基于FPGA的多路视频字符叠加的实现(3)
二是“图形方式”：该方式中将文本方式中的专用ROM替换为EPROM，存储器中依然存放字符或数字的点阵数据，但其点阵形式由设计者决定。这样便具有很大的灵活性。
第二阶段称为“专用集成电路控制”阶段。即利用CRT控制器这类专用集成电路来控制整个叠加工作。常用的有8350、8275、MC6845等。它将“图解显示控制方式”中的中小规模集成器件构成的电路集成化。字符、数字或图形等以点阵方式存储在外围的ROM或RAM中。它使电路大为简化，因而使用较为方便。
第三阶段称为“单片屏幕显示器件”阶段。因为在与电视有关的产品上，并不需要显示很多的字符或图形，因此将上一阶段中CRT控制器中的外部存储器与专用集成电路集成在一起而形成所谓单片屏幕显示器件。这类器件主要是为家用电视这类产品而设计的，如今已得到了广泛的应用
这种技术也称为随屏显示技术（OSD）。OSD 技术通常采用单片机实现,但由于单片机的功能相对简单,因此该方案所需的周边硬件电路较多,从而使得整个系统的设计成本较高;此外,由于OSD技术要求的同步时序非常严格,用单片机控制时序的可靠性较差。OSD 技术亦可采用专业字符显示芯片,如MB9002 ,优点是电路设计相对简单,使用较方便;缺点是在叠加多字符或复杂图像时,实现起来比较困难, 灵活性差。
针对单独由单片机控制的缺点以及市场上专业芯片价格普遍比较昂贵并且通用性、灵活性比较差的特点，本课题采用FPGA作为主控器件，采用ARM作为命令发送器件，FLASH作为字库的存储器件。每个器件都发挥着不同的作用并且独立分开，极大的提高了灵活性，可根据用户需求更改通信方式字库等。并且所选芯片价格比较便宜，大大降低了系统成本，相对于专用芯片有很大优势。
因为对于视频叠加电路可应用于多个领域，而不同用户所提出的性能和技术指标要求均不相同。于是现今大体上有四种视频叠加的实现方法[5]：
第一种是用通用中小规模集成电路来实现。该方法属于上述的“图解显示控制”类型，即全部采用逻辑门、计数器、移位寄存器等通用集成电路来实现如下操作：CPU将点阵数据送到RAM相应的位置中，然后再将字符点阵信号并行输出，最后由并串转换电路将其转化为串行码与视频图像信号叠加后送监视器显示。
第二种是通过FPGA来实现多路叠加。如今，随着大规模可编程逻辑器件的普及，利用FPGA再集成若干个RAM扫描电路可以实现多路的视频字符叠加。这里我们采用一片大容量的RAM，将其划分成若干的存储区域分别存储各路的叠加数据。然后通过时分复用实现多路监视器的同时显示[6]。
第三种是采用单片机软件实现字符叠加。这种叠加方法并不是用硬件电路来实现RAM扫描电路和点阵数据的串行输出的，而是用单片机软件取代了上述功能。但这种工作方式要求在视频信号的行场消隐期内完成字符点阵数据的读取以及CPU通讯等操作，这就要求较高速的单片机做核心。常用的有ATMEL公司的AT90S1200型单片机。
最后一种是用字符叠加专用芯片来实现。NGC公司推出的专用视频字符叠加芯片μPD6453，可显示12行24列12×18的点阵数据。但芯片内部并没有固化汉字字库，需要将12×12点阵字库数据直接写入片内RAM区，再通过芯片指令将其显示出来[7]。
上述四种方法中第一种方案只适用于单路设计，随着专用芯片和单片机技术的发展，这种方案已经逐渐被淘汰。第二种方案原理与第一种类似，利用可编程逻辑器件使电路简化不少，但该方案的缺点是成本较高。第三种方案利用软件实现了硬件扫描电路的功能，比较灵活，成本较低，但是只适用于显示字符相对较少的场合，若显示字符很多，软件就过于复杂，处理时间也会相应的延长，就很难保证连续显示。第四种基于专用字符叠加芯片的方案功能很强，适用于显示字符较多的场合，并且价格适中。
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