多通道osd視頻疊加控制器的製作方法

2023-04-25 22:03:56 1

專利名稱：多通道osd視頻疊加控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及視頻疊加的技術領域，具體涉及一種基於Mico32控制模塊平臺的 FPGA實現的，可以同時將單色字符/圖形疊加到多路非同步視頻信號中的多通道OSD視頻 疊加控制器。
背景技術：
OSD (On Screen Display)視頻疊加控制器是一種在模擬視頻信號中疊加字符或 者圖形信息，使視頻圖像中疊加有字符或者圖形的設備。如在視頻中顯示日期、時間、參 數、公司標識、攝像機位置等。目前，OSD視頻疊加技術應用於安防、路橋監控、電梯顯示、銀 行點鈔、測試測量數據顯示等多行業和多場合中。OSD實現的過程為存儲器(一般為內存的一段)的內容與顯示終端上的像素一一 對應，這種一一對應的關係一般通過寄存器設置，然後由硬體上來負責實現。國內普遍使用的OSD視頻疊加控制器晶片為NEC公司的生產的64系列，如 UPD6453、UPD6467和富士通(FUJITSU)公司的MB90092。而現有技術中的OSD視頻疊加控 制器也以這兩類控制器為代表。NEC公司這兩種控制器，在控制字符/圖形的黑邊和黑邊內的疊加信息的效果 方面很出色；但在疊加內容方面，UPD6467僅能疊加晶片內ROM中固化好的字符/圖形， UPD6453支持內部ROM和用戶自定義16個字符/圖形。因此兩種控制器僅僅能夠滿足只要 求使用內部字符/圖形或者自定義不超過16個字符/圖形的情況，而在實際應用中，需要 的字符/圖形通常要多於16個。富士通公司的MB90092，可以疊加顯示8192種用戶自定義字符/圖形，但是其實現 需要外部另行擴展一片ROM或者FLASH ROM來存儲這些字符/圖形信息。MB90092雖然解 決了對於字符和圖形數量的要求，但MB90092字符/圖形黑邊是通過左右移動字符/圖形 點陣來計算出來的，每個字符/圖形的點陣都需要特殊處理，黑邊疊加效果不佳，尤其在監 視器尺寸較大時，可以明顯看出不連續的黑邊，破壞了字符/圖形顯示效果。現有技術中的兩類視頻疊加控制器，在需要多路視頻疊加的使用場合時，需要重 新配置電路，致使電路複雜，PCB的面積增加，從而導致系統的集成度下降，成本上升。尤其 是在使用MB90092晶片時，多路視頻疊加中的每路視頻疊加控制器都需要單獨配置一個存 儲用戶字符/圖形的ROM或者FLASH ROM,導致成本大幅度上升。且現有技術中的OSD視頻疊加控制器需要配合CPU控制模塊一起使用，才能將用 戶的疊加數據存儲至存儲器中，供OSD視頻疊加控制器使用
發明內容
為解決上述現有技術中所存在的問題，本發明提供了一種基於Mico32控制模塊 平臺的FPGA實現的，可以同時將單色字符/圖形疊加到多路非同步視頻信號中的多通道 OSD視頻疊加控制器。。
本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是本發明的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於其結構是基於Mico32控制模塊 平臺的FPGA實現的，字符/圖形的疊加採用位圖方式，包括通過wishbone總線和用戶 進行數據交換的wishbone總線接口模塊；將總線上用戶輸入的數據存入存儲器的顯示更 新模塊；存儲用戶輸入數據的存儲器接口模塊；用於緩存疊加顯示信息的顯示緩衝控制 模塊；響應疊加通道仲裁模塊數據讀取存儲器請求、顯示更新模塊數據寫入存儲器請求和 wishbone總線接口模塊FIFO數據緩衝區更新請求的調度器模塊；針對多路不同視頻所設 置的多路視頻信號處理模塊；響應顯示緩衝控制模塊數據讀取請求信號的多路疊加通道仲 裁模塊；用於視頻疊加狀態設置的狀態寄存器模塊。
