基於MB90092的機載視頻標識卡設計

admin @ 2014-03-19 , reply:0

概述
名稱:基於MB90092的機載視頻標識卡設計摘要:本文介紹了專用視頻疊加晶元MB90092,及某型機載視頻記錄系統中視頻標識卡的設計原理及其軟硬體實現;。關鍵詞:視頻標識卡;MB90092晶元;AT8……
名稱:基於MB90092的機載視頻標識卡設計
摘要:本文介紹了專用視頻疊加晶元 MB90092,及某型機載視頻記錄系統中視頻標識卡的設計原理及其軟硬體實現;。
關鍵詞:視頻標識卡;MB90092晶元; AT89C51
機載視頻記錄系統用於記錄飛行中人員、裝備的各種信息,在訓練、實戰中發揮重要作用。為使飛行員及地面指揮人員能夠更直觀、確切地了解飛行各時刻的狀態信息及便於判讀,我們為其加裝了標識卡系統。記錄時可根據需要疊加適當標識,如漢字、圖形、實時時鐘等信息。
在實際系統設計中,我們選擇了富士通(FUJITSU)公司生產的專用字元疊加晶元MB90092,採用AT89C51單片機對其控制;考慮到機載系統的特殊性,我們利用 RS-232串列介面通過計算機進行標識卡預先標識的寫入、控制設置。整個系統適應性較強,地勤人員可根據不同的任務很方便的進行預先修改,可以顯示中文及任意圖形。
圖1 MB90092的功能框圖
圖2系統原理圖
圖3主程序流程圖
圖4命令幀和數據幀的結構
MB90092晶元簡介
MB90092利用外部字型檔,可以為一路視頻(PAL或NTSC)信號疊加文本和圖形標識。它提供兩種屏幕疊加方法,即主屏和副屏,二者可單獨或相互重疊出現在*器上。由三個引腳(CS、SCLK、SIN)來進行對外通信。圖1為MB90092的功能框圖。
本系統中,我們只利用MB90092的主屏顯示功能,MB90092主屏顯示支持的字元顯示點陣為24×32;每個字元可以有不同的顏色,顯示容量為12行,每行24個字元或漢字。字體大小控制方式有:標準(24×32點陣)、雙倍寬、雙倍高、雙倍寬×雙倍高、四倍寬×四倍高。顯示位置控制:可任易設置水平方向和垂直方向的位置,同時可設定行距。有內部視頻信號發生器支持NTSC或PAL制式,可選擇逐行或隔行掃描方式。
系統工作原理
本系統原理如圖2。整個電路的設計以MB90092晶元為核心。需要更改顯示標識及顯示模式時,由計算機設置好后,通過RS-232介面傳給AT89C51;單片機通過系統匯流排把字元及控制信息寫入到FLASH存儲器 MBM29F040C中。FLASH存儲器掉電后信息可以保持,故只在任務改變時重新設置內容;字元寫入及單片機設置完成後,受外部信號觸發,單片機發出命令,控制MB90092從存儲器的相應地址讀出標識,疊加到視頻信號上。
硬體實現
系統設計分為控制設置、字元存儲、字元疊加和實時時鐘介面四個相關聯的部分。
控制設置部分
包括計算機、AT89C51單片機,它們通過RS-232介面進行通信。主要完成兩項任務:
·飛行前需要修改視頻標誌信息時,計算機通過RS-232介面可以把按給定格式組織的顯示命令和修改的字元信息傳輸給AT89C51,由單片機完成快閃記憶體的信息寫入。
·飛行時由單片機完成系統的控制,包括90092的配置,快閃記憶體中控制命令和字元信息的組織,實時時鐘信息的採樣,以及控制面板的響應。
字元存儲部分
包括FLASH存儲器MBM29F040C,存儲容量512K×8bit。單片機和90092共用數據匯流排和地址匯流排,單片機在進行快閃記憶體讀寫操作時可能干擾90092內部寄存器的初始配置,因此在AT89C51與MBM29F040C、MBM29F040C與MB90092匯流排間加入隔離器,對地址匯流排和數據匯流排進行隔離,其中包括MBM29F040C片選信號CE、讀信號RE、寫信號WE。單片機控制隔離器使能EN和數據流向DIR。
字元疊加部分
