新型高度集成化的视频字符叠加系统的研究

　在传统视频字符叠加系统的基础上，利用了Microchip公司推出的单片机PIC16C73和NEC公司推出的专用字符叠加芯片uPD6453，开发了一种新型高度集成化的视频字符叠加系统，详细论述了该字符叠加系统的工作原理、硬件电路设计以及软件设计。该系统已在实践中得到成功应用，是视频字符叠加的一种较好的选择方案。
    关键词：视频字符叠加，PIC16C73，uPD6453，I2C总线

1　引　言
　　视频字符及时间叠加器是在视频信号中混入字符或时间信号，从而在屏幕的特定位置上与图像信号同时进行显示的设备。这项技术是应用电视技术中的一个重要领域，在应用电视系统中发挥着重要的作用。从视频字符叠加器的工作方式及本身电路的构成来看，到目前为止已有三种不同的实现方案。
　　第一种方案是通用中小规模集成电路实现方案。即，全部采用逻辑门，计数器，移位寄存器等通用中小规模集成电路实现单路规模字符集时间叠加。
　　第二种方案是基于FPGA的多路实现方案。即，在共用字库ROM，一片CPU和实时时钟的前提下，利用FPGA集成若干路显示RAM计数的、独立的扫描电路，实现多路字符叠加。
　　第三种方案是主控机加显示执行机实现方案。可采用ATMEL 8951单片机作主控机，若干片AT90S1200单片机作为显示执行机，利用AT90S1200的I／O口管脚自定义一种串行通讯协议，实现多路字符叠加。
　　其中，第一种方案只适用于单路设计，随着专用芯片和单片机技术的发展，这种方案会逐渐被淘汰。第二种方案原理与第一种类似，利用可编程逻辑器件使电路简化不少，但该方案的成本较高。第三种方案利用软件实现了硬件扫描电路的功能，比较灵活，成本较低，但是只适用于显示字符相对较少的场合，若显示字符很多，软件就过于复杂，很难保证连续显示。
　　近年来，视频监控系统的广泛应用使其容量不断扩大，因此，它的显示编辑功能、可靠性及电路的规模和复杂程度也就成为设计者十分关注的一个问题。为了保证在系统容量较大的情况下，实现低成本、高性能的字符叠加，文章尝试使用了高度集成化的字符叠加系统，其中采用了Microchip公司推出的单片机PIC16C73和NEC公司推出的专用字符叠加芯片uPD6453。
2　新型的汉字字符叠加系统
　　文章中的汉字字符叠加系统是一个四路同时采样的字符叠加系统，采用一片PIC16C73微处理器和四片uPD6453芯片，对四路模拟视频输入信号分别进行字符叠加，进而产生四路字符与视频信号叠加的混合信号并输出到终端设备。其基本工作原理是：首先，通过同步信号分离模块将外输入的视频信号中的行场同步信号分离出来，该分离信号引入uPD6453，由PIC16C73向uPD6453发送控制命令，如显示控制、字符RAM写地址控制等，对四路uPD6453循环 *** 作，按照系统功能需要产生相应的字符，与外输入视频信号进行叠加得到混合信号输出到终端设备显示。
2．1　字符叠加系统硬件电路设计
　　这里采用PIC16C73和uPD6453进行汉字字符叠加，其硬件结构框图如图1所示。
　　该硬件结构由以下8个部分组成：
2．1．1　视频输入电路
    由于外部视频输入信号的基线为0V左右，要与由uPD6453芯片生成的字符信号进行叠加，必须提升基线值到2V左右，其设计电路如图2所示。该电路输出信号Video in与外部视频输入信号相比较，只是基 线不同，二者波形形状完全一致。