本發明還可以採用如下技術措施所述的Wishbone總線接口模塊為Mico32控制模塊，用戶通過由所述接口寫入或者讀 出狀態寄存器信息；狀態寄存器存儲每路視頻的字符/圖形疊加位置、疊加像素寬度和是 否允許疊加字符/圖形的信息；將多路視頻的字符/圖形的疊加信息預先寫入視頻疊加顯 示緩衝區，顯示緩衝區控制模塊可以緩存字符/圖形疊加數據。
所述的顯示緩衝模塊分為兩個顯示緩衝區，疊加控制模塊通過顯示緩衝控制模塊 交替從這兩個顯示緩衝區取出視頻的字符/圖形疊加數據；顯示緩衝區使用FPGA內部的嵌 入式RAM實現，通過顯示緩衝控制模塊向疊加仲裁模塊發出讀取存儲器請求將數據輪流寫 入顯示緩衝區1或顯示緩衝區2中，然後通過顯示緩衝控制模塊將緩衝區的數據分時輪流 取出，供OSD視頻疊加控制模塊使用。
所述的多路視頻信號處理模塊分別處理多路非同步視頻的信號，依據視頻信號產 生正確的數據讀請求信號，並且可以根據狀態寄存器設置的疊加偏移地址產生疊加位置偏 移使能，根據顯示使能狀態寄存器產生顯示使能信號。
所述的多路疊加通道仲裁模塊對多路視頻信號處理模塊發出的數據信號和多路 顯示緩衝控制模塊發出的讀取數據請求信號進行協調；在接收到多路視頻信號處理模塊發 出的數據讀請求，從存儲器中讀出要疊加的字符/圖形數據到對應視頻顯示緩衝區中，顯 示緩衝控制模塊將顯示緩衝的數據送給疊加控制模塊，並當顯示緩衝數據為空時發出數據 讀請求為其填充。
所述的調度器模塊分別處理顯示更新模塊FIFO數據緩衝區寫入存儲器請求信 號、疊加通道仲裁模塊存儲器讀取請求信號和wishbone總線接口模塊FIFO數據緩衝區寫 入請求信號的調度協調，當FIFO數據緩衝區有數據更新時，系統等待疊加空閒，顯示更新 模塊將FIFO數據緩衝區中的數據更新到存儲器中。
所述的字符/圖形疊加控制模塊共有多路，每個模塊控制疊加字符/圖形到對應 視頻；在狀態寄存器禁止該路疊加時，疊加控制器不理會顯示緩衝區中的疊加數據，不產生 控制信號；在狀態機寄存器允許該路疊加功能時，疊加控制模塊在接收到行場信號採集模 塊產生的疊加開始信號後，根據顯示緩衝區中的數據產生控制信號和疊加信息，疊加控制 模塊依照狀態寄存器所設置的像素寬度可以調整疊加在視頻上的字符/圖形的像素寬度。
本發明具有的優點和積極效果是本發明的多通道OSD視頻疊加控制器，採用單片Mico32控制模塊平臺的FPGA實現， 可以同時將任意用戶自定義單色字符/圖形疊加到多路非同步視頻信號中，字符/圖形疊加基於位圖方式，疊加效果更加穩定。用戶只需將要疊加的字符/圖形通過Mico32控制模 塊的Wishbone總線寫入到存儲器中即可，字符/圖形完全由用戶自己定義，並且多路視頻 的疊加字符/圖形均由Mico32的接口模塊寫入，多路視頻疊加控制器僅需要一片ROM或者 FLASH ROM來存儲字符/圖形即可。不僅解決了現有疊加控制器只能疊加晶片內部的字符 /圖形(或者最多16個用戶自定義字符/圖形)的缺點，同時減少了存儲晶片的使用數量， 降低了生產成本和使用成本。


附圖中表現了本發明的一個實施例——16通道的OSD視屏疊加控制器，並對此進 行詳細說明。
圖1是本發明的多通道OSD視頻疊加控制器的結構框圖；圖2是本發明的多通道OSD視頻疊加控制器在實際應用中的結構框圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
圖1是本發明的多通道OSD視頻疊加控制器的結構框圖。
如圖1所示，本發明的16通道OSD視頻疊加控制器，字符/圖形的疊加採用位圖 方式，其結構是基於Mico32控制模塊平臺的FPGA實現的，包括可以通過wishbone總線 和用戶進行數據交換的wishbone總線接口模塊；用於將總線上用戶輸入的數據存入存儲 器的顯示更新模塊；用於存儲用戶輸入數據的存儲器接口模塊；用於緩存疊加顯示信息的 顯示緩衝控制模塊；用於響應疊加通道仲裁模塊數據讀取存儲器請求、顯示更新模塊數據 寫入存儲器請求和wishbone總線接口模塊FIFO數據緩衝區更新請求的調度器模塊；多路 視頻信號處理模塊；用於響應顯示緩衝控制模塊數據讀取請求信號的多路疊加通道仲裁模 塊；用於視頻疊加狀態設置的狀態寄存器模塊。
