CN2404184Y - 用于数字视频系统中的显示字符发生装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于数字视频系统中的字符信号发生装置,它采用显示缓冲区与点阵字库分离方式,以减少硬件及软件开销,并可通过对字库区的重新加载,可显示多种特殊符号,并很容易实现汉字化。这种显示字符发生装置可以根据CPU命令并根据视频系统的同步信号,刷新字符缓存区域通过字库存储区显示字符缓存区中内容,所产生的字符信号包括字符点信号、字符属性信号等,可直接应用于视频系统的字符叠加,并且可根据实际要求进行灵活设置。

Description

用于数字视频系统中的显示字符发生装置

本实用新型涉及视频字符显示技术，具体涉及一种适合于数字视频系统中使用的显示字符的发生装置。

为实现视频系统字符叠加功能，常规的字符发生装置只能提供固定的、简单的功能，提供给高层开发的资源相对较少。

本实用新型的目的在于提供一种数字视频系统中显示字符发生装置，可根据时钟信号控制，提供稳定的可供视频字符叠加使用的字符信号，这种显示字符发生装置，可以支持字符镶边处理、字符周围图像的低背景处理、菜单字符的淡入淡出控制及字符颜色及亮度控制等功能。

本实用新型的目的是这样实现的，构造一种用于数字视频系统中的显示字符发生装置，其特征在于包括CPU指令解码器2，所述字符信号发生装置包括显示区写地址开关401、显示缓存区402、显示区写数据开关403、字库区写地址开关404、字库存储区405、字库区写数据开关406、字符点信号输出开关407、逆程写控制单元408、水平计数器409和垂直计数器410，所述显示区写地址开关401的第一输入端输入显示区的写地址，所述显示区写地址开关401的第二输入端输入由水平计数器409和垂直计数器提供的字符编码信号(V[8..4]、H[9..4])，所述显示区写地址开关401的输出端连接所述显示缓存区402的地址端，所述显示缓存区402的数据端的低5位D[4..0]输出到字库区写地址开关404的第二输入端，字库区写地址开关404的第一输入端输入有字库区写地址，显示区写数据开关403其输入端可接显示区写数据端口而其输出端连接到所述显示缓存区402的数据端口，字库区写地址开关404的输出端口连接到字库存储区405的地址端口，字库存储区405的数据端口连接到字符点信号输出开关407的输入端，所述字库区写数据开关406的输入端输入有字库区写数据而输出端与所述字库存储区405的数据端口连接，所述字库存储区405、所述字库区写地址开关404和所述字库区写数据开关406的控制端输入有字库区写控制信号，所述水平计数器409和垂直计数器410接收时钟信号和视频系统中的场同步和行同步信号，所述逆程写控制单元408输入行同步信号和显示区写控制信号而将输出端连接到所述显示区写地址开关401、所述显示缓存区402以及所述显示区写数据开关403的控制端，所述显示区写地址、显示区写数据、所述字库区写地址、字库区写控制和字库区写数据由CPU解码器提供，所述字符点信号输出开关407的控制端接有所述水平同步信号的低4位。

按照本实用新型提供的字符信号发生装置，其特征在于，所述字库存储器405用于存放显示字符点阵数据，包括一个可编程存储器，可包含多个字符点阵库。

按照本实用新型提供的字符信号发生装置，其特征在于，所述显示缓冲区402用于存放字符编码和字符属性。

按照本实用新型提供的字符信号发生装置，其特征在于，所述字符编码有5个位表示，字符颜色编码有2个位表示，1个位是低背景控制位。

按照本实用新型提供的字符信号发生装置，其特征在于，CPU写入显示缓冲区402的操作在时间上应有大于1行周期的间隔。

实施本实用新型提供的数字视频系统中的显示字符发生装置，可以根据CPU命令并根据视频系统的同步信号，刷新字符缓存区或通过字库存储区显示字符缓存区中内容，所产生的字符信号包括字符点信号、字符属性信号等。这种显示字符发生装置可以克服现有技术不能直接应用于视频系统的字符叠加，并且可根据实际要求进行灵活设置。

下面结合附图和实施例，进一步说明本实用新型的特点，附图中：

图1是说明图形方式的字符信号发生器的示意图；

图2是说明文本方式的字符信号发生器的示意图；

图3是说明字符代码的构成及其含义的示意图；

图4是本实用新型的字符信号发生装置的原理图；

图5是本实用新型的字符信号发生装置的电路原理图。

产生字符信号有两种方式：1)图形方式；2)文本方式。图1和图2分别示出了2种方式的电路结构。

图1所示的图形方式显示字符是指屏幕上显示的字符，其每一个点对应显示缓冲区中的每一个存储单元，由显示时序电路101控制显示缓冲区102中的每一位的顺序输出，就可在输出端获得与写入的字符点阵相对应的字符信号。在这种方式下，由于显示缓冲区102每一单元的状态都可由外部CPU任意编程，所以在软件的支持下可显示任意特定的图形及字符，但此种方式有两点不足之处：1)硬件开销大。由于每个象素对应一个存储单元，加上字符属性等附加信息，就需要大量的显示缓冲区，这样就会占用大量的集成电路芯片资源。2)软件开销大。由于对每个显示字符的控制都必须对组成该字符点阵的每个位进行操作，因此软件执行周期长，在保证字符更新速度的前提下，对CPU及相关硬件的速度要求就会很高。

