एफपीजीए पर आधारित वीडियो एप्लिकेशन का ओएसडी डिजाइन

हाल के वर्षों में, बैंकों, राजमार्गों और इमारतों जैसे विभिन्न क्षेत्रों में डिजिटल वीडियो निगरानी प्रणालियों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। डिजिटल वीडियो निगरानी प्रणालियों में, ओएसडी (ऑन स्क्रीन डिस्प्ले) तकनीक एक अनिवार्य हिस्सा है। ओएसडी उपयोगकर्ताओं को एक अनुकूल मानव-मशीन इंटरफ़ेस प्रदान करता है, जो उपयोगकर्ताओं को अधिक अतिरिक्त जानकारी प्राप्त करने में सक्षम बनाता है।

1. सिस्टम संरचना

   इस आलेख में प्रस्तुत प्रणाली TI DSP TMS320DM6 पर आधारित एक संपूर्ण वीडियो निगरानी प्रणाली है? 3 और एफपीजीए। यह वीडियो इनपुट के 1 चैनल और वीडियो आउटपुट के 1 चैनल का समर्थन करता है, और एक नेटवर्क इंटरफ़ेस भी प्रदान करता है।

    वीडियो इनपुट TI के लागत प्रभावी वीडियो डिकोडर TVP5150A द्वारा प्राप्त किया जाता है। TVP5150A दो समग्र वीडियो इनपुट या एक एस-वीडियो वीडियो सिग्नल के संग्रह का एहसास कर सकता है। रजिस्टर को I2C के माध्यम से कॉन्फ़िगर किया गया है, और आउटपुट डिजिटल वीडियो सिग्नल ITU656 मानक का पालन करता है।

    TVP5150A द्वारा डिकोड किया गया डिजिटल वीडियो सिग्नल DM1 के वीडियो पोर्ट 6 के माध्यम से DSP को प्रेषित किया जाता है? 3, और आवश्यक वीडियो प्रोसेसिंग डीएसपी द्वारा की जाती है, और फिर नेटवर्क इंटरफ़ेस द्वारा रिमोट डिवाइस पर आउटपुट किया जाता है। दूसरी ओर, DM6 के बाद? 3 नेटवर्क से प्राप्त वीडियो डेटा को संसाधित करता है, इसे FPGA के माध्यम से वीडियो पोर्ट 7105 के माध्यम से SAA2 द्वारा प्रदर्शित और आउटपुट किया जाता है।

आउटपुट भाग SAA7105 द्वारा साकार होता है। SAA7105 NXP कंपनी का एक उच्च-प्रदर्शन वीडियो एनकोडर है, जो समग्र वीडियो आउटपुट, वीजीए वीडियो आउटपुट और एचडीटीवी हाई-डेफिनिशन वीडियो सिग्नल आउटपुट प्रदान कर सकता है। SAA7105 का नियंत्रण I2C के माध्यम से भी प्राप्त होता है, और यह समग्र ITU656 मानक का डिजिटल वीडियो सिग्नल प्राप्त करता है।

वीडियो प्रसंस्करण भाग साकार करने के लिए TI के DSP TMS320DM6 3 को अपनाता है। DM6?3 की मुख्य आवृत्ति 600MHz तक पहुंच सकती है, और दो 20-बिट वीडियो पोर्ट हैं। वीडियो पोर्ट BT.656 और Y/C जैसे डिजिटल वीडियो इंटरफेस का समर्थन करते हैं। DM6?3 नेटवर्क एक्सेस प्राप्त करने के लिए नेटवर्क MAC को भी एकीकृत करता है।

सॉफ़्टवेयर की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए हार्डवेयर प्रदर्शन की विकास गति हमेशा कठिन होती है। वीडियो प्रसंस्करण के तेजी से जटिल अनुप्रयोगों में, डीएसपी जटिल वीडियो प्रसंस्करण कार्यों के लिए जिम्मेदार है, और संसाधन बहुत तंग हो जाते हैं। इसलिए, इस प्रणाली के डिज़ाइन में, OSD के डिज़ाइन को साकार करने के लिए FPGA का उपयोग किया जाता है, जो DSP के बोझ को कम कर सकता है।

OSD कार्यान्वयन भाग Xilinx के XC3S250E का उपयोग करता है। XC3S250E 3 लॉजिक गेट के साथ एक Xilinx SPARTAN-250,000E श्रृंखला FPGA है।

2. ओएसडी कार्यान्वयन

SAA7105 OSD फ़ंक्शन का एहसास नहीं कर सकता है, लेकिन XC3S250E द्वारा इसका एहसास किया जाता है। मुख्य नियंत्रण चिप DM6? 3 को केवल एफपीजीए को प्रदर्शित की जाने वाली सामग्री और स्थिति के बारे में सूचित करने की आवश्यकता है, और विशिष्ट कार्य एफपीजीए द्वारा किया जाता है। ओएसडी का तार्किक ब्लॉक आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
एफपीजीए पर आधारित वीडियो एप्लिकेशन का ओएसडी डिजाइन

