CN110798632A - 基于fpga的osd菜单实现方法 - Google Patents

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fpga
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苗莉
陶栋琦
任衍坤
王昱煜
杨柳暄
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Suzhou Changfeng Avionics Co Ltd
Suzhou Changfeng Aviation Electronics Co Ltd
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    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/445—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards for displaying additional information

Abstract

本发明揭示了基于FPGA的OSD菜单实现方法，包括OSD作图指令的采集与解析、OSD图形产生、OSD图层叠加；接收作图指令经FPGA片上逻辑处理，解析为字符ID编号及字符起始点坐标的24bit二进制码并缓存，FPGA逻辑根据前端输入视频的时序，在前端输入的外视频场同步信号的消隐区间内读取出相应的作图指令，并根据作图指令读取相应的字符写入图形缓存RAM，FPGA逻辑根据外视频的行同步、使能信号以及像素时钟的时序，读取出根据作图指令产生的OSD图像，于显示器显示。本发明对于输入多路的视频信号，均可实现OSD菜单与视频的叠加。可提升系统的集成度，降低产品的设计成本。OSD菜单的内容可根据外部指令实时进行编辑更改。

Description

基于FPGA的OSD菜单实现方法
技术领域
本发明涉及基于FPGA的OSD菜单实现方法，属于视频图像处理的技术领域，尤其适用于机载座舱显示器中需要对显示器相关参数进行指示的场合。
背景技术
在现代机载综合显示系统中，部分具备图形产生功能的显示器，由于显示器内部本身具备了GPU等专用的图形产生单元，因此显示器的OSD菜单功能实现非常简便。但对于部分不具备图形产生功能的显示器，若需实现OSD菜单指示功能，则往往需要增加额外的硬件电路。
目前，对于机上普遍使用的数字液晶显示器，一般都采用专用的OSD芯片来实现显示器的OSD菜单功能。对于这一类OSD芯片，其内部往往都集成专用的微处理器MCU，其OSD菜单的实现还需要在其片上MCU中进行软件开发。这种方案除了在硬件设计上需增加额外的电路外，还需增加专用软件开发的工作量，增加系统设计复杂度和产品开发的难度。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，针对传统显示器中需要增加额外电路、软件等设计实现OSD菜单功能的问题，提出基于FPGA的OSD菜单实现方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
基于FPGA的OSD菜单实现方法，包括如下步骤：
OSD作图指令的采集与解析，
利用FPGA片上逻辑资源，采用状态机的方式实现RS232串口的逻辑，以RS232串口的形式接收前端CPU的OSD作图指令，接收到的作图指令经FPGA片上逻辑处理，解析为字符ID编号及字符起始点坐标的24bit二进制码，缓存入FPGA的片上OSD指令FIFO中；
OSD图形产生，
在FPGA代码设计过程中，将常用的OSD字符、图形的bmp位图转换为*.mif文件的格式，存储在字符库ROM中，
FPGA逻辑根据前端输入视频的时序，在前端输入的外视频场同步信号的消隐区间内从OSD指令FIFO中读取出相应的作图指令，并根据作图指令，从字符库ROM中读取相应的字符写入FPGA的一组片上图形缓存RAM中；
OSD图层叠加；
前端输入的外视频场同步信号有效区，FPGA逻辑根据外视频的行同步、使能信号以及像素时钟的时序，从图形缓存RAM中读取出根据作图指令产生的OSD图像，
在显示器显示画面中指定显示OSD菜单的区域内，输出OSD图像，在指定区域以外的范围，直接显示外视频图像。
优选地，所述OSD指令FIFO读取出的24bit数值中的高8bit为字符ID编号，对应字符库ROM中不同字符的首地址；低16bit为字符起始点坐标，对应当前字符写入图形缓存RAM的坐标位置，其中高8bit为水平方向X坐标，低8bit为垂直方向Y坐标。
本发明的有益效果主要体现在：
