MAX7456在可視倒車雷達中的應用

隨著電子技術的飛速發展，汽車倒車輔助系統也發生了巨大的變化。目前中高檔轎車已普遍安裝了超聲波倒車雷達，幫助司機監控倒車時車尾與車后障礙物的距離，但受限于超聲波的傳播特性，倒車雷達對車后的細桿狀障礙物有漏報現象。有生產廠家曾嘗試將車載視頻后視鏡與倒車雷達整合，用于觀察車后情況和顯示倒車雷達測得的數據，以彌補傳統倒車雷達性能的不足。將視頻后視鏡與倒車雷達整合的核心是視頻字符疊加器的設計，由于傳統視頻字符疊加器結構復雜，在車載環境下可靠性差，造成整合后的可視倒車雷達故障率高，成本高昂，未能在市場上推廣。因此，這里提出一種采用新型視頻字符顯示芯片MAX7456設計的倒車雷達系統，該系統極大地簡化了視頻字符疊加器的設計，有效地克服了傳統視頻字符疊加器的缺點，提高了系統的可靠性，降低了系統成本。若對該倒車雷達的攝像系統稍加改進，還可擴展出視頻變焦、夜視等功能，具有很好的市場前景。

1 MAX7456簡介
MAX7456是MAXIM公司推出的專用視頻字符疊加芯片。該器件集成了所有用于產生用戶定義OSD，并將其插入視頻信號中所需的全部功能，即將輸入箝位電路、同步分離器、視頻時序發生器、OSD插入復用器、EEPROM、顯示存儲器、OSD發生器、時鐘晶體振蕩器及SPI通信接口等都集成到了芯片中，用戶只需外接一只27 MHz晶振和少量阻容元件，就可構成一個完整的視頻字符疊加器。為方便用戶使用，MAX7456內部字符存儲器預先裝入了256個字符和圖形供用戶調用。MAX7456顯示字符大小為18x12像素，在屏幕上最多可顯示16行x30列=480個字符。在無視頻信號輸入時，MAX7456可產生內部視頻信號，保證正常的字幕顯示。字符存儲器的內容可通過SPI接口進行修改，以滿足用戶需求。
1．1 端口及功能
MAX7456為28引腳封裝，其端口功能可劃分為視頻信號端口、控制信號端口和輔助端口，下面對各端口功能分別加以說明：
1)MAX7456的視頻信號輸入、輸出端口為VIN和VOUT。VIN端口可接收標準的NTSC或PAL制視頻信號，輸入的視頻信號在MAX7456內部完成顯示字符信號插入后由VOUT端子輸出。
2)MAX7456的控制信號端口包括、SDIN、SCLKSDOUT。SDIN和SCLK為SPI串行數據和串行時鐘端口，用于設置MAX7456的工作模式和OSD數據，為片選信號，SDOUT為串行數據輸出端口。
3)MAX7456輔助端口有CLKOUT、LOS、、和SAG。CLKOUT端口用于向多OSD系統中的其他MAX7456提供時鐘信號，用以降低系統成本。LOS為行同步信號丟失端口，是行同步脈沖輸出端口，是場同步脈沖輸出端口，這3個信號主要用于系統同步。SAG端口連接電壓衰減修正電容，用于減小輸出電容的容量。降低場傾斜。
1．2 存儲器讀寫時序及配置
1．2．1 字符控制原理
MAX7456使用字符存儲器(NVM)存儲顯示字符的點陣信息，每一字符為18行×12列點陣，點陣編址順序為從左到右，從上到下，共216個像素。每像素用2個bit描述該點特征：00代表黑色，10代表白色，X1代表透明(外同步模式)或灰色(內同步模式)(X代表任意值)，因此每字節可存儲4個像素的信息，每字符共需54字節存儲空間。為方便尋址，字符存儲器中每64字節存儲空間設為1個字符存儲單元，其中前54字節存儲1個字符的點陣信息，剩余10個字節未使用。MAX7456共提供256個字符存儲單元，這些存儲單元在出廠時已寫入了常用的數字、英文大小寫字母、部分日文、中文字符和少量圖形等供用戶使用。用戶若需顯示自定義的字符或圖形，只需要通過SPI串行接口將自定義字符或圖形的點陣輸入到相應地址的字符存儲單元中對原有字符點陣進行替換即可。