OSD FPGA EMIFA के माध्यम से DSP DM6 3 से OSD डेटा और नियंत्रण निर्देश प्राप्त करता है, DSP वीडियो पोर्ट 1 के माध्यम से वीडियो डेटा प्राप्त करता है, और वीडियो डेटा पर OSD जानकारी सुपरइम्पोज़ करता है, और इसे वीडियो एनकोडर SAA7105 पर आउटपुट करता है। ओएसडी के कार्यात्मक मॉड्यूल निम्नानुसार वर्णित हैं।

   एड्रेस डिकोडिंग मॉड्यूल का डेटा पोर्ट DSP DM32 6 के EMIFA के कम 3-बिट डेटा के साथ इंटरफेस किया गया है, और DM6 3 द्वारा भेजे गए डेटा और नियंत्रण जानकारी को प्राप्त करता है। नियंत्रण जानकारी का उपयोग मुख्य रूप से नियंत्रण रजिस्टरों के एक सेट के माध्यम से ओएसडी को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

   एक वीडियो इंटरफ़ेस मॉड्यूल भी है जो सीधे डीएसपी से जुड़ा है। वीडियो इंटरफ़ेस मॉड्यूल डीएसपी के वीडियो पोर्ट 2 से जुड़ा है, और डीएसपी वीडियो पोर्ट से डेटा और नियंत्रण जानकारी संग्रहीत करता है। ये नियंत्रण जानकारी सीधे ओएसडी मल्टी-चैनल नियंत्रण मॉड्यूल को प्रेषित की जाती है, और नियंत्रण जानकारी सीधे वीडियो डिकोडर SAA7105 को भी नियंत्रित करती है।

    ओएसडी नियंत्रण तर्क ओएसडी के नियंत्रण का एहसास करने के लिए नियंत्रण रजिस्टर समूह से प्राप्त नियंत्रण जानकारी को ओएसडी के प्रत्येक कार्यात्मक मॉड्यूल में आउटपुट करता है। रजिस्टर समूह को मुख्य रूप से दो भागों में विभाजित किया गया है: एक अतुल्यकालिक रजिस्टर समूह है, जो रीसेट, ओएसडी सक्षम और ओएसडी को डेटा चौड़ाई का चयन करने जैसी नियंत्रण जानकारी भेजता है; दूसरा सिंक्रोनस रजिस्टर समूह है, जो मुख्य रूप से ओएसडी की स्थिति की जानकारी को नियंत्रित करता है।

    OSD डिकोडिंग मॉड्यूल नियंत्रण तर्क की नियंत्रण जानकारी के अनुसार FIFO से प्रदर्शित होने वाले डेटा को निकालता है, और इसे वीडियो डेटा के साथ सिंक्रनाइज़ेशन में OSD CLUT मॉड्यूल में आउटपुट करता है। FIFO से प्राप्त डेटा मूल DSP 32-बिट डेटा है, और OSD CLUT मॉड्यूल द्वारा आवश्यक डेटा 8/16-बिट है, इसलिए OSD अनपैकिंग मॉड्यूल को वीडियो पोर्ट की आवृत्ति के अनुसार 32-बिट डेटा को अनपैक करने की आवश्यकता है। 32-बिट डेटा 8/16 की चौड़ाई के साथ OSD CLUT मॉड्यूल में प्रेषित होता है।

    फीफो मॉड्यूल का एक अन्य कार्य फीफो स्थिति की जानकारी को डीएमए इवेंट जनरेटर मॉड्यूल में स्थानांतरित करना है, जैसे कि फीफो पूर्ण या फीफो खाली। डीएमए इवेंट जनरेटर इन घटनाओं की निगरानी करता है, और यदि वे घटित होते हैं, तो उन्हें डीएम6 पर भेजा जाता है? FIFO को सही पढ़ने और लिखने के संचालन को प्राप्त करने के लिए इंटरप्ट मोड में 3।

    OSD CLUT मॉड्यूल, OSD अनपैकिंग मॉड्यूल से प्राप्त प्रत्येक पिक्सेल के डेटा के लिए YCbCr के संबंधित मान की खोज करता है, और इन OSD CLUT डेटा के आउटपुट अनुक्रम को नियंत्रित करता है। यह रूपांतरण संबंध DSP द्वारा 24-बिट डेटा पोर्ट के माध्यम से प्रसारित किया जाता है। OSD CLUT मॉड्यूल का डेटा सीधे OSD मल्टी-चैनल कंट्रोलर मॉड्यूल पर आउटपुट होता है।

    OSD मल्टी-चैनल नियंत्रण मॉड्यूल OSD CLUT मॉड्यूल से प्राप्त अल्फा नियंत्रण बिट के अनुसार आउटपुट वीडियो डेटा निर्धारित करता है। यदि वर्तमान ओएसडी जानकारी, यानी अल्फा नियंत्रण बिट मान्य है, तो यह ओएसडी डेटा को डेटा रूपांतरण मॉड्यूल में आउटपुट करता है। अन्यथा, ओएसडी फ़ंक्शन को साकार करने के लिए वीडियो इंटरफ़ेस मॉड्यूल से प्राप्त मूल वीडियो डेटा को आउटपुट करें।