图2所示的文本方式显示字符是指显示缓冲区201只存放字符代码，显示时，输出的字符代码根据显示时序发生器203去寻址存放字符点阵的字库存储器202，被寻址的字库202输出相应的点阵信号形成字符的每一位，这样CPU对显示缓冲区201的控制，只针对字符代码，硬件和软件开销都会很小。至于字符点阵库202的容量，只需能够存放系统所用的字符点阵的数据即可，并且可根据同屏字符种类，分组形成多个字符点阵库，在需要时重新加载，这样可进一步降低硬件的资源占用，尤其适合于同屏输出字符种类有限的场合。因此，文本显示方式配合可编程点阵字库是简化硬件和软件的最佳方法，同时，由于点阵字库的可编程性，因此显示的汉字化得以简单实现。

本实用新型的字符发生装置采用图2所示文本方式产生字符信号，即显示缓冲区与点阵字库分离的方式，可减少硬件及软件的开销。另外，通过对字库区的重新加载，可显示多种特殊符号，并很容易实现汉字化。

本实用新型的字符发生装置采用字符属性与字符编码的同步处理，使得字符显示功能更加丰富，也是为支持字符颜色控制、图像低背景处理、字符镶边产生、字符亮度控制及菜单的淡入淡出效果而设。

具体地说，在本实用新型采用的字符方式显示字符过程中，在显示缓冲区中存放代表每一个要显示字符的数据成为字符代码，它是由字符编码和字符属性构成的，图3示出了8位字符代码的构成及含义，字符编码是指在当前点阵字库中字符的顺序编号，确定了字符的形状，字符属性是指该字符的显示颜色编码以及是否有图像低背景控制。按图3定义，确定了同屏字符种类是32个，同屏字符颜色种类是4种。

图4示出了产生字符点信号及字符属性信号的电路图，其中显示缓冲区402用于存放显示字符代码，包括字符编码和字符属性；字符点阵库405用于存放显示字符的点阵数据。本实用新型的字符信号发生装置有2种工作状态：

1)字符显示状态，由时序电路产生同步于行、场同步信号的显

  示地址，按特定的组合方式寻址显示缓冲区402和字库存储

  区405，输出字符点信号。

2)字符编程状态：是由外部CPU分别接管显示缓冲区402和

  字库存储区405的地址总线和数据总线，对其进行数据的更

  新操作。

本实用新型的字符信号发生装置的两种工作状态的切换是CPU通过指令解码器进行控制的，当处于字符显示状态时，多路选择器401选择第二通道B，显示区写数据开关403截止，多路选择器404选择第二通道B，字库写数据开关406截止，此时显示缓存402和字库存储区405均处于读出状态。

水平计数器409和垂直计数器410由行场同步信号同步，分别产生了水平和垂直数字时序信号，此实例子中字符点阵结构是16×16，所以水平和垂直地址信息中的低4位属于每个字符代码的点阵地址，高位地址代表的是显示缓冲区的字符代码地址，因此显示缓存区402地址由V[8··4]和H[9··4]组成。显示缓存区402的输出数据代表字符代码，此实例中，其高3位为字符属性，低5位为字符编码，此处，每个字符在垂直方向占有16行位置，在水平方向占有16个象素位置，所以字符代码在垂直方向16行和水平方向16个象素中，显示缓存区402将输出相同的字符代码，输入到字库存储区405的地址是字符编码与垂直计数器低4位信号合成，使字库存储区405输出的相邻16行点阵数据组成一行字符，它与显示缓冲区402中的一行字符代码相对应。字库存储区402的数据宽度是16位，对应每个字符的水平方向16个象素，16选1选择器407由水平计数器409的低4位控制，因此在一个字符显示时间内，选择器407将并行的水平16位数据转换成16位串行的数据输出，形成字符的水平点阵数据。

以上字符显示状态，产生了同步于输入时序的字符点信号和字符属性信号，经过后续合成处理能在图像上稳定显示。

字符编程状态又分为2种情况：1)对字库的编程，以便显示不同的字符集；2)对显示缓冲区402的编程，使在指定的屏幕位置上显示指定的字符。

对字库405的编程，首先由CPU控制多路选择器404选择A，使指定的字库写地址联通到字库405的地址总线上，控制字库写数据开关406导通，使指定的字库写数据加到字库区405的数据总线上，然后由CPU发出字库写使能信号，将指定的数据写入到字库存储区405指定的单元中去，上述过程的多次操作，可完成对整个字库的编程。

