UPD6450和uPD6453在視頻字符疊加系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要:介紹了NEC公司推出的專用字符疊加芯片uPD6450和uPD6453的性能特點(diǎn)及其在視頻字符疊加系統(tǒng)中的應(yīng)用,包括控制命令、串行口時(shí)序、硬件外圍電路的設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)等。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/242243.htm關(guān)鍵詞:視頻字符疊加 uPD6450 uPD6453
近年來,隨著視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用,其系統(tǒng)容量在不斷擴(kuò)大。字符疊加電路是視頻監(jiān)控系統(tǒng)中不可缺少的一部分。因此,它的顯示編輯功能、可靠性以及電路的規(guī)模和復(fù)雜程序,也就成為設(shè)計(jì)者十分關(guān)注的一個(gè)問題。
為了保證在系統(tǒng)容量較大的情況下,實(shí)現(xiàn)低成本、高性能的字符疊加,我們嘗試了使用NEC公司推出的專用字符疊加芯片uPD6450和uPD6453。實(shí)踐證明,以這兩種芯片為核心設(shè)計(jì)的字符疊加電路,具有可靠性高、顯示編輯功能強(qiáng)、硬件電路簡化等優(yōu)點(diǎn),是視頻字符疊加的一種較好的選擇。下面對(duì)這兩種芯片的性能特點(diǎn)以及它們在字符疊加電路中的具體應(yīng)用進(jìn)行簡要的介紹。
1 性能特點(diǎn)
uPD6450和uPD6453是NEC公司推出的專用字符疊加芯片,它們的共同特點(diǎn)是顯示編輯功能強(qiáng),可以在屏幕上顯示12行24列的字符,每個(gè)字符為12×18點(diǎn)陣,字符的大小、閃爍頻率可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整,同時(shí)為了達(dá)到顯示的多樣性,屏幕的背景色、字符的邊緣色以及字符本身的顏色也可以進(jìn)行修改。但在某些應(yīng)用上,這兩個(gè)芯片之間還是存在著一些差異,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面,一是芯片uPD6450內(nèi)部只固化了128個(gè)日文、斯文字母和數(shù)字等字符的字模,而沒有提供自定義字符的RAM空間,因此不能外擴(kuò)漢字,對(duì)我國的大多數(shù)用戶來說,在使用上存在著一些局限性。UPD6453則較好地解決了這個(gè)問題,其內(nèi)部不但提供240個(gè)字節(jié)的字模,而且還提供16個(gè)字符的RAM空間以供用戶填入自定義字符,這就為漢字顯示提供了可能。二是這兩個(gè)芯片在顏色控制上也存在著一些差異,芯片uPD6450e 5種顏色的內(nèi)部視頻信號(hào),可以作為顯示時(shí)的背景色,但它的字符顏色只能為黑色或白色,字符的邊緣色也只有黑色一種;而芯片uPD6453字節(jié)的背景色、邊緣色以及字符本身的景色均有7種,因此在顏色控制上,芯片uPD6453為用戶提供了更多的選擇。
2 控制命令和串行口時(shí)序
2.1 uPD6450控制命令和控制時(shí)序
2.1.1 控制命令
uPD6450一每控制命令均由兩個(gè)字節(jié)組成,前一字節(jié)為“格式”,如下所示:
格 式 | X | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | F0 | FR |
格式命令主要用于釋放測試模式(FR=1表示釋放測試模式),并提供一位(F0)與下一字節(jié)相組合以確定命令類型。當(dāng)連續(xù)幾條控制命令的第一字節(jié),即“格式”的內(nèi)容相同時(shí),可以共用一條“格式”命令。芯片uPD6450提供10條控制命令,表1列出了這些控制命令主要的功能特點(diǎn)。
