摘  要： 以棒材計(jì)數(shù)系統(tǒng)中計(jì)數(shù)顯示系統(tǒng)為例,，介紹了一種以TMS320DM6437為控制內(nèi)核的OSD顯示技術(shù),。該方案將采集到的棒材圖像與棒材計(jì)數(shù)結(jié)果文字字符完成疊加，并通過(guò)VGA顯示器實(shí)時(shí)顯示,。本方案在實(shí)際項(xiàng)目的系統(tǒng)中工作穩(wěn)定,，字符顯示位置可靈活修改，能方便應(yīng)用于實(shí)時(shí)顯示,。
關(guān)鍵詞： TMS320DM6437,；OSD；VGA顯示

　在工業(yè)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中,，嵌入式數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,。而在屏顯示OSD（On Screen Display）技術(shù)可幫助工作人員方便檢測(cè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程狀態(tài)變化。目前,，工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)OSD技術(shù)的方法可以利用專業(yè)用OSD芯片,，如FUJITSU公司的MB90092芯片，其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,，但需專門設(shè)計(jì)軟件和硬件,；也可以利用附帶OSD功能的芯片，如SigmaDesigns公司的EM8511芯片,，其不需要專門的硬件設(shè)計(jì),，使用方便，只是這類芯片目前功能還不夠強(qiáng)大,，難以工作在信息處理量大和實(shí)時(shí)性要求高的平臺(tái),。TMS320DM6437及其系列芯片是當(dāng)前視頻處理系統(tǒng)主流處理器之一,，本文闡述了以軟件編程方式實(shí)現(xiàn)該芯片OSD技術(shù)，簡(jiǎn)單實(shí)用,，效果優(yōu)良,，很好地拓展了TMS320DM6437的顯示模塊功能。
1 OSD架構(gòu)平臺(tái)
1.1 棒材計(jì)數(shù)硬件平臺(tái)
　本文以棒材計(jì)數(shù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)OSD技術(shù)為例,，在實(shí)現(xiàn)OSD模塊信息和視頻信息疊加時(shí),，要處理的數(shù)據(jù)量大，為了滿足實(shí)時(shí)性的要求,，需要選擇一款集成度高,，運(yùn)算速度快的芯片。TMS320DM6437是TI公司推出的定點(diǎn)Davinci DSP處理器,，工作主頻可達(dá)700 MHz,，處理性能最高達(dá)到5 600 MIPS，含有豐富的外設(shè)資源,，芯片本身具有OSD功能,，這樣就不需要增加額外的硬件設(shè)計(jì)，可以通過(guò)靈活的軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻和嵌入的圖片疊加,，為用戶提供簡(jiǎn)便的觀測(cè)信息,。
棒材計(jì)數(shù)平臺(tái)主要由DSP圖像處理模塊、CMOS圖像傳感器模塊,、存儲(chǔ)模塊（DDR2）和視頻輸出顯示模塊組成,，硬件平臺(tái)如圖1所示。

1.2 TMS320DM6437的OSD內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)
　TMS320DM6437的OSD內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)如圖2所示,。OSD模塊從外部?jī)?nèi)存中讀入視頻數(shù)據(jù),，外部?jī)?nèi)存通常是DDR2，數(shù)據(jù)經(jīng)處理轉(zhuǎn)化為YUV格式后送人VENC,。OSD模塊可處理兩個(gè)獨(dú)立的Video窗口和兩個(gè)獨(dú)立的OSD窗口,，OSD模塊的相關(guān)寄存器通過(guò)視頻解碼模塊產(chǎn)生的VD信號(hào)進(jìn)行嵌位，來(lái)控制顯示窗口使能,、窗口縮放以及窗口的顯示坐標(biāo),。

