基于BES7456芯片的OSD的应用平台设计

　　引言

　　BES7456芯片是北京市嵌入式系统重点实验室应珠海安联锐视科技有限公司的要求，开发的一款用于安全视频监控市场的随屏字幕显示芯片。该芯片应具有黑白字幕叠加功能，可以兼容当前市面主流摄像头视频制式，内置RAM与外置非易失性存储器用I2C连接，能够满足大多数情况下监控系统对字幕信息的需求。由于OSD(OnScreen Display)芯片的开发在国内尚处于起步阶段，所以该项目的研究对相关技术的发展有着重要的现实意义。

　　BES7456是单色单通道随屏显示(OSD)发生器，主要应用于黑白模拟电视信号上叠加字幕。它将外部视频驱动器、同步分离器、视频开关、存储器集成在一起，有效降低成本。BES7456采用符合NTSC和PAL制式的256个用户可编程字符，这些字符预先加载并通过SPI接口进行在线编程。BES7456适用范围广，可以方便地显示任意字符、尺寸的各种信息，例如公司标识、常用图形、日期时间等。BES7456提供LQFP(Low-pro-file Quad Flat Package)48封装，外形尺寸较小，寄生参数减小，工作于扩展级(-40～+85℃)温度范围。

　　1 OSD显示原理与BES7456芯片

　　BES7456的内部工作原理是当视频信号经过钳位电路(clamp)时进行“直流重建”，由同步分离电路(SYNCseparator)得到要显示的位置信息，视频时序发生器产生所有内部和外部(Vsync和Hsync)时序信号，经由随屏显示发生器(OSD generlator)产生数字信号形式，再经过DAC转换为模拟信号像素，在视频开关(MUX)处切换字符与原电视信号，最后经过功率放大器(driver)输出到电视接收端，在电视中可以看到经过叠加后的混合视频信号。

　　1.1 BES7456的内部结构

　　BES7456内部集成有产生OSD像素以及将其插入复合视频信号所需的全部功能，与外部EEPROM联合使用。该器件内置有输入箝位、同步发生器、视频定时发生器、OSI)插入MUX、字符存储器RAM、显示存储器SRAM、OSD发生器、晶体振荡器、可读/写OSD数据的SPI兼容接口以及视频驱动器。BES7456芯片的内部结构如图1所示。

　　1.2 BES7456主要模拟模块概述

　　(1)钳位电路

　　采用BES7456芯片的OSD系统使用较为流行的交流耦合输入/输出结构，而在随之带来的场一时间失真的问题上，这里通过在输入级内部使用钳位电路的方法来解决。钳位电路需要将VIN的同步脉冲的黑色电平稳定地钳位到相对于模拟地稍高的位置上，使得后续的同步分离电路能正确地分离出同步脉冲。

　　(2)同步分离器

　　在OSD系统中，OSD芯片需要告诉外部控制器何时可以访问芯片内部状态寄存器或更新屏幕上的字符显示，否则就会发生存储器访问的混乱。根据视频扫描原理，如果利用消隐时间对显示存储器的内容进行修改，就可以实现字幕的实时更新。利用行同步信息可以确定字符像素在电视画面中的水平坐标，利用场同步信息可以计算出字符像素在画面中的垂直位置。场同步输出与第一个输入脉冲的锯齿波的上升沿，同步结束于第一个后均衡脉冲的后沿，因此它比2.5 Hz的场同步要稍微宽一些。