表1 uPD6450控制命令的主要功能
命令類型 | 主要功能 |
顯示控制 NTSC/PAL、內(nèi)部/外部視頻信號(hào)、晶振控制 顯示塊垂直/水平位置控制 背景類型、內(nèi)部視頻信號(hào)顏色控制 顯示字符行/列地址控制 顯示字符的大小控制 顯示字符的閃爍控制 顯示字符的選擇 | 確定是否允許顯示字符、字符垢閃爍頻率,及控制LC振蕩的停振和起振 該命令用來選擇顯示模式和控制晶振的停振和起振。需要注意的是外部視頻信號(hào)使用LC振蕩,內(nèi)部視頻信號(hào)使用晶振 用來確定12位24列的字符顯示塊離屏幕最上端/最左端的距離 用來確定背景類型以及內(nèi)部視頻信號(hào)的顏色(有5種顏色選擇) 確定字符的顯示位置,12行24列對(duì)應(yīng)地址為0000~1011和00000~10111 確定每一行顯示字符的大?。ㄒ槐?、兩倍、三倍、四倍顯示) 確定某單個(gè)字符是否閃爍 確定uPD6450內(nèi)部固化的128個(gè)字符中哪個(gè)字符送出顯示 |
2.1.2 控制時(shí)序
控制時(shí)序如圖1所示。DATA、CLK、STB、BUSY分別芯片uPD6450的串行數(shù)據(jù)輸入端、時(shí)鐘輸入端、選通信號(hào)輸入端及忙信號(hào)輸出端。只有當(dāng)BUSY信號(hào)為低電平時(shí),uPD6450才能讀取CPU輸入的串行數(shù)據(jù)為低電平時(shí),uPD6450才可讀取CPU輸入的串行數(shù)據(jù)(先高位后低位),并在STB的上升沿將該8位串行數(shù)據(jù)寫入其內(nèi)部寄存器。
2.2 uPD6453控制命令和控制時(shí)序
2.2.1 控制命令
uPD6453的控制命令分為兩種:單字節(jié)命令和雙字節(jié)命令,這兩種不同的命令格式具有不同的時(shí)序。表2列出了這些控制命令主要的功能特點(diǎn)。
表2 uPD6453控制命令主要功能
命令類型 | 主要功能 |
顯示控制 | 確定是否允許顯示字符、字符的閃爍頻率,及控制LC振蕩的停振和起振 |
背景控制 | 確定背景的類型(無背景、字符邊緣背景、字符塊背景、全屏幕背景) |
背景顏色控制 | 確定背景的顏色(有7種顏色選擇) |
視頻RAM復(fù)位 | 此時(shí)晶振起振,視頻RAM寫模式,字符的顏色、大小等為默認(rèn)設(shè)置 |
顯示塊位置控制 | 用來確定12行24列的字符顯示塊離屏幕最上端、最左端的距離 |
顯示字符行、列地址控制 | 確定字符在12行24列的顯示塊中的行列位置 |
字符大小、平滑控制 | 確定每一行字符的顯示大小,以及用多倍顯示時(shí)是否采用字符的平滑措施 |
字符RAM寫地址控制 | uPD6453內(nèi)部提供16個(gè)字符的RAM空間,每個(gè)字符為12×18點(diǎn)陣,該命令用來確定將點(diǎn)陣數(shù)據(jù)寫入RAM空間中第幾個(gè)字的第幾行(一共18行),寫完一行,行地址自動(dòng)加1,寫完一個(gè)字,字地址自動(dòng)加1 |
字符RAM寫數(shù)據(jù)控制 | 確定需要寫入RAM空間的一行12個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)陣數(shù)據(jù) |
顯示字符控制 | 確定芯片uPD6453的256個(gè)字符(包括固化的240個(gè)字符以及16個(gè)自定義字符)中哪個(gè)字符送出顯示,以及該字符的顯示顏色和是否閃爍 |
2.2.2 控制時(shí)序
圖2給出了單字節(jié)命令和雙字節(jié)命令的控制時(shí)序。
3 uPD6450和uPD6453在視頻字符疊加系統(tǒng)中的應(yīng)用
3.1 硬件電路設(shè)計(jì)
采用芯片uPD6453進(jìn)行字符疊加時(shí),其硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3 所示。
在該電路設(shè)計(jì)中,需要注意以下幾個(gè)問題:
(1)芯片uPD6453內(nèi)部的字模(包括16個(gè)字符的空RAM區(qū))均為12×18點(diǎn)陣的漢字離庫很難找到,因此設(shè)計(jì)中采用了12×12點(diǎn)陣的字庫數(shù)據(jù),但這樣顯示的字符比較小。經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)當(dāng)電感取15μH、電容取56pF時(shí),12×12點(diǎn)陣的漢字字符以雙倍顯示比較合適。
(2)89C52只能直接管理64K的存儲(chǔ)空間,當(dāng)采用12×12點(diǎn)陣的漢字字庫時(shí),存儲(chǔ)所有的國標(biāo)一級(jí)漢字需要128K的ROM,這樣就需要進(jìn)行分布管理,最高位的地址線由I/O口引出。
(3)行場同步信號(hào)的分離可以采用專用集成電路如LM1881,也可以使用分立模擬元件。關(guān)于其具體電路,在參考文獻(xiàn)2中已詳細(xì)論述,需要注意的是uPD6453的輸出端只輸出疊加的字符信號(hào)。
(4)在圖3所示的設(shè)計(jì)框圖中,可以在P0口再外接一個(gè)時(shí)鐘芯片,如DS12887,以便能夠在視頻圖像信號(hào)上疊加當(dāng)前時(shí)間。
使用芯片uPD6450時(shí),其硬件電路設(shè)計(jì)與使用uPD6453時(shí)存在著一些差異,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是由于uPD6450只能顯示其內(nèi)部固化的128個(gè)字符而不能顯示漢字,因此電路設(shè)計(jì)上不再使用字庫ROM;二是芯片uPD6450本身就有視頻信號(hào)的輸入輸出管腳,經(jīng)過字符疊加后的視頻信號(hào)直接從該管腳輸出,與uPD6453只輸出字符信號(hào)不同。圖4、圖5給出了uPD6450視頻輸入輸出電路的設(shè)計(jì)。
3.2 軟件設(shè)計(jì)
一般而言,需要在視頻圖像信號(hào)上疊加標(biāo)題和時(shí)間等信息,以便將來對(duì)錄像存檔的圖像信號(hào)進(jìn)行分辨和查找;同時(shí),為了使疊加的字符信息不影響正常的圖像顯示,字符的顯示位置也應(yīng)是可調(diào)整的。基于這兩點(diǎn),將整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為6種狀態(tài),其狀態(tài)圖如圖6所示。
軟件編程時(shí),可以在5個(gè)設(shè)置界面上選用背景色。進(jìn)行標(biāo)題設(shè)置時(shí),如采用芯片uPD6453,則需要對(duì)用戶填入的漢字區(qū)碼進(jìn)行編輯,從字庫ROM中提取出點(diǎn)陣數(shù)據(jù),然后通過uPD6453的合成,顯示出相應(yīng)字符;但若采用芯片uPD6453,則可以直接在設(shè)置界面上顯示出該芯片內(nèi)部固化的一些常用字符(如斯文字符和數(shù)字等),以供用戶選擇。另外,標(biāo)題的設(shè)置應(yīng)有字符替換、字符插入、字符刪除的功能。時(shí)間設(shè)置的軟件編程比較簡單,只需將用戶設(shè)置的當(dāng)前時(shí)間進(jìn)行顯示并寫入時(shí)鐘芯片即可。在時(shí)間移動(dòng)和標(biāo)題移動(dòng)的編程上,芯片uPD6450和uPD6453提供的顯示位置調(diào)整功能為軟件設(shè)計(jì)帶來了很大方便。
以上介紹了芯片uPD6450和uPD6453在視頻字符疊加系統(tǒng)中的應(yīng)用,包括它們的性能特點(diǎn)、控制命令、串行口時(shí)序、硬件外圍電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)等。采用這兩種芯片進(jìn)行視頻字符疊加系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí),具有顯示編輯功能強(qiáng)、設(shè)計(jì)簡單、可靠性高、實(shí)用性好待優(yōu)點(diǎn),是視頻字符疊加的一種較好的選擇方案。
評(píng)論