Τα τελευταία χρόνια, τα ψηφιακά συστήματα βιντεοεπιτήρησης έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορους τομείς όπως τράπεζες, αυτοκινητόδρομοι και κτίρια. Στα ψηφιακά συστήματα παρακολούθησης βίντεο, η τεχνολογία OSD (On Screen Display) είναι απαραίτητο μέρος. Το OSD παρέχει στους χρήστες μια φιλική διεπαφή ανθρώπου-μηχανής, επιτρέποντας στους χρήστες να λαμβάνουν περισσότερες πρόσθετες πληροφορίες.
1. Σύνθεση συστήματος
Το σύστημα που παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο είναι ένα πλήρες σύστημα παρακολούθησης βίντεο που βασίζεται στο TI DSP TMS320DM6; 3 και FPGA. Υποστηρίζει 1 κανάλι εισόδου βίντεο και 1 κανάλι εξόδου βίντεο, ενώ παρέχει επίσης διεπαφή δικτύου.
Η είσοδος βίντεο πραγματοποιείται από τον οικονομικά αποδοτικό αποκωδικοποιητή βίντεο TVP5150A της TI. Το TVP5150A μπορεί να πραγματοποιήσει τη συλλογή δύο σύνθετων εισόδων βίντεο ή ενός σήματος βίντεο S-video. Ο καταχωρητής ρυθμίζεται μέσω I2C και το ψηφιακό σήμα βίντεο εξόδου ακολουθεί το πρότυπο ITU656.
Το ψηφιακό σήμα βίντεο που αποκωδικοποιείται από το TVP5150A μεταδίδεται στο DSP μέσω της θύρας βίντεο 1 του DM6; 3, και η απαραίτητη επεξεργασία βίντεο εκτελείται από το DSP και στη συνέχεια εξάγεται στην απομακρυσμένη συσκευή από τη διεπαφή δικτύου. Από την άλλη, μετά το DM6; 3 επεξεργάζεται τα δεδομένα βίντεο που λαμβάνονται από το δίκτυο, εμφανίζονται και εξάγονται από το SAA7105 μέσω της θύρας βίντεο 2 μέσω του FPGA.
Το τμήμα εξόδου υλοποιείται από το SAA7105. Ο SAA7105 είναι ένας κωδικοποιητής βίντεο υψηλής απόδοσης της NXP Company, ο οποίος μπορεί να παρέχει σύνθετη έξοδο βίντεο, έξοδο βίντεο VGA και έξοδο σήματος βίντεο υψηλής ευκρίνειας HDTV. Ο έλεγχος του SAA7105 πραγματοποιείται και μέσω I2C, και λαμβάνει το ψηφιακό σήμα βίντεο του σύνθετου προτύπου ITU656.
Το τμήμα επεξεργασίας βίντεο υιοθετεί το DSP TMS320DM6 3 της TI για υλοποίηση. Η κύρια συχνότητα του DM6?3 μπορεί να φτάσει τα 600 MHz και υπάρχουν δύο θύρες βίντεο 20 bit. Οι θύρες βίντεο υποστηρίζουν ψηφιακές διεπαφές βίντεο όπως BT.656 και Y/C. Το DM6?3 ενσωματώνει επίσης το MAC δικτύου για να πραγματοποιήσει πρόσβαση στο δίκτυο.
Η ταχύτητα ανάπτυξης της απόδοσης υλικού είναι πάντα δύσκολο να καλύψει τις ανάγκες του λογισμικού. Στις όλο και πιο πολύπλοκες εφαρμογές επεξεργασίας βίντεο, το DSP είναι υπεύθυνο για πολύπλοκες εργασίες επεξεργασίας βίντεο και οι πόροι γίνονται πολύ περιορισμένοι. Επομένως, στη σχεδίαση αυτού του συστήματος, το FPGA χρησιμοποιείται για την υλοποίηση του σχεδιασμού του OSD, το οποίο μπορεί να μειώσει την επιβάρυνση του DSP.
Το τμήμα υλοποίησης του OSD χρησιμοποιεί το XC3S250E της Xilinx. Το XC3S250E είναι ένα FPGA της σειράς Xilinx SPARTAN-3E με 250,000 λογικές πύλες.
2. Εφαρμογή OSD
Το SAA7105 δεν μπορεί να πραγματοποιήσει τη λειτουργία OSD, αλλά πραγματοποιείται από το XC3S250E. Το κύριο τσιπ ελέγχου DM6; 3 χρειάζεται μόνο να ενημερώσει το FPGA για το περιεχόμενο και τη θέση που θα εμφανιστεί και η συγκεκριμένη εργασία εκτελείται από το FPGA. Το λογικό μπλοκ διάγραμμα του OSD φαίνεται όπως στο Σχ. 2.
Το OSD FPGA λαμβάνει δεδομένα OSD και οδηγίες ελέγχου από το DSP DM6 3 μέσω EMIFA, λαμβάνει δεδομένα βίντεο μέσω της θύρας βίντεο DSP 1 και τοποθετεί πληροφορίες OSD στα δεδομένα βίντεο και τις εξάγει στον κωδικοποιητή βίντεο SAA7105. Οι λειτουργικές μονάδες του OSD περιγράφονται ως εξής.
