OSD芯片MB90092的原理及應用

摘要：MB90092是日本FUJITSU公司生產的用CMOS工藝制成的OSD（On Screen Display）可編程大規模集成電路芯片，文中介紹了MB90092的功能特點、引腳排列及工作時序，給出了MB90092與AT89S52的接口電路與編程設計方法。

關鍵詞：MB90092；OSD；視頻字符疊加；AT89S52

近年來，各種數字視頻監控系統已經在高速公路、電力、銀行等領域得到了非常廣泛的應用。數字視頻監控系統常常采用在屏顯示（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＯＳＤ）技術來實現人機界面的交互。實際上，在屏顯示技術就是在視頻圖像上疊加文字，從而使顯示屏幕能夠為用戶提供更多的附加信息。

ＭＢ９００９２是日本ＦＵＪＩＴＳＵ公司推出的一款用ＣＭＯＳ工藝制成的專用視頻字符疊加芯片。ＭＢ９００９２內部集成了顯示內存（ＶＲＡＭ）、外掛字庫接口和視頻信號發生器，外部只需連接少量的元件就可以顯示漢字和圖形。它功能強大，接口簡單，編程方便，可方便的嵌入各種數字視頻監控系統中，因而可廣泛的應用于各個行業和各種領域。

１ 引腳排列及內部結構

ＭＢ９００９２采用８０腳ＱＦＰ封裝形式，其引腳排列如圖１所示，各引腳功能說明如下：

１腳（ＩＣ）：內部色彩產生模式設置端；

２腳（ＶＯＣ）：字符間隔信號輸出；

３腳(ＶＯＢ)：字符／背景信號輸出；

５，６，７腳（Ｂ，Ｒ，Ｇ）：色彩信號輸出；

８腳(ＣＳ):片選信號，低電平有效；

９腳(ＳＣＬＫ):時鐘輸入端，在時鐘脈沖的上升沿讀入數據；

１０腳(ＳＩＮ):串行數據輸入端；

１２腳(ＥＸＨＳＹＮ):器件外部水平同步信號輸入端口；

１３腳(ＥＸＶＳＹＮ):器件外部垂直同步信號輸入端口；

１４(ＨＳＹＮＣ):水平同步信號輸出端；

１５腳(ＶＳＹＮＣ):垂直同步信號輸出端；

１６腳(ＶＢＬＮＫ):垂直空格信號輸出端；

１７，１８腳(ＥＸＳ,ＸＳ):這兩個引腳可用于外接石英晶體振蕩器，ＮＴＳＣ制式時接１４．３１８１８ＭＨｚ?ＰＡＬ 制式時接１７．７３４４７５ＭＨｚ；

２０腳(ＦＳＣＯ):內部色彩脈沖輸出端；

２１腳(ＣＢＣＫ):外部色彩脈沖輸入端；

２２腳(ＰＤＳ):色彩脈沖比較輸出端；

３１腳(ＹＯＵＴ):亮度信號輸出端；

３２腳(ＹＩＮ):疊加顯示亮度信號輸入端；

３４腳(ＣＯＵＴ):飽和度信號輸出端；

３５腳(ＣＩＮ):疊加顯示飽和度信號輸入端；

３７腳(ＶＯＵＴ):復合視頻信號輸出端；

３８腳(ＶＫＩＮ):背景級別控制輸入端；

３９腳(ＶＫＯＵＴ):背景級別控制輸出端；

４０腳(ＶＩＮ):需要疊加顯示的復合視頻信號輸入端；

４３腳(ＲＥＡＤ):讀外部字庫控制端，低電平有效；

４４～５１腳(ＤＡ０～ＤＡ７):外部字庫數據輸入端；

５３～６１(６３～６４,６６～７５腳,ＡＤＲ０～ＡＤＲ２０):外部字庫地址輸出端；

７７腳(ＴＳＣ):外部字庫操作總線控制端，當該引腳為低電平時，ＡＤＲ０～ＡＤＲ２０及ＲＥＡＤ引腳呈現高阻狀態；

７８腳(ＴＥＳＴ):測試信號輸入端；

７９,８０腳(ＥＸＤ,ＸＤ):接外部ＬＣ振蕩電路；

１９,２５～２８腳(ＮＣ):空腳；

１１,４２,６２,７６腳(Ｖｃｃ):電源輸入端（＋５Ｖ）；

４,２３,５２,６５腳(Ｖｓｓ):接地端；

４１腳(ＡＶｃｃ１):復合視頻信號模擬電源；

３３腳(ＡＶｃｃ２):亮度和色度信號模擬電源；

２４,２９,３０,３６腳(ＡＶｓｓ):模擬地。

ＭＢ９００９２的內部結構如圖２所示，它主要由串行輸入控制電路、ＮＴＳＣ／ＰＡＬ信號發生器電路、顯示存儲器控制電路、顯示存儲器ＶＲＡＭ、字庫讀操作控制電路、輸出控制電路、視頻信號合成器及模擬開關組成。

