基于MB90092的視頻字符疊加設計研究

王維茹

摘要：隨著社會對安全防護要求的提高，對視頻監控設備的需求也越來越多。應用量最多的攝像設備是普通模擬攝像機，而普通模擬攝像機由于其無數字處理能力，其輸出的模擬視頻無任何附加信息；在監控時或錄制后，不易于快速定位和后期檢索。視頻字符疊加器，可在模擬視頻上疊加時間、地點等信息，為實時視頻監控和后期錄制的視頻播放提供了極大的便利。字符疊加器主要應用于公路收費、銀行、郵電、商場、等領域需要在視頻圖像上疊加顯示中英文字符的場合。

關鍵詞：P89V51視頻字符疊加MB90092PF

中圖分類號：TN79 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）06-0000-00

1 設計原理

視頻疊加，即在視頻圖像上疊加上需要疊加的信息。其實現方法為，首先獲得模擬視頻的行/場信號；使用行/場信號，作為視頻疊加的行計數器觸發信號，其中場信號用來對行計數器清零，行信號使得行計數器增加計數；列計數器被行信號清零，其計數頻率根據行分辨率確定，但有效疊加點數，不能超過模擬視頻的行分辨率，如PAL制式應為720點，NTSC制式應為640點。這樣，就產生了視頻圖像的行計數和列計數。行/列計數器的輸出作為存儲疊加控制信息的SRAM的地址信號使用。

疊加信息的起始位置，由上位機來配置。由疊加信息提取出的字模或圖像，將需要疊加的位置置‘1，不需要疊加的位置置‘0，形成疊加控制位圖。依照疊加位置和存儲SRAM地址的對應關系，將疊加控制位圖寫入SRAM中。SRAM一般輸出8bit數據，可使用并入串出移位寄存器將SRAM的并行8位數據轉換為1bit的點輸出。這樣可以節省SRAM的存儲空間。

行計數和列計數組成了SRAM的地址。隨著行計數和列計數的變化，SRAM輸出了對應地址的存儲數據。當輸出‘1時，模擬開關切換至‘白電平電壓，替換了模擬視頻的原電平；當輸出‘0時，模擬開關輸出原模擬圖像電平。

視頻疊加芯片MB90092PF，集成了模擬開關、行/列計數器、SRAM控制、SPI接口；可顯示白色字符，黑色字符，白背景黑字符，黑背景白字符、報警/重要數據可以反白且閃爍提示；內置EEPROM，可以確保顯示固定字符不丟失；顯示容量：最多支持12行*24列=288個字符。

疊加器的主控MCU采用P89V51RD2，通過SPI接口與MB90092PF通信；其自帶的UART端口，外部增加RS232電平轉換芯片后，作為與上位機通信的串行接口。

視頻處理流程如圖1所示。

2 系統設計

2.1 電源電路設計

產品輸入電源為DC12v，內部采用了DCDC變換器TPS62170作為降壓芯片。TPS62170是一款易于使用的同步降壓 DC-DC 轉換器，其針對高功率密度應用進行了優化。 典型2.25MHz 高開關頻率允許使用小型電感器，并且通過使用 DCS-Control? 拓撲技術提供快速瞬態響應以及高輸出電壓精度。TPS62170輸入電壓范圍3V 至 17V；在輸出電壓介于 0.9V 至 6V 之間時支持高達 0.5A 的持續輸出電流。

2.2 視頻信號放大設計

模擬視頻信號的電壓為1Vp-p，而MB90092接收的視頻信號電壓要求達到2Vp-p，且要有1 V的直流偏置，因此需要對視頻輸入信號進行放大并增加直流偏置。本設計選用了SGMIRCO公司的35MHz視頻芯片SGM9116XS。該芯片內置電平移位電路，能有效避免同步脈沖的削波現象，并允許DC耦合輸出。SGM9116可驅動交流耦合雙75Ω負載，主要應用于：視頻信號放大器、衛星電視機頂盒、視頻點播等設備。

2.3 視頻同步分離電路

LM1881是經典視頻信號的同步分離芯片， 可以從0. 5～2 V 的標準負極性NTSC制、PAL 制、SECAM制視頻信號中提取復合同步、場同步、奇偶場識別等信號，可以直接提供給MB90092使用。

2.4 字符疊加電路設計

MB90092是日本FUJITSU公司推出的一款用CMOS工藝制成的專用視頻字符疊加芯片，MB90092內部集成了現實內存（VRAM）、外掛字庫接口和視頻信號發生器，外部只需連接少量元件就可現實漢字和圖形，它功能強大、接口簡單、編程方便、可方便的嵌入各種視頻監控系統中，因而可廣泛的應用于各個行業和各種領域。該芯片主要是通過CS、SCLK、SIN三個 引腳與外部控制系統進行通信，字體存儲器控制模塊可通過地址和READ信號讀取外部字體存儲器中的字體數據。

2.5 控制系統設計

控制部分選用P89V51RD2單片機，主要是將上位機發送的疊加命令及信息轉發給MB90092，如顯示控制和VRAM寫地址控制。MB90092根據單片機的指令讀取字庫AM27C080-100DC（32）中的字符并將圖像信號、疊加字符、復合消隱脈沖和復合同步脈沖按一定比例混合在一起，送出視頻輸出信號。

3 結語

本文基于MB90092高集成視頻疊加芯片的視頻字符疊加系統，經實際使用證明其運行可靠、疊加字符清晰、響應速度快、可根據客戶要求更改字符大小、顏色、位置等參數，可自定義字庫、擴展性強。

參考文獻

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