Η θύρα δεδομένων της μονάδας αποκωδικοποίησης διευθύνσεων διασυνδέεται με τα δεδομένα χαμηλών 32 bit της EMIFA του DSP DM6 3 και λαμβάνει τα δεδομένα και τις πληροφορίες ελέγχου που αποστέλλονται από το DM6 3. Αυτά τα δεδομένα και οι πληροφορίες ελέγχου είναι τα αρχικά δεδομένα 32 bit που αποστέλλονται από το DM6 3. Η μονάδα αποκωδικοποίησης διεύθυνσης τοποθετεί τα λαμβανόμενα δεδομένα OSD, όπως το περιεχόμενο του εσωτερικού δεδομένων GAP σε μορφή OSD GA32-bit, σε μορφή OSD. Οι πληροφορίες ελέγχου χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο του OSD μέσω ενός συνόλου καταχωρητών ελέγχου.
Υπάρχει επίσης μια μονάδα διασύνδεσης βίντεο απευθείας συνδεδεμένη με το DSP. Η μονάδα διασύνδεσης βίντεο είναι συνδεδεμένη στη θύρα βίντεο 2 του DSP και αποθηκεύει τα δεδομένα και τις πληροφορίες ελέγχου από τη θύρα βίντεο DSP. Αυτές οι πληροφορίες ελέγχου μεταδίδονται απευθείας στη μονάδα ελέγχου πολλαπλών καναλιών OSD και οι πληροφορίες ελέγχου ελέγχουν επίσης απευθείας τον αποκωδικοποιητή βίντεο SAA7105.
Η λογική ελέγχου OSD εξάγει τις πληροφορίες ελέγχου που λαμβάνονται από την ομάδα καταχωρητή ελέγχου σε κάθε λειτουργική μονάδα του OSD για να πραγματοποιήσει τον έλεγχο του OSD. Η ομάδα καταχωρητών χωρίζεται κυρίως σε δύο μέρη: το ένα είναι η ομάδα ασύγχρονων καταχωρητών, η οποία στέλνει πληροφορίες ελέγχου όπως επαναφορά, ενεργοποίηση OSD και επιλογή πλάτους δεδομένων στο OSD. η άλλη είναι η ομάδα συγχρονισμού καταχωρητή, η οποία ελέγχει κυρίως τις πληροφορίες θέσης του OSD.
Η μονάδα αποκωδικοποίησης OSD αφαιρεί τα δεδομένα που θα εμφανιστούν από το FIFO σύμφωνα με τις πληροφορίες ελέγχου της λογικής ελέγχου και τα εξάγει στη μονάδα OSD CLUT σε συγχρονισμό με τα δεδομένα βίντεο. Τα δεδομένα που λαμβάνονται από το FIFO είναι τα αρχικά δεδομένα DSP 32 bit και τα δεδομένα που απαιτούνται από τη μονάδα OSD CLUT είναι 8/16 bit, επομένως η μονάδα αποσυσκευασίας OSD πρέπει να αποσυσκευάσει τα δεδομένα 32 bit σύμφωνα με τη συχνότητα της θύρας βίντεο. Τα δεδομένα 32 bit μεταδίδονται στη μονάδα OSD CLUT με πλάτος 8/16.
Μια άλλη λειτουργία της μονάδας FIFO είναι να μεταφέρει πληροφορίες κατάστασης FIFO στη μονάδα δημιουργίας συμβάντων DMA, όπως FIFO full ή FIFO κενό. Η γεννήτρια συμβάντων DMA παρακολουθεί αυτά τα συμβάντα και, εάν συμβούν, αποστέλλονται στο DM6; 3 σε λειτουργία διακοπής για την επίτευξη σωστών λειτουργιών ανάγνωσης και εγγραφής στο FIFO.
Η μονάδα OSD CLUT αναζητά την αντίστοιχη τιμή του YCbCr για τα δεδομένα κάθε pixel που λαμβάνεται από τη μονάδα αποσυσκευασίας OSD και ελέγχει την ακολουθία εξόδου αυτών των δεδομένων OSD CLUT. Αυτή η σχέση μετατροπής μεταδίδεται από το DSP μέσω της θύρας δεδομένων 24-bit. Τα δεδομένα της μονάδας OSD CLUT εξάγονται απευθείας στη μονάδα ελεγκτή πολλαπλών καναλιών OSD.
Η μονάδα ελέγχου πολλαπλών καναλιών OSD καθορίζει τα δεδομένα βίντεο εξόδου σύμφωνα με το bit ελέγχου Alpha που λαμβάνεται από τη μονάδα OSD CLUT. Εάν οι τρέχουσες πληροφορίες OSD, δηλαδή το bit ελέγχου Alpha είναι έγκυρες, εξάγει τα δεδομένα OSD στη μονάδα μετατροπής δεδομένων. Διαφορετικά, εξάγετε τα αρχικά δεδομένα βίντεο που λαμβάνονται από τη μονάδα διασύνδεσης βίντεο για να πραγματοποιήσετε τη λειτουργία OSD.
