近年、銀行や高速道路、ビルなどさまざまな分野でデジタル映像監視システムが普及しています。 デジタルビデオ監視システムでは、OSD (オンスクリーンディスプレイ) テクノロジーが不可欠な部分です。 OSD はユーザーに使いやすいマンマシン インターフェイスを提供し、ユーザーがより多くの追加情報を取得できるようにします。
1. システム構成
この記事で紹介されているシステムは、TI DSP TMS320DM6? をベースにした完全なビデオ監視システムです。 3とFPGA。 1 チャンネルのビデオ入力と 1 チャンネルのビデオ出力をサポートし、ネットワーク インターフェイスも提供します。
ビデオ入力は、TI のコスト効率の高いビデオ デコーダ TVP5150A によって実現されます。 TVP5150A は、2 つのコンポジット ビデオ入力または 656 つの S ビデオ ビデオ信号の収集を実現できます。 レジスタは IXNUMXC を通じて設定され、出力デジタル ビデオ信号は ITUXNUMX 規格に従います。
TVP5150A によってデコードされたデジタル ビデオ信号は、DM1 のビデオ ポート 6 を介して DSP に送信されます。 必要なビデオ処理が DSP によって実行され、ネットワーク インターフェイスによってリモート デバイスに出力されます。 一方、DM3以降は？ 6 はネットワークから受信したビデオ データを処理し、FPGA を介してビデオ ポート 3 を介して SAA7105 によって表示および出力されます。
出力部はSAA7105で実現されています。 SAA7105 は、NXP 社の高性能ビデオ エンコーダで、コンポジット ビデオ出力、VGA ビデオ出力、および HDTV 高解像度ビデオ信号出力を提供できます。 SAA7105の制御もI2Cを通じて実現されており、コンポジットITU656規格のデジタルビデオ信号を受信します。
映像処理部にはTI社製DSP TMS320DM6 3を採用し実現。 DM6?3 のメイン周波数は 600MHz に達することができ、20 ビット ビデオ ポートが 656 つあります。 ビデオ ポートは、BT.6 や Y/C などのデジタル ビデオ インターフェイスをサポートします。 DM3?XNUMX はネットワーク MAC も統合してネットワーク アクセスを実現します。
ハードウェアのパフォーマンスの開発速度は、ソフトウェアのニーズを満たすのが常に困難です。 ますます複雑化するビデオ処理アプリケーションでは、DSP が複雑なビデオ処理タスクを担当し、リソースが非常に逼迫しています。 そこで、本システムの設計ではFPGAを用いてOSDの設計を実現し、DSPの負担を軽減します。
OSD実装部にはザイリンクスのXC3S250Eを採用。 XC3S250E は、3 個の論理ゲートを備えたザイリンクス SPARTAN-250,000E シリーズ FPGA です。
2.OSDの実装
SAA7105はOSD機能を実現できませんが、XC3S250Eで実現します。 メインコントロールチップDM6? 3 は表示する内容と位置を FPGA に通知するだけでよく、具体的な作業は FPGA が実行します。 OSDの論理ブロック図を図2に示します。
OSD FPGAは、EMIFAを介してDSP DM6 3からOSDデータと制御命令を受け取り、DSPビデオポート1を介してビデオデータを受け取り、ビデオデータにOSD情報を重畳してビデオエンコーダSAA7105に出力します。 OSD の機能モジュールは次のように説明されます。
アドレス デコード モジュールのデータ ポートは、DSP DM32 6 の EMIFA の下位 3 ビット データとインターフェイスし、DM6 3 によって送信されたデータと制御情報を受信します。これらのデータと制御情報は、DM32 6 によって送信された元の 3 ビット データです。 DM32 XNUMX. アドレス デコード モジュールは、OSD のコンテンツなどの受信した OSD データを XNUMX ビット データ形式で FPGA の内部 FIFO に置きます。 制御情報は主に、一連の制御レジスタを通じて OSD を制御するために使用されます。
DSP に直接接続されたビデオ インターフェイス モジュールもあります。 ビデオ インターフェイス モジュールは DSP のビデオ ポート 2 に接続され、DSP ビデオ ポートからのデータと制御情報を保存します。 これらの制御情報は、OSD マルチチャネル制御モジュールに直接送信され、ビデオ デコーダ SAA7105 も直接制御します。
OSD制御ロジックは、制御レジスタ群から取得した制御情報をOSDの各機能モジュールに出力し、OSDの制御を実現する。 レジスタ グループは主に XNUMX つの部分に分かれています。XNUMX つは非同期レジスタ グループで、リセット、OSD イネーブル、データ幅の選択などの制御情報を OSD に送信します。 もう XNUMX つは同期レジスタ グループで、主に OSD の位置情報を制御します。