２　主要功能特點

ＭＢ９００９２的主要功能特點如下：

●可提供雙屏顯示功能，主屏和子屏可單獨或重疊顯示；

●主屏顯示容量：２４字符１２行（最多２８８個字符）；

●字符大小有標準(２４３２點陣)、雙倍寬、雙倍高、雙倍寬雙倍高、四倍寬雙倍高等多種模式；

●字符顏色：每個字符可單獨設置８種不同的顏色和８種背景色；

●顯示位置可任意設置成水平方向和垂直方向，同時可設定行距；

●既有復合視頻信號和Ｙ／Ｃ分離視頻信號輸入，也有復合視頻信號、Ｙ／Ｃ分離視頻信號和ＲＧＢ數字視頻信號輸出；

●內部視頻信號發生器可支持ＮＴＳＣ或ＰＡＬ制式，并可選擇逐行或隔行掃描方式；

●可通過ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＳＩＮ 三個引腳與外部控制系統進行通信；

●可通過串行輸入控制模塊接收外部命令和數據并經解碼器解碼后送到各寄存器中；

●ＮＴＳＣ／ＰＡＬ信號發生器可產生ＮＴＳＣ／ＰＡＬ系統時鐘信號；

●顯示存儲器控制模塊可產生每一模塊的控制時鐘信號；

●可用顯示存儲器ＶＲＡＭ存儲字符代碼、字符顏色、字符背景顏色、特征及行控制信息；

●字體存儲器控制模塊可通過地址和ＲＥＡＤ信號讀取外部字體存儲器中的字體數據；

●可通過輸出控制模塊處理從ＣＧＲＯＭ取來的字符數據，同時產生字符的邊界、背景等信號；

●視頻信號合成器在內部同步信號的控制下產生視頻信號和亮度信號；

●模擬開關可用來選擇是將外部視頻信號還是內部視頻信號與字符信號合成。

３ ＭＢ９００９２的工作時序

ＭＢ９００９２視頻字符疊加芯片在工作時，主要通過ＣＳ?片選）、ＳＣＬＫ（串行時鐘）、ＳＩＮ（串行數據）三個引腳來接收外部控制指令和顯示數據。ＭＢ９００９２的每條指令都由兩個字節組成，其中第一個字節的高５位是命令碼，其余位和第二字節是數據。圖３所示是ＭＢ９００９２的外部接口時序圖。

當ＣＳ引腳為低電平時，ＭＢ９００９２在每個時鐘的上升沿從最低位開始由ＳＩＮ引腳一位一位讀取數據。讀完一個字節后，ＣＳ和ＳＣＬＫ引腳置為高電平， 然后ＣＳ引腳變為低電平并開始讀取下一個字節。為了保持字節同步，在開始傳輸串行數據之前，ＣＳ引腳應先置為高電平，然后再置為低電平。另外，除剛上電時外，在串行數據傳輸之前，ＳＣＬＫ引腳都應強制設為高電平。

該單片機通過串行數據口向ＭＢ９００９２發送指令，每個指令由兩個字節組成。第一個字節的前５位為命令碼，其余位和第二個字節為數據。通過這些指令可實現對字符顯示的各種控制。ＭＢ９００９２共有１３種指令和兩種保留指令，其具體功能如表１所列。

表1 MB90092指令集

４　與單片機的接口電路

ＭＢ９００９２ 與單片機的連接僅需３條線，即 ＣＳ、ＳＣＬＫ、ＳＩＮ?因此只需占用微處理器的３個Ｉ／Ｏ口。圖４是ＭＢ９００９２與ＡＴＭＥＬ公司的ＡＴ８９Ｓ５２單片機的連接電路。

在圖４中，ＭＢ９００９２的片選信號由ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ１．１提供，串行時鐘由Ｐ１．２提供，指令和數據則從ＡＴ８９Ｃ５２的Ｐ１．３端口讀取。下面給出的是用Ｃ語言編寫的發送一字節的源程序代碼：

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ｒｅｇ５２．ｈ＞

＃ｉｎｃｌｕｄｅ ＜ａｂｓａｃｃ．ｈ＞

ｓｂｉｔ ＣＬＫ_Ａ ＝Ｐ１＾２;

ｓｂｉｔ ＤＡＴ_Ａ ＝Ｐ１＾３；

ｓｂｉｔ ＣＳ_Ａ１ ＝Ｐ１＾１;

ｖｏｉｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ＳｅｎｄＢｙｔｅＡ１(ｂｙｔｅ ｄａｔａＡ１)

{

ｂｙｔｅ ｉ,ｎ;

ｉ＝１;

ＣＬＫ_Ａ＝ＨＩＧＨ;

ＣＳ_Ａ１＝ＬＯＷ;

ｆｏｒ(ｎ＝１;ｎ＜＝８;ｎ＋＋)

{

ＤＡＴ_Ａ＝ｄａｔａＡ１＆ｉ;

ｉ＜＜＝１;

_Ｎｏｐ();

ＣＬＫ_Ａ ＝ＬＯＷ;

_Ｎｏｐ();?

_Ｎｏｐ();?

ＣＬＫ_Ａ＝ＨＩＧＨ;

}

ＣＳ_Ａ１＝ＨＩＧＨ;

}

５　結束語

在使用ＭＢ９００９２芯片時，應當注意以下幾點：

（１）在開始進行串行數據傳送時，為保持字節同步，應先將ＣＳ腳置高，然后再置低。

（２）在疊加新字符前，應先釋放內存，也就是先執行一條清屏指令，否則可能會出現亂碼及一些預料不到的顯示。

（３）上電后，在發送串行數據前，應強制使ＳＣＬＫ腳變高。

（４）在設計印制板時，視頻走線應盡量短而粗，模擬地和數字地應分開，且只在電源處單點相連，以防止產生干擾。