Τα δεδομένα που εξάγονται από τον ελεγκτή πολλαπλών καναλιών OSD δεν αποστέλλονται απευθείας στον αποκωδικοποιητή βίντεο, αλλά μέσω της μονάδας μετατροπής δεδομένων, σύμφωνα με συγκεκριμένες συνθήκες εφαρμογής, πραγματοποιείται η απαραίτητη μετατροπή μορφής δεδομένων. Μπορεί να φανεί από το χρονισμό διασύνδεσης του SAA7105 ότι όταν το SAA7105 έχει διαμορφωθεί για έξοδο σύνθετου βίντεο, τα απαιτούμενα δεδομένα είναι δεδομένα μονής άκρης ρολογιού. Αυτή τη στιγμή, η μονάδα μετατροπής δεδομένων δεν λειτουργεί και τα δεδομένα που λαμβάνονται από τη μονάδα ελέγχου πολλαπλών καναλιών OSD μεταδίδονται άθικτα. Για το SAA7105; εάν το SAA7105 έχει ρυθμιστεί σε λειτουργία εξόδου VGA ή HDTV, απαιτούνται δεδομένα ακμής διπλού ρολογιού. Αυτή τη στιγμή, η μονάδα μετατροπής δεδομένων μετατρέπει τα δεδομένα ενός άκρου ρολογιού που λαμβάνονται από τον ελεγκτή OSD σε δεδομένα διπλής ακμής ρολογιού και τα εξάγει στον αποκωδικοποιητή βίντεο SAA7105.
Μπορεί να φανεί ότι το FPGA έχει ολοκληρώσει όλες τις εργασίες του OSD. Εάν θέλετε να εμφανίσετε το περιεχόμενο OSD, DM6; 3 χρειάζεται μόνο να στείλει οδηγίες ελέγχου στο FPGA μέσω της θύρας EMFIA. Αυτές οι οδηγίες, φυσικά, περιλαμβάνουν το περιεχόμενο και τις πληροφορίες τοποθεσίας του OSD.
3. Έλεγχος OSD
Ο σχεδιασμός OSD που υλοποιείται από το XC3S250E εκτελεί εμφάνιση OSD με βάση τη λαμβανόμενη τοποθεσία OSD και πληροφορίες περιεχομένου, χωρίς περιορισμούς στο περιεχόμενο που εμφανίζεται από το OSD, το οποίο είναι πολύ ευέλικτο και βολικό. Το παρακάτω λαμβάνει ως παράδειγμα την εμφάνιση κινεζικών χαρακτήρων OSD για να επεξηγήσει τη λειτουργία ελέγχου του OSD.
Για να εμφανιστούν σωστά οι κινεζικοί χαρακτήρες, ο εσωτερικός κωδικός των κινεζικών χαρακτήρων πρέπει να μετατραπεί στον αντίστοιχο κωδικό τοποθεσίας. Για αυτήν τη συνάρτηση, χρησιμοποιούμε τη συνάρτηση Uint32 Code_Converse (unsigned char *CodeNPointer), της οποίας η είσοδος είναι ένας δείκτης, που δείχνει τον κινεζικό χαρακτήρα που πρόκειται να μετατραπεί. Η τιμή επιστροφής είναι ο κωδικός τοποθεσίας που αντιστοιχεί στον κινεζικό χαρακτήρα. Η οθόνη OSD πραγματοποιείται από τη λειτουργία OSDHZ?isplay:
void OSDHZ_ Display{
Uint8 *pFrame
Uint32 γήπεδο
OSDUTIL_Point* loc
Uint32 CodeQ
OSDHZ?ont *font
Uint8 fgColor
Uint8 bgColor
}
Μεταξύ αυτών, το Uint8 *pFrame είναι το buffer buffer για την έξοδο OSD. Το βήμα Uint32 είναι η τιμή pixel που εμφανίζεται σε κάθε γραμμή. OSDUTIL_Point *loc είναι η θέση εμφάνισης του πρώτου χαρακτήρα. Το Uint32 CodeQ είναι ο κωδικός περιοχής για την εμφάνιση κινεζικών χαρακτήρων. Η γραμματοσειρά OSDHZ?ont * είναι η γραμματοσειρά που χρησιμοποιείται για την εμφάνιση κινεζικών χαρακτήρων. Το Uint8 fgColor εμφανίζει το χρώμα του προσκηνίου των κινεζικών χαρακτήρων. Το Uint8 bgColor εμφανίζει το χρώμα φόντου των κινεζικών χαρακτήρων.
Επομένως, εάν χρειάζεται να εμφανίσετε κινεζικούς χαρακτήρες, χρειάζεται μόνο να μετατρέψετε τους κινεζικούς χαρακτήρες στο απαραίτητο σύστημα κωδικών και, στη συνέχεια, να εξάγετε τον κωδικό περιοχής που έχει μετατραπεί στο OSD FPGA. Φυσικά, για την εμφάνιση κινεζικών χαρακτήρων, η βιβλιοθήκη κινεζικών χαρακτήρων είναι απαραίτητη.
άλλο προϊόν μας:
