基于MB90092的视频字符叠加设计研究

摘要：随着社会对安全防护要求的提高，对视频监控设备的需求也越来越多。应用量最多的摄像设备是普通模拟摄像机，而普通模拟摄像机由于其无数字处理能力，其输出的模拟视频无任何附加信息；在监控时或录制后，不易于快速定位和后期检索。视频字符叠加器，可在模拟视频上叠加时间、地点等信息，为实时视频监控和后期录制的视频播放提供了极大的便利。字符叠加器主要应用于公路收费、银行、邮电、商场、等领域需要在视频图像上叠加显示中英文字符的场合。

关键词：P89V51视频字符叠加MB90092PF

中图分类号：TN79 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

1 设计原理

视频叠加，即在视频图像上叠加上需要叠加的信息。其实现方法为，首先获得模拟视频的行/场信号；使用行/场信号，作为视频叠加的行计数器触发信号，其中场信号用来对行计数器清零，行信号使得行计数器增加计数；列计数器被行信号清零，其计数频率根据行分辨率确定，但有效叠加点数，不能超过模拟视频的行分辨率，如PAL制式应为720点，NTSC制式应为640点。这样，就产生了视频图像的行计数和列计数。行/列计数器的输出作为存储叠加控制信息的SRAM的地址信号使用。

叠加信息的起始位置，由上位机来配置。由叠加信息提取出的字模或图像，将需要叠加的位置置‘1’，不需要叠加的位置置‘0’，形成叠加控制位图。依照叠加位置和存储SRAM地址的对应关系，将叠加控制位图写入SRAM中。SRAM一般输出8bit数据，可使用并入串出移位寄存器将SRAM的并行8位数据转换为1bit的点输出。这样可以节省SRAM的存储空间。

行计数和列计数组成了SRAM的地址。随着行计数和列计数的变化，SRAM输出了对应地址的存储数据。当输出‘1’时，模拟开关切换至‘白电平’电压，替换了模拟视频的原电平；当输出‘0’时，模拟开关输出原模拟图像电平。

视频叠加芯片MB90092PF，集成了模拟开关、行/列计数器、SRAM控制、SPI接口；可显示白色字符，黑色字符，白背景黑字符，黑背景白字符、报警/重要数据可以反白且闪烁提示；内置EEPROM，可以确保显示固定字符不丢失；显示容量：最多支持12行*24列=288个字符。

叠加器的主控MCU采用P89V51RD2，通过SPI接口与MB90092PF通信；其自带的UART端口，外部增加RS232电平转换芯片后，作为与上位机通信的串行接口。

视频处理流程如图1所示。

2 系统设计

2.1 电源电路设计

产品输入电源为DC12v，内部采用了DCDC变换器TPS62170作为降压芯片。TPS62170是一款易于使用的同步降压 DC-DC 转换器，其针对高功率密度应用进行了优化。 典型2.25MHz 高开关频率允许使用小型电感器，并且通过使用 DCS-Control? 拓扑技术提供快速瞬态响应以及高输出电压精度。TPS62170输入电压范围3V 至 17V；在输出电压介于 0.9V 至 6V 之间时支持高达 0.5A 的持续输出电流。

2.2 视频信号放大设计

模拟视频信号的电压为1Vp-p，而MB90092接收的视频信号电压要求达到2Vp-p，且要有1 V的直流偏置，因此需要对视频输入信号进行放大并增加直流偏置。本设计选用了SGMIRCO公司的35MHz视频芯片SGM9116XS。该芯片内置电平移位电路，能有效避免同步脉冲的削波现象，并允许DC耦合输出。SGM9116可驱动交流耦合双75Ω负载，主要应用于：视频信号放大器、卫星电视机顶盒、视频点播等设备。

2.3 视频同步分离电路

LM1881是经典视频信号的同步分离芯片， 可以从0. 5～2 V 的标准负极性NTSC制、PAL 制、SECAM制视频信号中提取复合同步、场同步、奇偶场识别等信号，可以直接提供给MB90092使用。

2.4 字符叠加电路设计

MB90092是日本FUJITSU公司推出的一款用CMOS工艺制成的专用视频字符叠加芯片，MB90092内部集成了现实内存（VRAM）、外挂字库接口和视频信号发生器，外部只需连接少量元件就可现实汉字和图形，它功能强大、接口简单、编程方便、可方便的嵌入各种视频监控系统中，因而可广泛的应用于各个行业和各种领域。该芯片主要是通过CS、SCLK、SIN三个 引脚与外部控制系统进行通信，字体存储器控制模块可通过地址和READ信号读取外部字体存储器中的字体数据。

2.5 控制系统设计

控制部分选用P89V51RD2单片机，主要是将上位机发送的叠加命令及信息转发给MB90092，如显示控制和VRAM写地址控制。MB90092根据单片机的指令读取字库AM27C080-100DC（32）中的字符并将图像信号、叠加字符、复合消隐脉冲和复合同步脉冲按一定比例混合在一起，送出视频输出信号。

3 结语

本文基于mb90092高集成视频叠加芯片的视频字符叠加系统，经实际使用证明其运行可靠、叠加字符清晰、响应速度快、可根据客户要求更改字符大小、颜色、位置等参数，可自定义字库、扩展性强。

参考文献

[1]田雁，曹剑中.视频监控系统中双路视频字符叠加器设计与实现[J].光子学报，2004，33（5）：634-637.

[2]郭天祥《单片机原理及接口技术（C51编程）》人民邮电出版社，2011.

[3]钱怀风.OSD芯片MB90092的原理及应用[J].国外电子元器件，2005（1）：52-55.