　以下兩個(gè)條件滿足時(shí)VPBE驅(qū)動(dòng)程序有效。第一是在DSP/BIOS中創(chuàng)建一個(gè)VPBE驅(qū)動(dòng),。主程序利用函數(shù)VENCHandle=FVID_create（"/VPBE0",，IOM_INOUT，NULL,，NULL,，&gioAttrs）打開(kāi)一個(gè)VPBE0設(shè)備，并創(chuàng)建VENC通道,。由于TI設(shè)計(jì)的GIO驅(qū)動(dòng)模塊在DSP/BIOS上使用過(guò)程中存在缺陷,，應(yīng)用程序在對(duì)驅(qū)動(dòng)程序的緩沖區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后不能釋放緩沖區(qū),，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題可利用TI提出的FVID視頻處理模型，其能夠比較方便地分配緩沖區(qū),，因此,，通過(guò)直接調(diào)用FVID_allocBuffer（）函數(shù)和FVID_exchangeBuffer（）函數(shù)申請(qǐng)分配和交換緩沖區(qū)，并在使用后利用FVID_deleteBuffer（）函數(shù)重新釋放緩沖區(qū),。第二是設(shè)置DSP/BIOS中的硬件中斷,。VPBE驅(qū)動(dòng)程序的使用過(guò)程中,，在TCF文件中設(shè)置HWI_INT8為1,，配置參數(shù)為bios.HWI.instance（"HWI_INT8"）.interruptSelectNumber=1，即VPBE驅(qū)動(dòng)優(yōu)先級(jí)為8,，對(duì)應(yīng)VENC每幀圖像處理結(jié)束后產(chǎn)生事件序列號(hào)為32~64之間的事件被中斷,，這時(shí)事件接收器檢測(cè)到哪里引起了中斷。
2.2 窗口顯示模式選擇
　每個(gè)窗口可以設(shè)置為幀模式和場(chǎng)模式,。幀模式的特點(diǎn)是允許每幀圖像數(shù)據(jù)連續(xù)儲(chǔ)存在DDR2中,，圖像顯示時(shí)按照奇偶場(chǎng)進(jìn)行讀取。場(chǎng)模式特點(diǎn)是允許圖像數(shù)據(jù)單獨(dú)儲(chǔ)存在DDR2中,，圖像顯示是根據(jù)VENC的工作模式窗口高度,。處理芯片DM6437集成了DDR2內(nèi)存控制器，支持JESD79D-2A標(biāo)準(zhǔn),，并提供32 bit DDR2接口,。圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DDR2中，當(dāng)需要VENC連續(xù)從DDR2中讀取數(shù)據(jù)時(shí),，將OSD窗口設(shè)置為連續(xù)場(chǎng)模式,，對(duì)應(yīng)的寄存器位VIDWINMD.VFFO和OSDWIN0MD.OFF0使能。連續(xù)場(chǎng)數(shù)據(jù)讀取模式如圖4所示,。

　本文需要用到VIDWIN0和OSDWIN0將視頻圖像與文字字符疊加,，VIDWIN0用于實(shí)時(shí)顯示采集的棒材圖像，OSDWIN0將棒材計(jì)數(shù)結(jié)果疊加到VIDWIN0窗口畫面,。
?。?）VIDWIN0窗口設(shè)置
　CMOS圖像傳感器采集到的圖像經(jīng)TVP5150轉(zhuǎn)化為YUV格式數(shù)字信號(hào)，并存儲(chǔ)在DDR2中,，視頻后端處理子系統(tǒng)VPBE將數(shù)據(jù)從DDR2中讀出,，并通過(guò)VIDWIN0窗口顯示。由于VIDWIN0對(duì)應(yīng)寄存器配置參數(shù)的設(shè)置封裝在DM6437自帶的psp_vpbe.h頭文件中,，調(diào)用結(jié)構(gòu)體PSP_VPBEOsdConfigParams{}可以配置VIDWIN0窗口的工作模式,、圖像的格式以及圖像在窗口中顯示位置。例如：
　staticPSP_VPBEOsdConfigParamsVid0HandleParams=
　{
　……
　FVID_FIELD_MODE,，//連續(xù)場(chǎng)模式
　FVID_BPP_BITS16,，//圖像像素為16位
　FVID_YCbCr422_INTERLEAVED,，
　//圖像存儲(chǔ)格式為YCbCr
　（720*（16/8u））,，//每行像素個(gè)數(shù)
　0,，//左邊界距離
　0，//頂格邊界距離
　720,，//顯示的圖像寬度
　480,，//顯示的圖像高度
　……
　}；
　本文通過(guò)軟件編程的方式實(shí)現(xiàn)VIDWIN0窗口配置,，在對(duì)結(jié)構(gòu)體參數(shù)設(shè)置后,，通過(guò)調(diào)用FVID_create（）函數(shù)創(chuàng)建vid0Handle通道，F(xiàn)VID_alloc（）函數(shù)為通道分配存儲(chǔ)空間,，調(diào)用FVID_queue（）函數(shù)將要顯示的數(shù)據(jù)從通道傳輸?shù)絍IDWIN0窗口顯示,。其具體軟件編寫流程圖如圖6所示。

