視頻監控系統中多畫(huà)面處理器的設計

字符疊加電路由NEC公司μPD6453組成。該芯片可在屏幕上顯示12行、每行24個(gè)字符、每個(gè)字符為12×18點(diǎn)陣。字符的大小、閃爍頻率可以根據需要進(jìn)行調整，屏幕的背景色、字符的邊緣色以及字符本身的顏色也可以修改。該芯片內部除固化了191個(gè)日文、英文字母和數字等字符的字模以外，還固化了49個(gè)漢字（如年、月、日、時(shí)）的字模；另外該芯片提供16個(gè)字符的RAM空間，供用戶(hù)填入自定義字符。由于畫(huà)面處理器不需要疊加太多的不同字符，因而本設計不外加漢字字庫，這樣既節省了成本和線(xiàn)路板的空間，又簡(jiǎn)化了電路結構。μPD6453所需的行、場(chǎng)同步信號及時(shí)鐘信號均由FPGA提供。單片機通過(guò)串行數據傳輸將一系列命令（包括所要顯示的字符或漢字、字符大小、字符的間距、字符的屬性）送往μPD6453，μPD6453收到命令后再將所要顯示的字符或漢字等信息送至FPGA。

2.8 視頻信號切換電路

該電路由MAX440組成。MAX440是一種內含寬帶視頻放大器的高速多路視頻選擇開(kāi)關(guān)，可輸入8路視頻信號，輸出為1路視頻信號。在單片機的控制下，輸出可與8路視頻輸入中的任一路相連。該芯片的主要特點(diǎn)如下：

?帶寬為110MHz；微分增益為0.04%，微分相位為0.03度；

?開(kāi)關(guān)切換時(shí)間為15ns，轉換速率為370V/μs；

?開(kāi)/關(guān)時(shí)的輸入電容為4pF，無(wú)需外接補償元件。

2.9 報警信號的接收及處理

由單片機直接完成，無(wú)需經(jīng)過(guò)FPGA。當有報警發(fā)生時(shí)，單片機收到報警信息，發(fā)出命令使蜂鳴器件發(fā)出警報聲，同時(shí)通知FPGA和μPD6453使對應的畫(huà)面閃爍并出現“報警”字樣。

3 FPGA器件XCS05XL的編程實(shí)現原理

所謂編程就是利用單片機μPD78F0034將事先設計好的數據通過(guò)某種方式裝入XCS05XL中，以確定XCS05XL內部的CLB和IOB的功能以及布線(xiàn)通道的連接方式，數據的寫(xiě)入只在編程過(guò)程中完成。在正常工作期間，存儲單元只用來(lái)提供固定的控制信號，編程存儲單元以陣列形式分布在XCS05XL中。每個(gè)CLB有幾百個(gè)編程數據位，每個(gè)編程數據位定義了一個(gè)靜態(tài)存儲單元的狀態(tài)，該存儲單元可以控制一個(gè)邏輯函數查找表位、一個(gè)數據選擇器輸入或一個(gè)互連開(kāi)關(guān)晶體管。Xilinx開(kāi)發(fā)系統可以將邏輯設計轉換成網(wǎng)絡(luò )表文件，它自動(dòng)將邏輯電路分區、設置和布線(xiàn)，以PROM格式產(chǎn)生編程數據，并將數據存入PROM中。XCS05XL有三種編程模式：從串模式、主串模式和快速模式。編程開(kāi)始前，芯片會(huì )自動(dòng)檢測M1和M2腳以確定編程模式，編程結束后，這些腳就沒(méi)有用了。當M1和M2腳為高電平時(shí)，選從串模式，這也是目前最常用的一種編程模式。實(shí)際上，此時(shí)M1和M2腳可懸空。如果要選擇主串模式，則M1和M2腳必須與相連或通過(guò)1k℃的下拉電阻接地。

圖4所示為μPD78F0034單片機對FPGA器件XCSO5XL裝載編輯數據的示意圖。XCS05XL的編程模式選從串模式，因而其M1、M2腳懸空（即相當于接高電平）。XCS05XL的編輯數據存儲在單片機的FLASH ROM里，上電復位后，單片機通過(guò)P30腳將數據串行傳送到XCSO5XL中。XCS05XL所需的編程時(shí)鐘（CCLK）信號由單片機產(chǎn)生，在每個(gè)CCLK的上升沿，XCS05XL通過(guò)DIN腳接收輸入數據。

4 軟硬件設計時(shí)要注意的幾個(gè)問(wèn)題

（1）使用幀存儲器AL422應注意的問(wèn)題

?由于幀存儲器AL422是FIFO DRAM,因而須確保WCK和RCK信號始終有且信號的頻率不低于1MHz，因WCK和RCK中頻率較高者將作為DRAM的刷新時(shí)鐘信號。

?在A(yíng)L422的/RRST信號的上升沿，/RE信號不能為低，這一點(diǎn)在確定FPGA的編程數據時(shí)要特點(diǎn)注意（因/RRST和/RE信號均由FPGA提供）；

?AL422可在5V或3.3V電源電壓下工作，當使用5V電源時(shí)，其DEC腳（Pin19）須接2.2μF的去耦電容；當使用3.3V電源時(shí)，DEC腳（Pin19）可直接與3.3V相連，并通過(guò)0.1μF電容旁路到地；電容均使用鉭電容。由于使用3.3V時(shí)，器件功耗低，且受噪聲干擾小，因而在本設計中采用了3.3V電源對AL422供電。

(2)為避免視頻信號之間的串擾，各種模擬視頻信號間均用較粗的地線(xiàn)隔開(kāi)，且視頻走線(xiàn)足夠寬。

以上介紹了黑白四畫(huà)面處理器的設計。為了節省線(xiàn)路板空間并使產(chǎn)品小巧玲瓏，所有的元器件及IC芯片均選用貼片式封裝。鑒于篇幅的限制，本文沒(méi)有討論多畫(huà)面處理器軟件方面的設計。至于9畫(huà)面和16畫(huà)面處理器的設計，其設計思想及組成方框圖與該4畫(huà)面處理器相類(lèi)似，只不過(guò)要增加A/D、AL422及FPGA，軟件編程也復雜一些。