256×32大容量中文矩陣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2。2視頻切換模塊

視頻切換方框圖如圖3所示。選用MAXIM公司最新推出的MAX4358做為視頻矩陣切換芯片。16片MAX4358完成256×32視頻矩陣切換。2片MAX4358組成一塊視頻輸入插板，其中第1片和第9片組成第一塊視頻輸入插板，第2片第第10片組成第二塊視頻輸入插板，依此類推，第8片和第16片組成第八塊視頻輸入插板。每塊視頻輸入插板完成32路視頻信號(hào)輸入、16或32路視頻信號(hào)切換輸出。如果系統(tǒng)只需16路視頻輸出，則每塊視頻輸入插板只需一片MAX4358。MAX4358的主要特點(diǎn)如下：①其輸出均帶緩沖放大，工作電壓可選擇±3V、±5V或+5V；既可對(duì)16個(gè)輸出一起編程，也可以對(duì)某個(gè)輸出單獨(dú)編程。②其輸出緩沖器的增益可編程設(shè)定為Av=+1V/V或+2V/V；當(dāng)某輸出端設(shè)定為禁止輸出時(shí)，對(duì)外呈現(xiàn)高阻態(tài)，因而，多片MAX4358的輸出端可直接用導(dǎo)線并接以組成大容量切換矩陣。③它的最小串?dāng)_為-62dB，6MHz時(shí)的隔離度為-110dB，微分增益為0。05%，微分相位為0。1度，功率消耗為195mW，工作溫度為-40℃～+85℃，它可直接驅(qū)動(dòng)75Ω視頻負(fù)載。顯然，該芯片的性能要優(yōu)于目前常用的矩陣切換芯片如MT8816或MAX4456。④上電復(fù)位后，所有的輸出均初始化成禁止?fàn)顟B(tài)，以避免大容量系統(tǒng)中MAX4358的輸出互相干擾。

MAX4358有兩種矩陣開關(guān)編程模式，分別稱為模式0和模式1。模式0可對(duì)單個(gè)輸出通道編程，模式1可一次性對(duì)16個(gè)輸出通道編程。本設(shè)計(jì)選模式1，該模式的編程數(shù)據(jù)包含112位，每個(gè)輸出通道占7位。軟件編程時(shí)應(yīng)特別注意：編程數(shù)據(jù)串行輸入時(shí)，第15輸出通道的數(shù)據(jù)先輸入，然后是第14輸出通道，最后是第0輸出通道的數(shù)據(jù)，且高位在前，低位在后。

2。3漢字疊加、緩沖放大模塊

由視頻切換模塊輸出的32位視頻信號(hào)分別加到4塊視頻輸出插板上。每塊視頻輸出插板將8路視頻信號(hào)疊加上漢字、時(shí)間日期信息，

然后經(jīng)緩沖放大后輸出到8個(gè)監(jiān)視器。每路視頻信號(hào)的疊加及緩沖放大電路均是一樣的，圖4為第一路視頻漢字疊加緩沖放大原理圖。

（1）圖4中同步分離由LM1881完成，分離出復(fù)合同步信號(hào)送到字符疊加芯片供字符疊加使用。

（2）漢字疊加由MB90092芯片來完成。該芯片可外接2M字節(jié)的ROM，支持24×32點(diǎn)陣顯示方式，可在屏幕上疊加12×24個(gè)漢字。它有視頻信號(hào)輸入腳，在其內(nèi)部可完成視頻信號(hào)與漢字信號(hào)的疊加，直接輸出復(fù)合視頻信號(hào)。MB90092內(nèi)部可自行產(chǎn)生同步信號(hào)，無需外加視頻信號(hào)和同步信號(hào)，可直接輸出漢字信號(hào)至監(jiān)視器，在監(jiān)視器上顯示不同背景顏色、不同漢字顏色的文本，可利用此特點(diǎn)來設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)置菜單。字庫芯片采用AT27C080，該芯片的存儲(chǔ)容量為1M字節(jié)，可存儲(chǔ)8K漢字。國標(biāo)所規(guī)定的1、2級(jí)漢字均可包含，每個(gè)字占用128字節(jié)。漢字占陣為24×24。為適應(yīng)MB90092，每個(gè)漢字的24～31字節(jié)、56～63字節(jié)、88～127字節(jié)應(yīng)為空白。

