简论视频芯片中的OSD核的设计及FPGA的实现.pdf

视频芯片中OSD核的设计及FPGA的实现 一、OSD技术概述 OSD（On-Screen Display）技术是一种在显示设备屏幕上的特定位置显示字符或者图像的技术，用于完成人机交互的功能。随着网络技术的发展和各种终端视频设备如高清晰电视、视频电话的出现，视频格式转换芯片成为了视频技术发展的一个新方向。在视频技术发展的过程中，OSD技术也得到了相应的发展，特别是在用户界面的显示上，OSD技术具有重要地位。OSD技术实现通常利用单片机来完成，但单片机在功能上相对简单，无法很好地满足视频功能的复杂性以及对同步时序的严格要求。 二、OSD技术与FPGA的结合 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可以通过编程来配置的集成电路，具有灵活的特性，适合处理高速并行处理任务。在OSD技术的实现中，使用FPGA可以简化电路设计，提高系统的灵活性和可扩展性。相比于单片机控制，采用FPGA可以更有效地实现多文字字符和图像的叠加，电路可以更加简化。同时，通过对FPGA源代码的修改，可以灵活地完成不同形式的叠加。 三、系统工作原理分析 在对OSD技术工作原理进行分析时，可以以黑白视频信号为例进行模拟和试验。黑白视频信号一般由图像信息、同步脉冲信号和消隐脉冲信号组成。视频同步信号的字符叠加信号需要经过特定的分离器件来获得行信号和场信号。字符或图像的叠加原理基于在原始信号上叠加特定电压信号，并在特定时间内显示在屏幕的特定位置上。 在设计OSD核时，需要解决以下几个问题：首先是如何获得需要显示的字符库或图像的基础数据；其次是精确实现“白点”的位置，即对行信号进行精确的定位，并形成一个字符和图像的点阵，赋予准确的时序性；最后是如何在字符或图像叠加时混入电压信号。在实际设计过程中，前两个问题可以通过FPGA技术完成，而最后一个问题则需要利用模拟电路来实现。 四、OSD核硬件实现 在硬件实现过程中，需要构建数字电路和模拟电路。数字电路主要由FPGA和DSP（Digital Signal Processor）两部分组成。OSD控制核设置在FPGA中，输出叠加功能需要点阵时序；而DSP则作为系统的“上位机”，辅助处理数据。通过FPGA的RAM容量，可以按照屏幕显示图像、字符的数量和点阵格式进行初步的分析和计算，确保系统有足够的资源完成FPGA的功能。模拟电路方面，视频信号需要进行归零处理，以避免消隐电平不为零导致的图像信息破坏。此外，还需对同步视频信号进行分离，使FPGA的OSD控制核心获得同步的行信号和同步的场信号来完成计算。字符电平的叠加也是模拟电路需要完成的工作之一。 通过以上分析可以看出，FPGA在实现OSD核的过程中扮演着重要的角色。FPGA的灵活性和可编程性使其成为实现高性能、高精度OSD核的理想选择。随着数字视频技术的不断进步，OSD技术与FPGA结合的设计将越来越受到重视。