Mico32控制模塊，用戶通過wishbone總線，可以寫入或者讀出狀態寄存器信息； 狀態寄存器存儲每路視頻的字符/圖形疊加位置、疊加像素寬度和是否允許疊加字符/圖 形的信息；將16路視頻的字符/圖形的疊加數據預先寫入數據緩衝區模塊，數據緩衝區模 塊可以緩存字符/圖形疊加數據。
16路視頻信號處理模塊，分別處理16路非同步視頻信號，依據視頻信號產生正 確的數據讀請求信號，並且可以根據狀態寄存器設置的疊加偏移地址產生疊加位置偏移使 能，根據顯示使能狀態寄存器產生顯示使能信號。
疊加通道仲裁模塊對16路視頻信號處理模塊發出的數據信號和16路顯示緩衝控 制模塊發出的讀取數據請求信號進行協調；在接收到多路視頻信號處理模塊發出的數據讀 請求，從存儲器中讀出要疊加的字符/圖形數據到對應視頻顯示緩衝區中，顯示緩衝控制 模塊將顯示緩衝的數據送給疊加控制模塊，並當顯示緩衝數據為空時發出數據讀請求為其 填充。
字符/圖形疊加控制模塊共有16路，每個模塊控制疊加字符/圖形到對應視頻； 在狀態寄存器禁止該路疊加時，疊加控制器不理會顯示緩衝區中的疊加數據，不產生控制 信號；在狀態寄存器允許該路疊加功能時，疊加控制模塊在接收到視頻信號處理模塊產生的疊加開始信號後，根據顯示緩衝區中的數據產生控制信號和疊加信息，疊加控制模塊依 照狀態寄存器所設置的像素寬度可以調整疊加在視頻上的字符/圖形的像素寬度。
圖2是本發明的16通道OSD視頻疊加控制器在實際應用中的結構框圖。
如圖2所示，Mico32控制模塊通過Wishbone總線與視頻疊加控制模塊進行通訊， 視頻的行場分離電路將該路視屏的行場信號送到OSD視頻疊加控制模塊的行場採集埠， 存儲器與OSD視頻疊加控制模塊的內部存儲器接口相連，OSD視頻疊加控制模塊將疊加控 制信號和字符/圖形發送給字符/視頻插入器。以上就構成了 16通道視頻字符/圖形疊 加系統。
本發明的多通道OSD視頻疊加控制器，採用單片Mico32控制模塊平臺的FPGA實 現，可以同時將任意用戶自定義單色字符/圖形疊加到多路非同步視頻信號中，字符/圖形 疊加基於位圖方式，疊加效果更加穩定。用戶只需將要疊加的字符/圖形通過Mico32控制 模塊的Wishbone總線寫入到存儲器中即可，字符/圖形完全由用戶自己定義，並且多路視 頻的疊加字符/圖形均由Mico32的接口模塊寫入，多路視頻疊加控制器僅需要一片ROM或 者FLASH ROM來存儲字符/圖形即可，解決了現有疊加控制器只能疊加晶片內部的字符/ 圖形(或者最多16個用戶自定義字符/圖形)的缺點，同時減少了存儲晶片的使用數量。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制， 雖然本發明已以較佳實施例公開如上，然而，並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技 術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當然會利用揭示的技術內容作出些許更動或修 飾，成為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技 術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本發明技術方案的範 圍內。
權利要求
1.一種多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於其結構是基於Mico32控制模塊平臺 的FPGA實現的，字符/圖形的疊加採用位圖方式，包括通過wishbone總線和用戶進行數 據交換的wishbone總線接口模塊；將總線上用戶輸入的數據存入存儲器的顯示更新模塊； 存儲用戶輸入數據的存儲器接口模塊；用於緩存疊加顯示信息的顯示緩衝控制模塊；響應 疊加通道仲裁模塊數據讀取存儲器請求、顯示更新模塊數據寫入存儲器請求和wishbone 總線接口模塊FIFO數據緩衝區更新請求的調度器模塊；針對多路不同視頻所設置的多路 視頻信號處理模塊；響應顯示緩衝控制模塊數據讀取請求信號的多路疊加通道仲裁模塊； 用於視頻疊加狀態設置的狀態寄存器模塊。
