基于MAX7456視頻字幕模塊的單色OSD系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程

　　O 引言

　　為適應(yīng)CCTV(閉路電視)安全產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生文字和圖像并將其疊加到視頻圖像上的需求，MAXIM公司推出了MAX7456視頻字幕模塊。該器件是一款單通道、單色隨屏顯示(OSD)發(fā)生器，內(nèi)置非易失存儲(chǔ)器(EEPROM)。器件可產(chǎn)生用戶定義的OSD并將其插入視頻信號所需的全部功能，同時(shí)兼容于 NTSC和PAL視頻標(biāo)準(zhǔn)。本文結(jié)合實(shí)例論述了基于MAX7456的單色OSD系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程。

　　1 MAX7456的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　MAX7456內(nèi)部集成有產(chǎn)生用戶定義的OSD以及將其插入復(fù)合視頻信號所需的全部功能和EEPROM。該器件內(nèi)置輸入箝位、同步發(fā)生器、視頻定時(shí)發(fā)生器、OSD插入MUX、非易失(EEPROM)字符存儲(chǔ)器、顯示存儲(chǔ)器、OSD發(fā)生器、晶體振蕩器、可讀/寫OSD數(shù)據(jù)的SPI兼容接口以及視頻驅(qū)動(dòng)器。 MAX7456芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　MAX7456可提供閃爍、反色和背景控制等功能。同時(shí)，MAX7456可接受標(biāo)準(zhǔn)NTSC或PALCVBS等在安全產(chǎn)業(yè)視頻標(biāo)準(zhǔn)中常見的信號。因此，該器件可適用于大多數(shù)安防市場的需要。

　　2 OSD模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　采用MAX7456的單通道OSD發(fā)生器將會(huì)大大降低OSD系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。該系統(tǒng)僅需普通的微控制器芯片并配合相應(yīng)的軟件，就能實(shí)現(xiàn)靈活多變的字幕顯示需求。圖2所示為MAX7456的應(yīng)用系統(tǒng)框圖。圖中，PC通過RS232(串口)可將軟件生成的字庫信息下載到微控制器(MCU) 中，該字庫信息再由微控制器(MCU)通過SPI(Serial Peripheral Interface Bus)接口存儲(chǔ)到MAX7456的EEPROM中。攝像頭輸出的模擬視頻信號經(jīng)過OSD模塊的處理后，可以獲得需要的帶字幕的圖像。在微控制器中運(yùn)行的軟件通過SPI接口則可以實(shí)時(shí)控制字幕的顯示內(nèi)容。

　　3 OSD模塊的硬件結(jié)構(gòu)

　　MAX7456作為OSD系統(tǒng)的核心部件，需要相應(yīng)的外圍器件的配合才能發(fā)揮自己的作用。圖3所示為OSD模塊的硬件結(jié)構(gòu)框圖。其中，MAX74 56負(fù)責(zé)對輸入的模擬視頻信號進(jìn)行加字幕處理;MAXQ2000作為一顆低壓微功耗單片機(jī)，可通過GPIO模擬SPI接口時(shí)序?yàn)镸AX7456提供相應(yīng)的控制信號，并負(fù)責(zé)通過串口與PC通信，以獲得用戶自定義的字符集和配置信息;MAX3002是一顆雙向電平轉(zhuǎn)換芯片，它可將MXXQ2000的2.5V系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)化為MAX7456可以使用的5V系統(tǒng)信號;MAX3311是與MAX02000配套的串口芯片，負(fù)責(zé)提供與PC通信的串口信號;MAX8881 在此可將5V的供電轉(zhuǎn)化為單片機(jī)和buffer芯片需要的2.5 V電源。

　　4 OSD模塊的軟件結(jié)構(gòu)

　　配合OSD模塊工作的軟件包括兩部分：一部分是運(yùn)行于微控制器中的firmware，它包括SPI接口驅(qū)動(dòng)、memory配置程序、寄存器配置程序、串口的事務(wù)通信等;另一部分是運(yùn)行于PC端的用戶界面，可為用戶提供簡便的OSD設(shè)置和memory升級的功能。

　　4.1 MAX7456控制例程

　　MAX7456的SPI接口可支持高達(dá)10 MHz接口時(shí)鐘(SCLK)。寫寄存器時(shí)，拉低 可使能串行接口，以在SCLK的上升沿從SDIN讀取數(shù)據(jù);而當(dāng) 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，數(shù)據(jù)將鎖存到輸入寄存器。如果傳輸過程中 變高，則程序終止(即數(shù)據(jù)不寫入寄存器)。 變低之后，器件將等待從SD-IN讀入第一個(gè)字節(jié)，以確定正在執(zhí)行的數(shù)據(jù)傳輸類型。圖4所示為寫數(shù)據(jù)時(shí)序。

　　讀寄存器時(shí)，拉低 。地址將在SCLK上升沿鎖入SDIN。然后，數(shù)據(jù)便可在SCLK的下降沿從SDOUT輸出。圖5所示是從器件讀數(shù)據(jù)的時(shí)序。

　　下面是具體的操作方法代碼：

　　4.2 PC端用戶界面

　　PC端的軟件可向用戶提供常用OSD配置信息，如視頻制式選擇、字幕亮度、翻轉(zhuǎn)方式、閃爍、選擇字幕文件等功能。圖6所示是其用戶界面圖。

　　這樣，通過軟件，用戶還可以編輯字幕顯示內(nèi)容、自定義字符集和設(shè)置OSD背景顏色等。

　　4.3 編譯開發(fā)環(huán)境

　　運(yùn)行于Windows平臺(tái)下的IAR EmbeddedWorkbench 2.10A是專門用于MAXO系列微控制器的集成開發(fā)工具之一，目前已被大多數(shù)MAXQ系列芯片開發(fā)所使用。但是，在IAR下建立新工程后，還需要設(shè)置編譯選項(xiàng)：General OpTIon/Target/Device并選MAX200X。

　　5 結(jié)束語

　　MAX7546是一款單通道、單色隨屏顯示(OSD)發(fā)生器，使用它開發(fā)OSD系統(tǒng)不僅可以大大節(jié)省電路板空間和設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)還能以更低的成本提供更高的性能。本文介紹了OSD系統(tǒng)的基本構(gòu)成，并從硬件和軟件兩方面闡述了使用MAX7456搭建模擬電視字幕隨屏顯示系統(tǒng)的技術(shù)要點(diǎn)，希望對OSD系統(tǒng)開發(fā)人員起到一定的指導(dǎo)作用。