（3）輸出緩沖放大采用MAX470，該芯片內(nèi)容4個(gè)相同的視頻放大器。各輸入端之間、各輸出端之前均采用地線或電源線隔開，每塊視頻輸出插板需要2片MAX470。該芯片的主要特點(diǎn)是：帶寬為90MHz，增益為2V/V；微分增益為0。01%，微分相位0。03度；轉(zhuǎn)換速率為300/μs，切換時(shí)間為20ns；5pF輸入電容，輸出可設(shè)定為高阻態(tài)以減少功率消耗。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中，采用模塊化設(shè)計(jì)方法，使得程序結(jié)構(gòu)清晰，便于今后系統(tǒng)功能的升級(jí)。系統(tǒng)軟件的主要流程如圖5所示。其中初始化模塊包括對(duì)矩陣切換芯片、8155接口芯片、字符疊加芯片等硬件的初始化；另外將斷電前保存好的數(shù)據(jù)讀入CPU的RAM中，以便系統(tǒng)復(fù)位后回到斷電前的狀態(tài)。視頻切換處理模塊是指按照預(yù)定的方式（如手動(dòng)、自動(dòng)、暫停等）對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行各種切換處理；資料設(shè)置模塊由以下幾個(gè)字設(shè)置模塊組成：時(shí)間日期及密碼、切換表、監(jiān)視器、攝像機(jī)、報(bào)警器、鍵盤及音頻；報(bào)警處理模塊包含報(bào)警隊(duì)列、報(bào)警記錄的存儲(chǔ)及報(bào)警聲音的產(chǎn)生等。除了流程圖中的各模塊外，還有幾個(gè)中斷服務(wù)子程序，分別接收鍵盤輸入、報(bào)警輸入、串行通信及產(chǎn)生0。25秒時(shí)間間隔。

4硬、軟件設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問題

（1）使用DS1248應(yīng)注意的問題

對(duì)DS1248進(jìn)行時(shí)鐘操作的方法是：先通過D0腳連續(xù)輸入8個(gè)字節(jié)的命令，然后再連續(xù)定改或讀出8個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信息。在寫入或讀出過程中，不能再對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，否則會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘存儲(chǔ)器內(nèi)容被非法修改的現(xiàn)象。基于此，時(shí)鐘的復(fù)位腳（RST）不要與Vcc相連接，它應(yīng)與CPU的I/O腳連接，每次上電復(fù)位后，由CPU給出一低電平，使DS1248復(fù)位。如果復(fù)位腳與Vcc相連，當(dāng)系統(tǒng)熱復(fù)位（此復(fù)位可由手動(dòng)或看門狗電路產(chǎn)生）時(shí)，如果此時(shí)CPU對(duì)時(shí)鐘的寫入或讀出仍未完成，那么復(fù)位后，任何對(duì)存儲(chǔ)器的操作都將變?yōu)閷?duì)時(shí)鐘的操作（因?yàn)榇藭r(shí)DS1248并未復(fù)位），導(dǎo)致意想不到的錯(cuò)誤。

（2）使用MB90092應(yīng)注意的問題

·如果選擇外同步方式，只有當(dāng)外同步信號(hào)存在時(shí)，MB90092才能接受控制命令。為了防止當(dāng)視頻信號(hào)由“無”切換到“有”，監(jiān)視器上產(chǎn)生字符丟失的情況，屏幕上疊加的所有字符每隔0。2秒更新一次。這樣就不會(huì)發(fā)生字符丟失的現(xiàn)象。

·上電復(fù)位后，為了有效設(shè)置屏幕及字體的各種屬性、行距、顯示位置等，先選擇內(nèi)同步方式，待設(shè)置完成后，再設(shè)定為外同步方式；否則，設(shè)置時(shí)如無外同步信號(hào)，所有的設(shè)置均為無效設(shè)置。

（3）由于視頻信號(hào)頻率較高、頻帶較寬，因而當(dāng)兩路視頻信號(hào)相距較近時(shí)，容易產(chǎn)生串?dāng)_。為了盡量減少串?dāng)_，制板時(shí)做到了以下幾點(diǎn)：

·各種視頻信號(hào)間用較粗的地線隔開，視頻走線盡量短而粗；

·模擬地和數(shù)字地分開，只在電源處相連；

·設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，交流電與直流低壓之間相距較遠(yuǎn)，且用地線隔開；直流低壓與開關(guān)管的調(diào)整電路之間用光耦隔開。

該矩陣系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是不僅系統(tǒng)本身可以級(jí)連，而且可以與電腦進(jìn)行通信。在電腦上加一塊視頻卡，將矩陣系統(tǒng)的某一路輸出連至視頻卡，這樣就可以在電腦顯示屏上看到256路輸入中的任一路圖像。此時(shí)，可用電腦鍵盤代替矩陣系統(tǒng)鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行各種操作（如控制云臺(tái)及視頻信號(hào)切換等），并且可通過Internet實(shí)行遠(yuǎn)程切換。另一方面，編寫相應(yīng)的電腦軟件，可在電腦顯示屏上畫一電子地圖，將各監(jiān)控點(diǎn)及報(bào)警點(diǎn)標(biāo)注在圖上。這樣一來，監(jiān)控目標(biāo)一目了然，可隨時(shí)點(diǎn)擊某監(jiān)控點(diǎn)，調(diào)出該處的畫面。如某報(bào)警點(diǎn)有報(bào)警發(fā)生，電子地圖上相應(yīng)的位置會(huì)閃爍，且可將報(bào)警信息及對(duì)應(yīng)畫面存入電腦硬盤（即硬盤錄像）。