2.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於fishbone總線接 口模塊為Mico32控制模塊，用戶通過由所述接口寫入或者讀出狀態寄存器信息；狀態寄存 器存儲每路視頻的字符/圖形疊加位置、疊加像素寬度和是否允許疊加字符/圖形的信息； 將多路視頻的字符/圖形的疊加信息預先寫入視頻疊加顯示緩衝區，顯示緩衝區控制模塊 可以緩存字符/圖形疊加數據。
3.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於顯示緩衝模塊分 為兩個顯示緩衝區，疊加控制模塊通過顯示緩衝控制模塊交替從這兩個顯示緩衝區取出視 頻的字符/圖形疊加數據；顯示緩衝區使用FPGA內部的嵌入式RAM實現，通過顯示緩衝控 制模塊向疊加仲裁模塊發出讀取存儲器請求將數據輪流寫入顯示緩衝區1或顯示緩衝區2 中，然後通過顯示緩衝控制模塊將緩衝區的數據分時輪流取出，供OSD視頻疊加控制模塊 使用。
4.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於多路視頻信號處 理模塊分別處理多路非同步視頻的信號，依據視頻信號產生正確的數據讀請求信號，並且 可以根據狀態寄存器設置的疊加偏移地址產生疊加位置偏移使能，根據顯示使能狀態寄存 器產生顯示使能信號。
5.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於多路疊加通道仲 裁模塊對多路視頻信號處理模塊發出的數據信號和多路顯示緩衝控制模塊發出的讀取數 據請求信號進行協調；在接收到多路視頻信號處理模塊發出的數據讀請求，從存儲器中讀 出要疊加的字符/圖形數據到對應視頻顯示緩衝區中，顯示緩衝控制模塊將顯示緩衝的數 據送給疊加控制模塊，並當顯示緩衝數據為空時發出數據讀請求為其填充。
6.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於調度器模塊分別 處理顯示更新模塊FIFO數據緩衝區寫入存儲器請求信號、疊加通道仲裁模塊存儲器讀取 請求信號和wishbone總線接口模塊FIFO數據緩衝區寫入請求信號的調度協調，當FIFO數 據緩衝區有數據更新時，系統等待疊加空閒，顯示更新模塊將FIFO數據緩衝區中的數據更 新到存儲器中。
7.根據權利要求1所述的多通道OSD視頻疊加控制器，其特徵在於字符/圖形疊加 控制模塊共有多路，每個模塊控制疊加字符/圖形到對應視頻；在狀態寄存器禁止該路疊 加時，疊加控制器不理會顯示緩衝區中的疊加數據，不產生控制信號；在狀態機寄存器允許 該路疊加功能時，疊加控制模塊在接收到行場信號採集模塊產生的疊加開始信號後，根據 顯示緩衝區中的數據產生控制信號和疊加信息，疊加控制模塊依照狀態寄存器所設置的像 素寬度可以調整疊加在視頻上的字符/圖形的像素寬度。
全文摘要
一種多通道OSD視頻疊加控制器，其結構是基於Mico32控制模塊平臺的FPGA實現的，字符/圖形的疊加採用位圖方式，包括總線接口模塊、顯示更新模塊、存儲器接口模塊、顯示緩衝控制模塊、調度器模塊、多路視頻信號處理模塊、多路疊加通道仲裁模塊和狀態寄存器模塊。本發明的多通道OSD視頻疊加控制器，可以同時將任意用戶自定義單色字符/圖形疊加到多路非同步視頻信號中，字符/圖形疊加基於位圖方式，疊加效果出色、穩定。字符/圖形完全由用戶自己定義，多路視頻疊加只需在用戶CPU端配置一片ROM或者FLASHROM來存儲字符/圖形,降低了生產成本和使用成本。
文檔編號H04N5/445GK102036038SQ201110002709
公開日2011年4月27日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者戴林, 趙小莉 申請人:天津天地偉業數碼科技有限公司