主要為字元疊加晶元MB90092。MB90092支持的字元點陣為24×32,地址線ADR12、ADR13 =00,01,10時分別對應漢字的左、中、右三部分,ADR12ADR13 ="11"時不用;ADR0~ADR4對應每一部分的32個位元組。這些地址在MB90092工作時自動尋找,為此, MB90092的地址線ADR0~ADR4,ADR12~ADR13,ADR5~ ADR11,ADR14~ADR18分別與MBM29F040C的地址線A0~A18相連。單片機控制信號包括MB90092片選信號CS、串列數據傳輸時鐘SCLK、串列數據輸入SIN、狀態控制信號TSC。
實時時鐘介面設計
實時時鐘選用美國Xicor公司推出的串列時鐘晶元 X1203,該晶元體積孝功耗低、使用簡單、介面容易,雙埠時鐘和報警寄存器使時鐘即使在讀寫操作期間也能精確工作。X1203採用I2C匯流排介面,在與AT89C51的介面中我們用P3.2,P3.3虛擬I2C匯流排介面,實現方法簡潔。
軟體實現
軟體設計主要包括兩部分:一是對寄存器設置以實現特定的功能;另一個是圖像顯示控制和字型檔、寄存器設置命令的實時修改。
寄存器設置
MB90092通過對內部寄存器的設置實現90092複位、字元顯示模式、字元定址、字元疊加的設定。系統設計為可更改模式,故這部分程序放在外部快閃記憶體中,在程序運行中可由單片機進行引導和實時修改。
圖象顯示主流程
標誌卡一個很重要的功能就是控制命令和字元數據能實時修改,因此在程序開始就打開串列口,允許接收,程序循環運行過程中,串口有傳輸請求馬上響應,調用修改子程序。由於是機載設備,因此抗干擾必須考慮,在子程序中設定了傳輸請求標誌和校驗措施。
90092驅動的一個顯著特點是對命令傳輸次序沒有苛刻要求,任一條命令的傳輸都能及時映射到內部的VRAM區域,並在視頻信號的場同步間隔期間完成刷新。因此在主程序流程中掃描功能管腳,調用快閃記憶體中的控制命令可以迅速完成標誌信息和顯示模式的更改。
由於90092刷新較快,因此在每一個程序循環中採樣X1023,送到單片機內部設定的寄存器,調用0~9數字完成實時時鐘的顯示,誤差小於0.1秒。
該程序流程(見圖3)需要不停的循環對外部信號進行響應和及時的顯示,同時完成90092的內部刷新請求。
修改子程序說明
新的寄存器設置命令與字元信息由PC機編製,並按照設定好的協議格式通過RS-232介面傳輸給單片機,由單片機串列口接收、完成快閃記憶體的寫入,RS-232電平到TTL電平的轉換由MAX232L實現。寄存器設置命令和字元信息總的位元組數不是很大,為保證單片機接收信息的準確性,PC機和單片機之間都採用查詢方式進行。其傳輸方式設定如下:
波特率:1200波特/秒
串口模式:2:1位起始位,8位數據位,1位停止位
握手協議:(PC)傳輸請求標誌,5Ah
設定命令幀和數據幀(見圖4)結束標誌位,傳輸前標誌位都清零,當標誌位都為結束標誌時,標誌命令症數據幀傳輸完畢,單片機完成寄存器的新設置和字元信息的修改。PC機的傳輸程序也採用查詢方式,每傳輸一個位元組就等待單片機操作結束並回傳RRDY標誌,直到傳輸結束。
可靠性設計
軟硬體看門狗電路設計
為防止程序受干擾而跑飛,電路中設定了硬體看門狗電路,一旦進入非正常程序而不能回到正常狀態,則強制硬體複位。在程序設計中也加入了抗干擾措施,主程序每個功能模塊設定入口標誌,程序在每個功能模塊入口處先執行寫標誌操作,為防止程序失控后破壞相應RAM單元,採用數據冗餘和糾錯方法,程序複位后首先檢查恢復RAM數據,然後根據入口標誌確定重新進入對應的程序模塊。
命令錯誤處理
主要針對控制命令和字元數據的修改過程,PC有修改請求時首先必須通過單片機的許可權檢測。在數據傳輸過程中,為保證傳輸有效性,設定單位元組數據傳輸時間上限為3ms,從單片機回傳RRDY標誌開始,一旦時間超時則終止等待,重新回傳RRDY標誌。PC機在發送過程中連續收到兩次RRDY標誌,必須轉到傳輸錯誤子程序,對傳輸進行校驗。由於控制命令和字元數據總的位元組數都為偶數,因此傳輸結束時,單片機對所接收的位元組總數進行校驗,如有錯誤,則作廢整個命令和數據信息。
結語
經試用,該標誌卡工作可靠,疊加字元圖形清晰,時鐘顯示準確,提高了視頻記錄系統判讀效率。同時MB90092有豐富的顯示模式可供選擇,具有很好的應用前景和使用價值。


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