    ओएसडी मल्टी-चैनल नियंत्रक द्वारा डेटा आउटपुट सीधे वीडियो डिकोडर को नहीं भेजा जाता है, लेकिन डेटा रूपांतरण मॉड्यूल के माध्यम से, विशिष्ट एप्लिकेशन शर्तों के अनुसार, आवश्यक डेटा प्रारूप रूपांतरण किया जाता है। SAA7105 के इंटरफ़ेस टाइमिंग से यह देखा जा सकता है कि जब SAA7105 को समग्र वीडियो आउटपुट के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है, तो आवश्यक डेटा सिंगल क्लॉक एज डेटा है। इस समय, डेटा रूपांतरण मॉड्यूल कोई काम नहीं करता है, और ओएसडी मल्टी-चैनल नियंत्रण मॉड्यूल से प्राप्त डेटा बरकरार रहता है। SAA7105 के लिए; यदि SAA7105 को वीजीए या एचडीटीवी आउटपुट मोड में कॉन्फ़िगर किया गया है, तो डुअल क्लॉक एज डेटा की आवश्यकता है। इस समय, डेटा रूपांतरण मॉड्यूल ओएसडी नियंत्रक से प्राप्त सिंगल क्लॉक एज डेटा को डुअल क्लॉक एज डेटा में परिवर्तित करता है और इसे वीडियो डिकोडर SAA7105 पर आउटपुट करता है।

    यह देखा जा सकता है कि FPGA ने OSD का सारा काम पूरा कर लिया है। यदि आप OSD सामग्री, DM6 प्रदर्शित करना चाहते हैं? 3 को केवल EMFIA पोर्ट के माध्यम से FPGA को नियंत्रण निर्देश भेजने की आवश्यकता है। बेशक, इन निर्देशों में ओएसडी की सामग्री और स्थान की जानकारी शामिल है।

3. ओएसडी नियंत्रण

XC3S250E द्वारा कार्यान्वित OSD डिज़ाइन, OSD द्वारा प्रदर्शित सामग्री पर किसी भी प्रतिबंध के बिना, प्राप्त OSD स्थान और सामग्री जानकारी के आधार पर OSD डिस्प्ले करता है, जो बहुत लचीला और सुविधाजनक है। निम्नलिखित ओएसडी के नियंत्रण संचालन को दर्शाने के लिए ओएसडी चीनी वर्ण प्रदर्शन को एक उदाहरण के रूप में लेता है।

चीनी अक्षरों को सही ढंग से प्रदर्शित करने के लिए, इनपुट चीनी अक्षर आंतरिक कोड को संबंधित स्थान कोड में परिवर्तित किया जाना चाहिए। इस फ़ंक्शन के लिए, हम फ़ंक्शन Uint32 Code_Convers(unsigned char *CodeNPointer) का उपयोग करते हैं, जिसका इनपुट एक सूचक है, जो परिवर्तित होने वाले चीनी वर्ण की ओर इशारा करता है। वापसी मान चीनी वर्ण के अनुरूप स्थान कोड है। OSD डिस्प्ले का एहसास OSDHZ?isplay फ़ंक्शन द्वारा होता है:

शून्य OSDHZ_ डिस्प्ले{
Uint8 *pFrame
Uint32 पिच
OSDUTIL_प्वाइंट* स्थान
Uint32 CodeQ
OSDHZ?ont *फ़ॉन्ट
Uint8 fgरंग
Uint8 bgरंग
}
उनमें से, Uint8 *pFrame OSD आउटपुट के लिए बफ़र बफ़र है; Uint32 पिच प्रत्येक पंक्ति में प्रदर्शित पिक्सेल मान है; OSDUTIL_Point *loc पहले अक्षर की प्रदर्शन स्थिति है; Uint32 CodeQ चीनी अक्षरों को प्रदर्शित करने वाला क्षेत्र कोड है; OSDHZ?ont * फ़ॉन्ट वह फ़ॉन्ट है जिसका उपयोग चीनी अक्षरों को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है; Uint8 fgColor चीनी अक्षरों का अग्रभूमि रंग प्रदर्शित करता है; Uint8 bgColor चीनी अक्षरों का पृष्ठभूमि रंग प्रदर्शित करता है।

इसलिए, यदि आपको चीनी अक्षरों को प्रदर्शित करने की आवश्यकता है, तो आपको केवल चीनी अक्षरों को आवश्यक कोड सिस्टम में परिवर्तित करना होगा, और फिर परिवर्तित क्षेत्र कोड को ओएसडी एफपीजीए में आउटपुट करना होगा। बेशक, चीनी अक्षरों को प्रदर्शित करने के लिए, चीनी अक्षर पुस्तकालय अपरिहार्य है।