基于FPGA的視頻應(yīng)用OSD設(shè)計

近年來，數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在銀行、高速公路、樓宇等各個領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，OSD(On Screen Display)技術(shù)是不可或缺的部分。OSD為用戶提供友好的人機界面，能夠使用戶獲得更多的附加信息。

系統(tǒng)構(gòu)成
本文介紹的系統(tǒng)是基于TI DSP TMS320DM6?3與FPGA的完整視頻監(jiān)控系統(tǒng)，支持1路視頻的輸入和1路視頻輸出，此外還提供網(wǎng)絡(luò)接口。

視頻輸入采用TI的高性價比視頻解碼器TVP5150A來實現(xiàn)，TVP5150A可實現(xiàn)兩路復(fù)合視頻輸入或一路S-video視頻信號的采集。通過I2C進(jìn)行寄存器配置，輸出數(shù)字視頻信號遵循ITU656標(biāo)準(zhǔn)。

TVP5150A解碼后的數(shù)字視頻信號通過DM6?3的視頻端口1傳送給DSP，由DSP進(jìn)行必要的視頻處理，由網(wǎng)絡(luò)接口輸出給遠(yuǎn)端設(shè)備。另一方面，DM6?3把從網(wǎng)絡(luò)接收的視頻數(shù)據(jù)處理后，通過視頻端口2，經(jīng)過FPGA，由SAA7105顯示輸出，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

輸出部分采用SAA7105實現(xiàn)。SAA7105是NXP公司的一款高性能視頻編碼器，可提供復(fù)合視頻輸出、VGA視頻輸出以及HDTV高清視頻信號的輸出。SAA7105的控制也通過I2C實現(xiàn)，接收復(fù)合ITU656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻信號。

視頻處理部分采用的是TI的DSP TMS320DM6?3來實現(xiàn)。DM6?3主頻可達(dá)600MHz，有2個20位的視頻端口，視頻端口支持BT.656、Y/C等數(shù)字視頻接口，DM6?3還集成了網(wǎng)絡(luò)MAC，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入。

硬件性能的發(fā)展速度總是很難滿足軟件的需求。在視頻處理越來越復(fù)雜的應(yīng)用中，DSP承擔(dān)著繁雜的視頻處理任務(wù)，資源變得非常緊張，所以在本系統(tǒng)設(shè)計中，采用了FPGA實現(xiàn)OSD的設(shè)計，可以減輕DSP的負(fù)擔(dān)。

OSD實現(xiàn)部分選用的是賽靈思公司的XC3S250E。XC3S250E是賽靈思SPARTAN-3E系列的FPGA，有25萬個邏輯門。

圖1：基于TMS320DM6?3與FPGA的完整視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

OSD實現(xiàn)

SAA7105無法實現(xiàn)OSD功能，而由XC3S250E來實現(xiàn)。主控芯片DM6?3只需要通知FPGA要顯示的內(nèi)容和位置，具體的工作由FPGA執(zhí)行。OSD的邏輯框圖如圖2所示。

圖2：OSD功能框圖