1.对于输入多路的视频信号，均可实现OSD菜单与视频的叠加。
2.可适应多种分辨率的视频信号，最高可达1920×1080@60Hz，256级灰度等级。
3.OSD菜单的内容可根据外部指令实时进行编辑更改。
附图说明
图1是本发明基于FPGA的OSD菜单实现方法的原理框图。
具体实施方式
本发明提供基于FPGA的OSD菜单实现方法。以下结合附图对本发明技术方案进行详细描述，以使其更易于理解和掌握。
一种基于FPGA的OSD菜单实现方法，应用于机载座舱显示器中，在FPGA片上利用其丰富的硬件逻辑资源和RAM存储资源实现OSD作图指令的采集与解析、OSD图形产生和OSD图层叠加功能，进而组合实现显示器的OSD菜单显示功能。
如图1所示，OSD作图指令的采集与解析；以Altera公司FPGA为核心器件，利用其丰富的片上逻辑资源，采用状态机的方式，实现RS232串口的逻辑，以RS232串口的形式接收前端CPU的OSD作图指令。接收到的作图指令经FPGA片上逻辑处理，解析为“字符ID编号”+“字符起始点坐标”的24bit二进制码，缓存入FPGA的片上FIFO中，该片上FIFO称之为“OSD指令FIFO”。
OSD图形产生；在FPGA代码设计过程中，将常用的OSD字符、图形的bmp位图转换为*.mif文件的格式，存储在ROM资源中，该ROM称之为“字符库ROM”。OSD菜单的内置字符库ROM可存储256个字符或图形，单个字符图形的像素大小为16×16。
FPGA逻辑根据前端输入视频的时序，在前端输入的外视频场同步信号的消隐区间内从“OSD指令FIFO”中读取出相应的作图指令，并根据作图指令，从“字符库ROM”中读取相应的字符写入FPGA的一组片上RAM中(该组RAM称之为“图形缓存RAM”)。其中，“OSD指令FIFO”读取出的24bit数值中的高8bit为“字符ID编号”，对应“字符库ROM”中不同字符的首地址；低16bit为“字符起始点坐标”，对应当前字符写入“图形缓存RAM”的坐标位置(其中高8bit为水平方向X坐标，低8bit为垂直方向Y坐标)；
OSD图层叠加；前端输入的外视频场同步信号有效区，FPGA逻辑根据外视频的行同步、使能信号以及像素时钟的时序，从“图形缓存RAM”中读取出根据作图指令产生的OSD图像。在显示器显示画面中指定显示OSD菜单的区域内，输出OSD图像；在指定区域以外的范围，直接显示外视频图像。通过该操作，最终实现在显示器画面上显示OSD菜单图像的功能。
通过以上描述可以发现，本发明基于FPGA的OSD菜单实现方法，对于输入多路的视频信号，均可实现OSD菜单与视频的叠加。可适应多种分辨率的视频信号，最高可达1920×1080@60Hz，256级灰度等级。OSD菜单的内容可根据外部指令实时进行编辑更改。
以上对本发明的技术方案进行了充分描述，需要说明的是，本发明的具体实施方式并不受上述描述的限制，本领域的普通技术人员依据本发明的精神实质在结构、方法或功能等方面采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于FPGA的OSD菜单实现方法，其特征在于包括如下步骤：
OSD作图指令的采集与解析，
利用FPGA片上逻辑资源，采用状态机的方式实现RS232串口的逻辑，以RS232串口的形式接收前端CPU的OSD作图指令，接收到的作图指令经FPGA片上逻辑处理，解析为字符ID编号及字符起始点坐标的24bit二进制码，缓存入FPGA的片上OSD指令FIFO中；
OSD图形产生，
在FPGA代码设计过程中，将常用的OSD字符、图形的bmp位图转换为*.mif文件的格式，存储在字符库ROM中，
FPGA逻辑根据前端输入视频的时序，在前端输入的外视频场同步信号的消隐区间内从OSD指令FIFO中读取出相应的作图指令，并根据作图指令，从字符库ROM中读取相应的字符写入FPGA的一组片上图形缓存RAM中；
OSD图层叠加；
前端输入的外视频场同步信号有效区，FPGA逻辑根据外视频的行同步、使能信号以及像素时钟的时序，从图形缓存RAM中读取出根据作图指令产生的OSD图像，
在显示器显示画面中指定显示OSD菜单的区域内，输出OSD图像，在指定区域以外的范围，直接显示外视频图像。
2.根据权利要求1所述基于FPGA的OSD菜单实现方法，其特征在于：
所述OSD指令FIFO读取出的24bit数值中的高8bit为字符ID编号，对应字符库ROM中不同字符的首地址；低16bit为字符起始点坐标，对应当前字符写入图形缓存RAM的坐标位置，其中高8bit为水平方向X坐标，低8bit为垂直方向Y坐标。
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