編程設(shè)計方法。

    關(guān)鍵詞：MB90092；OSD；視頻字符疊加；AT89S52

近年來，各種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在高速公路、電力、銀行等領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)常常采用在屏顯示（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＯＳＤ）技術(shù)來實現(xiàn)人機(jī)界面的交互。實際上，在屏顯示技術(shù)就是在視頻圖像上疊加文字，從而使顯示屏幕能夠為用戶提供更多的附加信息。

ＭＢ９００９２是日本ＦＵＪＩＴＳＵ公司推出的一款用ＣＭＯＳ工藝制成的專用視頻字符疊加芯片。ＭＢ９００９２內(nèi)部集成了顯示內(nèi)存（ＶＲＡＭ）、外掛字庫接口和視頻信號發(fā)生器，外部只需連接少量的元件就可以顯示漢字和圖形。它功能強(qiáng)大，接口簡單，編程方便，可方便的嵌入各種數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，因而可廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)和各種領(lǐng)域。

１ 引腳排列及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

ＭＢ９００９２采用８０腳ＱＦＰ封裝形式，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能說明如下：

１腳（ＩＣ）：內(nèi)部色彩產(chǎn)生模式設(shè)置端；

２腳（ＶＯＣ）：字符間隔信號輸出；

３腳(ＶＯＢ)：字符／背景信號輸出；

５，６，７腳（Ｂ，Ｒ，Ｇ）：色彩信號輸出；

８腳(ＣＳ):片選信號，低電平有效；

９腳(ＳＣＬＫ):時鐘輸入端，在時鐘脈沖的上升沿讀入數(shù)據(jù)；

１０腳(ＳＩＮ):串行數(shù)據(jù)輸入端；

１２腳(ＥＸＨＳＹＮ):器件外部水平同步信號輸入端口；

１３腳(ＥＸＶＳＹＮ):器件外部垂直同步信號輸入端口；

１４(ＨＳＹＮＣ):水平同步信號輸出端；

１５腳(ＶＳＹＮＣ):垂直同步信號輸出端；

１６腳(ＶＢＬＮＫ):垂直空格信號輸出端；

１７，１８腳(ＥＸＳ,ＸＳ):這兩個引腳可用于外接石英晶體振蕩器，ＮＴＳＣ制式時接１４．３１８１８ＭＨｚ?ＰＡＬ 制式時接１７．７３４４７５ＭＨｚ；

２０腳(ＦＳＣＯ):內(nèi)部色彩脈沖輸出端；

２１腳(ＣＢＣＫ):外部色彩脈沖輸入端；

２２腳(ＰＤＳ):色彩脈沖比較輸出端；

３１腳(ＹＯＵＴ):亮度信號輸出端；

３２腳(ＹＩＮ):疊加顯示亮度信號輸入端；

３４腳(ＣＯＵＴ):飽和度信號輸出端；

３５腳(ＣＩＮ):疊加顯示飽和度信號輸入端；

３７腳(ＶＯＵＴ):復(fù)合視頻信號輸出端；

３８腳(ＶＫＩＮ):背景級別控制輸入端；

３９腳(ＶＫＯＵＴ):背景級別控制輸出端；

４０腳(ＶＩＮ):需要疊加顯示的復(fù)合視頻信號輸入端；

４３腳(ＲＥＡＤ):讀外部字庫控制端，低電平有效；

４４～５１腳(ＤＡ０～ＤＡ７):外部字庫數(shù)據(jù)輸入端；

５３～６１(６３～６４,６６～７５腳,ＡＤＲ０～ＡＤＲ２０):外部字庫地址輸出端；

７７腳(ＴＳＣ):外部字庫操作總線控制端，當(dāng)該引腳為低電平時，ＡＤＲ０～ＡＤＲ２０及ＲＥＡＤ引腳呈現(xiàn)高阻狀態(tài)；

７８腳(ＴＥＳＴ):測試信號輸入端；

７９,８０腳(ＥＸＤ,ＸＤ):接外部ＬＣ振蕩電路；

１９,２５～２８腳(ＮＣ):空腳；

１１,４２,６２,７６腳(Ｖｃｃ):電源輸入端（＋５Ｖ）；

４,２３,５２,６５腳(Ｖｓｓ):接地端；

４１腳(ＡＶｃｃ１):復(fù)合視頻信號模擬電源；

３３腳(ＡＶｃｃ２):亮度和色度信號模擬電源；

２４,２９,３０,３６腳(ＡＶｓｓ):模擬地。

ＭＢ９００９２的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖２所示，它主要由串行輸入控制電路、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ信號發(fā)生器電路、顯示存儲器控制電路、顯示存儲器ＶＲＡＭ、字庫讀操作控制電路、輸出控制電路、視頻信號合成器及模擬開關(guān)組成。

２　主要功能特點

ＭＢ９００９２的主要功能特點如下：

●可提供雙屏顯示功能，主屏和子屏可單獨或重疊顯示；

●主屏顯示容量：２４字符×１２行（最多２８８個字符）；

●字符大小有標(biāo)準(zhǔn)(２４×３２點陣)、雙倍寬、雙倍高、雙倍寬×雙倍高、四倍寬×雙倍高等多種模式；

●字符顏色：每個字符可單獨設(shè)置８種不同的顏色和８種背景色；

●顯示位置可任意設(shè)置成水平方向和垂直方向，同時可設(shè)定行距；

●既有復(fù)合視頻信號和Ｙ／Ｃ分離視頻信號輸入，也有復(fù)合視頻信號、Ｙ／Ｃ分離視頻信號和ＲＧＢ數(shù)字視頻信號輸出；

●內(nèi)部視頻信號發(fā)生器可支持ＮＴＳＣ或ＰＡＬ制式，并可選擇逐行或隔行掃描方式；

●可通過ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＳＩＮ 三個引腳與外部控制系統(tǒng)進(jìn)行通信；