?。?）OSDWIN0窗口設(shè)置
　OSDWIN0用于顯示RGB565格式的字符和數(shù)字圖片,，對(duì)應(yīng)的寄存器配置參數(shù)的設(shè)置封裝在DM6437自帶的psp_vpbe.h頭文件中，配置參數(shù)的流程與配置VIDWIN0步驟一樣,，調(diào)用結(jié)構(gòu)體PSP_VPBEOsdConfigParams win0Params{}設(shè)置相應(yīng)寄存器值,，結(jié)構(gòu)體中包含的參數(shù)需包含疊加的圖片和文字的顯示屬性，如混合模式,、透明度和顏色等,。
　（4）VGA顯示驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
　本文通過(guò)修改PSP文件的相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)VGA的顯示驅(qū)動(dòng),，基于PSP（Platform Support Package）上的驅(qū)動(dòng)程序可以直接實(shí)現(xiàn)S端子顯示和LCD屏幕顯示,，同時(shí)驅(qū)動(dòng)程序支持VENC編碼器的連續(xù)場(chǎng)輸出模式，但是程序存在缺陷不能直接用于VGA顯示,，因此需要在驅(qū)動(dòng)中增加VGA的顯示驅(qū)動(dòng)程序,。TI官方提供的基于PSP的視頻驅(qū)動(dòng)程序建立在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)DSP/BIOS上，總共分為IOM層,、DDC層和CSLR層3層,。
本文利用的OSD技術(shù)產(chǎn)生的疊加效果通過(guò)VGA顯示，VPBE模塊為VGA圖像顯示提供了接口,，VGA接口有3路基本輸出信號(hào),，分別用來(lái)顯示RGB 3個(gè)分量。VPBE模塊提供的模擬接口擁有4路的視頻DAC信號(hào),，通過(guò)設(shè)置寄存器DACSEL來(lái)選擇所需要的3路信號(hào),，寄存器DACSEL上的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：DAC_A位控制輸出R模擬信號(hào)，DAC_B位控制輸出G模擬信號(hào),，DAC_C位控制輸出B模擬信號(hào),，同時(shí)DM6437通過(guò)I2C總線接口輸出行同步信號(hào)HD和列同步信號(hào)VD,，這5路信號(hào)組成了VGA接口輸出信號(hào)。        
　在DDC層中修改一個(gè)PSP聲明,，并添加LLC_setVGAdisplay（）顯示函數(shù)對(duì)5路信號(hào)使能,，LLC_setVGAdisplay（）代碼如下：
　VoidLLC_setVGAdisplay（）
　{
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA0S,，PR_R）,；//R模擬信號(hào)輸出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA1S,，PY_G）,；//G模擬信號(hào)輸出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA2S,，PB_B）,；//B模擬信號(hào)輸出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->SYNCCTL，
　VENC_SYNCCTL_SYEH,，ON）；//HD同步信號(hào)使能
　CSL_FINST（VENCRegs->SYNCCTL,，
　VENC_SYNCCTL_SYEV,，ON）；//VD同步信號(hào)使能
　}
?。?）運(yùn)行效果
　VGA 5路信號(hào)使能后,，程序運(yùn)行后OSD疊加技術(shù)的最終效果如圖9所示。

　本文利用TMS320DM6437芯片自帶的OSD模塊,，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)OSD疊加技術(shù),，并以在鋼鐵生產(chǎn)中的棒材計(jì)數(shù)結(jié)果與視頻疊加為例，OSD界面上的漢字,、數(shù)字或其他特殊字符可根據(jù)工作人員的要求修改,，并在窗口任意位置動(dòng)態(tài)顯示，其設(shè)計(jì)原理具有通用性,。OSD模塊實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)棒材視頻圖像與棒材計(jì)數(shù)結(jié)果疊加,，方便了人機(jī)對(duì)話，可以應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中,。
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