在对字库编程时，为防止屏幕上出现乱字符干扰，可在后续的字符属性控制单元中将字符信号关闭。由于每个字符库的设计是按系统同屏显示所包含的字符集来组织的，每个同屏显示的菜单中所有字符，组合在相应的字库中，因此更换字库可在更换菜单情况下进行，此时关闭字符不会产生字符的闪烁现象。

对显示缓冲区402的编程，也是通过切换地址总线和数据总线的方法完成，但对显示缓冲区402的编程不能采用上述关闭字符显示的方法，否则会引起同屏显示的其它字符产生明暗闪烁，而CPU对显示缓冲区402的随机操作，又会中断正常的字符显示，将导致屏幕乱字符的干扰。为消除干扰和闪烁，本实用新型设计了一种逆程操作控制电路，保证对显示缓冲区402的所有操作在行周期的逆程进行。其原理是：当CPU写显示缓冲区402时，只是由指令解码器锁定提供给显示缓冲区402的地址和数据信息，并未控制多路选择器401和开关403动作，随后使能逆程控制单元408，该电路记忆此状态，等待下一个行同步脉冲来临之时，选通多路选择器401的第一通道A并打开开关403，同时发出写信号给显示缓存区402，完成写操作之后，并立即回到原始状态，当下一行正程来到时，字符显示就已经被更新。

此处对CPU写入显示缓冲区的速度有一定的限制，因为每行只能写入1个数据，为保证每个数据可靠写入显示缓存区402中，CPU的写操作在时间上应有大于1行周期的间隔，这个速度等效于每场能更新200～300个字符，可达到主观实时效果。

字符的颜色由字符代码中2个颜色属性位B6、B5(见图4)控制，从4个预置的颜色中选择一个，同屏显示的全部字符中，每个字符可以有4种颜色选择，在CPU控制下，这4种预置颜色可以是224即16兆色中的任意组合。

图5示出了本实用新型字符发生装置的电路原理图。图中标出了与图4框图的对应关系，对图4框图中每一框的实现元件说明如下：401、404分别由参数化多路开关(LPM-MUX)实现，402、405由参数化双口RAM(LPM RAM DQ)实现，407由多路开关实现，408由D触发器(DFF)、非门(NOT)、与门(AND)等实现，图5中，OSDSCON是一个字符发生器的时序模块，用于实现图4中的框409和410。

将本实用新型字符信号发生器的上述实施例的特性说明如下：1)字符点阵结构：16(V)×16(H)；2)同屏显示字符种类：32种；3)同屏字符颜色数：4种；4)同屏图像背景效果：1种。

Claims (5)

1、一种用于数字视频系统中的显示字符发生装置，其特征在于包括显示区写地址开关401、显示缓存区402、显示区写数据开关403、字库区写地址开关404、字库存储区405、字库区写数据开关406、字符点信号输出开关407、逆程写控制单元408、水平计数器409和垂直计数器410，所述显示区写地址开关401的第一输入端输入显示区的写地址，所述显示区写地址开关401的第二输入端输入由水平计数器409和垂直计数器提供的字符编码信号(V[8..4]、H[9..4])，所述显示区写地址开关401的输出端连接所述显示缓存区402的地址端，所述显示缓存区402的数据端的低5位D[4..0]输出到字库区写地址开关404的第二输入端，字库区写地址开关404的第一输入端输入有字库区写地址，显示区写数据开关403其输入端可接显示区写数据端口而其输出端连接到所述显示缓存区402的数据端口，字库区写地址开关404的输出端口连接到字库存储区405的地址端口，字库存储区405的数据端口连接到字符点信号输出开关407的输入端，所述字库区写数据开关406的输入端输入有字库区写数据而输出端与所述字库存储区405的数据端口连接，所述字库存储区405、所述字库区写地址开关404和所述字库区写数据开关406的控制端输入有字库区写控制信号，所述水平计数器409和垂直计数器410接收时钟信号和视频系统中的场同步和行同步信号，所述逆程写控制单元408输入行同步信号和显示区写控制信号而将输出端连接到所述显示区写地址开关401、所述显示缓存区402以及所述显示区写数据开关403的控制端，所述显示区写地址、显示区写数据、所述字库区写地址、字库区写控制和字库区写数据由CPU解码器提供，所述字符点信号输出开关407的控制端接有所述水平同步信号的低4位。

2、根据权利要求1所述的字符信号发生装置，其特征在于，所述字库存储器405用于存放显示字符点阵数据，包括一个可编程存储器，可包含多个字符点阵库。

3、根据权利要求1所述的字符信号发生装置，其特征在于，所述显示缓冲区402用于存放字符编码和字符属性。

4、根据权利要求3所述的字符信号发生装置，其特征在于，所述字符编码有5个位表示，字符颜色编码有2个位表示，1个位是低背景控制位。

5、根据权利要求1所述的字符信号发生装置，其特征在于，CPU写入显示缓冲区402的操作在时间上应有大于1行周期的间隔。

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