●可通過串行輸入控制模塊接收外部命令和數(shù)據(jù)并經(jīng)解碼器解碼后送到各寄存器中；

●ＮＴＳＣ／ＰＡＬ信號發(fā)生器可產(chǎn)生ＮＴＳＣ／ＰＡＬ系統(tǒng)時鐘信號；

●顯示存儲器控制模塊可產(chǎn)生每一模塊的控制時鐘信號；

●可用顯示存儲器ＶＲＡＭ存儲字符代碼、字符顏色、字符背景顏色、特征及行控制信息；

●字體存儲器控制模塊可通過地址和ＲＥＡＤ信號讀取外部字體存儲器中的字體數(shù)據(jù)；

●可通過輸出控制模塊處理從ＣＧＲＯＭ取來的字符數(shù)據(jù)，同時產(chǎn)生字符的邊界、背景等信號；

●視頻信號合成器在內(nèi)部同步信號的控制下產(chǎn)生視頻信號和亮度信號；

●模擬開關(guān)可用來選擇是將外部視頻信號還是內(nèi)部視頻信號與字符信號合成。

３ ＭＢ９００９２的工作時序

ＭＢ９００９２視頻字符疊加芯片在工作時，主要通過ＣＳ?片選）、ＳＣＬＫ（串行時鐘）、ＳＩＮ（串行數(shù)據(jù)）三個引腳來接收外部控制指令和顯示數(shù)據(jù)。ＭＢ９００９２的每條指令都由兩個字節(jié)組成，其中第一個字節(jié)的高５位是命令碼，其余位和第二字節(jié)是數(shù)據(jù)。圖３所示是ＭＢ９００９２的外部接口時序圖。

當(dāng)ＣＳ引腳為低電平時，ＭＢ９００９２在每個時鐘的上升沿從最低位開始由ＳＩＮ引腳一位一位讀取數(shù)據(jù)。讀完一個字節(jié)后，ＣＳ和ＳＣＬＫ引腳置為高電平， 然后ＣＳ引腳變?yōu)榈碗娖讲㈤_始讀取下一個字節(jié)。為了保持字節(jié)同步，在開始傳輸串行數(shù)據(jù)之前，ＣＳ引腳應(yīng)先置為高電平，然后再置為低電平。另外，除剛上電時外，在串行數(shù)據(jù)傳輸之前，ＳＣＬＫ引腳都應(yīng)強(qiáng)制設(shè)為高電平。

該單片機(jī)通過串行數(shù)據(jù)口向ＭＢ９００９２發(fā)送指令，每個指令由兩個字節(jié)組成。第一個字節(jié)的前５位為命令碼，其余位和第二個字節(jié)為數(shù)據(jù)。通過這些指令可實現(xiàn)對字符顯示的各種控制。ＭＢ９００９２共有１３種指令和兩種保留指令，其具體功能如表１所列。

表1 MB90092指令集

４　與單片機(jī)的接口電路

ＭＢ９００９２ 與單片機(jī)的連接僅需３條線，即 ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＳＩＮ?因此只需占用微處理器的３個Ｉ／Ｏ口。圖４是ＭＢ９００９２與ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｓ５２單片機(jī)的連接電路。

在圖４中，ＭＢ９００９２的片選信號由ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ１．１提供，串行時鐘由Ｐ１．２提供，指令和數(shù)據(jù)則從ＡＴ８９Ｃ５２的Ｐ１．３端口讀取。下面給出的是用Ｃ語言編寫的發(fā)送一字節(jié)的源程序代碼：

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｒｅｇ５２．ｈ＞

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ａｂｓａｃｃ．ｈ＞

ｓｂｉｔ ＣＬＫ_Ａ ＝Ｐ１＾２;

ｓｂｉｔ ＤＡＴ_Ａ ＝Ｐ１＾３；

ｓｂｉｔ ＣＳ_Ａ１ ＝Ｐ１＾１;

ｖｏｉｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＳｅｎｄＢｙｔｅＡ１(ｂｙｔｅ ｄａｔａＡ１)

{

ｂｙｔｅ ｉ,ｎ;

ｉ＝１;

ＣＬＫ_Ａ＝ＨＩＧＨ;

ＣＳ_Ａ１＝ＬＯＷ;

ｆｏｒ(ｎ＝１;ｎ＜＝８;ｎ＋＋)

{

ＤＡＴ_Ａ＝ｄａｔａＡ１＆ｉ;

ｉ＜＜＝１;

_Ｎｏｐ();

ＣＬＫ_Ａ ＝ＬＯＷ;

_Ｎｏｐ();?

_Ｎｏｐ();?

ＣＬＫ_Ａ＝ＨＩＧＨ;

}

ＣＳ_Ａ１＝ＨＩＧＨ;

}

５　結(jié)束語

在使用ＭＢ９００９２芯片時，應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：

（１）在開始進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳送時，為保持字節(jié)同步，應(yīng)先將ＣＳ腳置高，然后再置低。

（２）在疊加新字符前，應(yīng)先釋放內(nèi)存，也就是先執(zhí)行一條清屏指令，否則可能會出現(xiàn)亂碼及一些預(yù)料不到的顯示。

（３）上電后，在發(fā)送串行數(shù)據(jù)前，應(yīng)強(qiáng)制使ＳＣＬＫ腳變高。

（４）在設(shè)計印制板時，視頻走線應(yīng)盡量短而粗，模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開，且只在電源處單點相連，以防止產(chǎn)生干擾。