OSDデコードモジュールは、制御ロジックの制御情報に従って表示すべきデータをFIFOから取り出し、映像データと同期してOSD CLUTモジュールに出力します。 FIFO から取得したデータはオリジナルの DSP 32 ビット データであり、OSD CLUT モジュールが必要とするデータは 8/16 ビットであるため、OSD アンパッキング モジュールは、周波数に応じて 32 ビット データをアンパックする必要があります。ビデオポート。 32 ビット データは、8/16 の幅で OSD CLUT モジュールに送信されます。
FIFO モジュールのもう 6 つの機能は、FIFO フルまたは FIFO 空などの FIFO ステータス情報を DMA イベント ジェネレータ モジュールに転送することです。 DMA イベント ジェネレーターはこれらのイベントを監視し、イベントが発生すると DM3? に送信されます。 XNUMX 割り込みモードで、FIFO への正しい読み取りおよび書き込み操作を実現します。
OSD CLUTモジュールは、OSDアンパッキングモジュールから受け取った各ピクセルのデータに対して対応するYCbCrの値を検索し、これらのOSD CLUTデータの出力順序を制御する。 この変換関係は、DSP によって 24 ビット データ ポートを通じて送信されます。 OSD CLUT モジュールのデータは、OSD マルチチャンネル コントローラー モジュールに直接出力されます。
OSD マルチチャンネル制御モジュールは、OSD CLUT モジュールから受信したアルファ制御ビットに従って出力ビデオ データを決定します。 現在の OSD 情報、つまりアルファ制御ビットが有効な場合、OSD データをデータ変換モジュールに出力します。 それ以外の場合は、ビデオインターフェイスモジュールから受信した元のビデオデータを出力して、OSD 機能を実現します。
OSD マルチチャンネル コントローラーから出力されたデータはビデオ デコーダーに直接送信されず、特定のアプリケーション条件に従ってデータ変換モジュールを通じて必要なデータ形式変換が実行されます。 SAA7105 のインターフェイス タイミングから、SAA7105 がコンポジット ビデオ出力用に設定されている場合、必要なデータはシングル クロック エッジ データであることがわかります。 このとき、データ変換モジュールは何も行わず、OSD マルチチャンネル制御モジュールから受信したデータがそのまま送信されます。 SAA7105の場合; SAA7105 が VGA または HDTV 出力モードで構成されている場合は、デュアル クロック エッジ データが必要です。 このとき、データ変換モジュールは、OSDコントローラから受信したシングルクロックエッジデータをデュアルクロックエッジデータに変換し、ビデオデコーダSAA7105に出力する。
FPGA が OSD のすべての作業を完了していることがわかります。 OSDコンテンツを表示したい場合はDM6? 3 では、EMFIA ポートを介して FPGA に制御命令を送信するだけで済みます。 もちろん、これらの指示には、OSD のコンテンツと位置情報が含まれます。
3.OSD制御
XC3S250E によって実装された OSD 設計は、OSD によって表示されるコンテンツに制限がなく、受信した OSD の位置とコンテンツ情報に基づいて OSD 表示を実行するため、非常に柔軟で便利です。 以下では、OSD の漢字表示を例にして、OSD の制御動作を説明します。
中国語の文字を正しく表示するには、入力された中国語の文字の内部コードを、対応する位置コードに変換する必要があります。 この関数では、関数 Uint32 Code_Converse(unsigned char *CodeNPointer) を使用します。この入力は、変換される漢字を指すポインターです。 戻り値は、漢字に対応する位置コードです。 OSD 表示は、OSDHZ?isplay 関数によって実現されます。
void OSDHZ_ディスプレイ{
Uint8 *pFrame
Uint32 ピッチ
OSDUTIL_Point* 位置
Uint32 コードQ
OSDHZ?ont *フォント
Uint8 fgColor
Uint8 bgColor
}
このうち、Uint8 *pFrame は OSD 出力用のバッファーです。 Uint32 ピッチは、各行に表示されるピクセル値です。 OSDUTIL_Point *loc は最初の文字の表示位置です。 Uint32 CodeQ は、中国語の文字を表示するための市外局番です。 OSDHZ?ont * font は中国語の文字を表示するために使用されるフォントです。 Uint8 fgColor は、漢字の前景色を表示します。 Uint8 bgColor は漢字の背景色を表示します。
したがって、中国語の文字を表示する必要がある場合は、中国語の文字を必要なコード システムに変換し、変換されたエリア コードを OSD FPGA に出力するだけで済みます。 もちろん、漢字を表示するには漢字ライブラリが不可欠です。
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