MAX7456使用顯示存儲器(SRAM)存儲字符在屏幕上的顯示特征。MAX7456將屏幕顯示劃分成16行x30列(PAL制，NTSC制為13行x30列)，共480個顯示位置。顯示位置編址順序為從左到右，從上到下。顯示存儲器的地址編址與屏幕顯示位置一一對應，因此顯示存儲器共有480個存儲單元，每存儲單元有2個字節，高位字節存儲被顯示字符在字符存儲器(NVM)中的存儲單元地址，低位字節存儲被顯示字符的屬性狀態位。用戶若需在屏幕某個位置顯示某特定的字符，只需將該相應位置所對應的顯示存儲器單元中的特定字符在字符存儲器(NVM)中的存儲單元地址存入顯示存儲單元的高位字節，將顯示字符的狀態屬性存入低位字節，然后開啟OSD顯示即可。
1．2．2 顯示存儲器配置
要在屏幕上正確顯示所需的內容，必需正確配置顯示存儲器。該存儲器由模式寄存器(DMM)、地址高位寄存器(DMAH)、地址低位寄存器(DMAL)和數據輸入寄存器(DMDI)共同控制。配置過程包括：通過模式寄存器設置通信工作模式；通過地址寄存器(DMAH、DMAL)選擇顯示單元；通過地址寄存器的DMAH[1]位(注：數據格式為“寄存器名[比特位]”)及數據輸入寄存器DMDI對選中的顯示存儲單元進行配置。下面以8位工作模式，在屏幕第2行第2列(顯示地址為1 Fh)顯示字符“C”(NVM存儲單元地址為0Dh)為例，說明通過SPI對顯示存儲器的配置過程：
1)寫模式寄存器：DMM[6]=1，選擇8位工作模式；
2)寫地址寄存器DMAH[1]=0，設定寫入到數據輸入寄存器(DMDI)的數據是被顯示字符在顯示存儲器(NVM)中的存儲單元地址；
3)寫字符屏顯位置的最高位地址“Ob”到地址寄存器DMAH[0]；
4)寫字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；由DMAH[0]+DMAL[7：0]共同尋址顯示存儲器存儲單元地址，共有512個地址，因此需要9 bit地址位，MAX7456使用了前480個地址；
5)寫被顯示字符“C”的存儲單元(NVM)地址“00001101b”到DMDI[7：0]，該數據將被存儲到DMAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲器高位字節中；
6)寫地址寄存器DMAH[1]=1，設定寫入到數據輸入寄存器(DMDI)的數據是被顯示字符的字符屬性字節；
7)寫字符屏顯位置的最高位地址“0b”到地址寄存器DMAH[0]；
8)寫字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；
9)寫被顯示字符的字符屬性字節“LBIXXXXXb”到DMDI[7：0]，該數據將被存儲到MAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲器低位字節中。其中：L為本地背景顏色控制位，L=0為透明，L=1為灰色；B為閃爍控制位；I為反色控制位，I=0為正常顯示，I=1為反色顯示；X為未使用位；
10)寫視頻模式寄存器VMO[3]=1，使能OSD圖像顯示。
1．2．3 存儲器讀寫時序
對MAX7456顯示存儲器(SRAM)及字符存儲器(NVM)的配置是通過SPI接口在線編程實現的。通過SPI接口、SDIN及SCLK等3個信號的相互配合，可實現對MAX7456內部寄存器的讀寫操作及設置，進而通過寄存器完成對顯示存儲器(SRAM)及字符存儲器(NVM)的配置。圖1為MAX7456數據讀寫時序。在一個操作周期中，片選信號變低之后，通過SDIN輸入的第1個字節為寄存器地址，其最高位為0時為寫操作，最高位為1時為讀操作；第2個字節為數據。這種格式有2個例外：
1)自動遞增寫模式，該模式用于訪問顯示存儲器，是一個8位操作。在寫數據前必須將顯示起始地址寫入顯示地址寄存器DMAH和DMAL中。然后對顯示存儲器執行自動遞增寫命令(DMM[6]=1，DMM[0]=1)，此時8位遞增地址由內部產生，SDIN每個操作周期只需傳送8位數據，直到傳送的值為Oxff時MXA7456接收終止。
2)從顯示存儲器讀字符數據時，若處于16位工作模式，在第1個操作周期中，控制器只能從SDOUT讀到高8位數據(如圖1(b)所示)；第2個操作周期不再需要向MAX7456發地址，可直接從SDOUT讀出低8位數據，因此第2個操作周期是8位。2個操作周期共24位(8位地址+16位數據)。