MAX7456在可視倒車?yán)走_(dá)中的應(yīng)用

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車倒車輔助系統(tǒng)也發(fā)生了巨大的變化。目前中高檔轎車已普遍安裝了超聲波倒車雷達(dá)，幫助司機(jī)監(jiān)控倒車時(shí)車尾與車后障礙物的距離，但受限于超聲波的傳播特性，倒車雷達(dá)對(duì)車后的細(xì)桿狀障礙物有漏報(bào)現(xiàn)象。有生產(chǎn)廠家曾嘗試將車載視頻后視鏡與倒車雷達(dá)整合，用于觀察車后情況和顯示倒車?yán)走_(dá)測(cè)得的數(shù)據(jù)，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)倒車?yán)走_(dá)性能的不足。將視頻后視鏡與倒車?yán)走_(dá)整合的核心是視頻字符疊加器的設(shè)計(jì)，由于傳統(tǒng)視頻字符疊加器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在車載環(huán)境下可靠性差，造成整合后的可視倒車雷達(dá)故障率高，成本高昂，未能在市場(chǎng)上推廣。因此，這里提出一種采用新型視頻字符顯示芯片MAX7456設(shè)計(jì)的倒車?yán)走_(dá)系統(tǒng)，該系統(tǒng)極大地簡(jiǎn)化了視頻字符疊加器的設(shè)計(jì)，有效地克服了傳統(tǒng)視頻字符疊加器的缺點(diǎn)，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。若對(duì)該倒車?yán)走_(dá)的攝像系統(tǒng)稍加改進(jìn)，還可擴(kuò)展出視頻變焦、夜視等功能，具有很好的市場(chǎng)前景。

1 MAX7456簡(jiǎn)介
MAX7456是MAXIM公司推出的專用視頻字符疊加芯片。該器件集成了所有用于產(chǎn)生用戶定義OSD，并將其插入視頻信號(hào)中所需的全部功能，即將輸入箝位電路、同步分離器、視頻時(shí)序發(fā)生器、OSD插入復(fù)用器、EEPROM、顯示存儲(chǔ)器、OSD發(fā)生器、時(shí)鐘晶體振蕩器及SPI通信接口等都集成到了芯片中，用戶只需外接一只27 MHz晶振和少量阻容元件，就可構(gòu)成一個(gè)完整的視頻字符疊加器。為方便用戶使用，MAX7456內(nèi)部字符存儲(chǔ)器預(yù)先裝入了256個(gè)字符和圖形供用戶調(diào)用。MAX7456顯示字符大小為18x12像素，在屏幕上最多可顯示16行x30列=480個(gè)字符。在無(wú)視頻信號(hào)輸入時(shí)，MAX7456可產(chǎn)生內(nèi)部視頻信號(hào)，保證正常的字幕顯示。字符存儲(chǔ)器的內(nèi)容可通過(guò)SPI接口進(jìn)行修改，以滿足用戶需求。
1．1 端口及功能
MAX7456為28引腳封裝，其端口功能可劃分為視頻信號(hào)端口、控制信號(hào)端口和輔助端口，下面對(duì)各端口功能分別加以說(shuō)明：
1)MAX7456的視頻信號(hào)輸入、輸出端口為VIN和VOUT。VIN端口可接收標(biāo)準(zhǔn)的NTSC或PAL制視頻信號(hào)，輸入的視頻信號(hào)在MAX7456內(nèi)部完成顯示字符信號(hào)插入后由VOUT端子輸出。
2)MAX7456的控制信號(hào)端口包括、SDIN、SCLKSDOUT。SDIN和SCLK為SPI串行數(shù)據(jù)和串行時(shí)鐘端口，用于設(shè)置MAX7456的工作模式和OSD數(shù)據(jù)，為片選信號(hào)，SDOUT為串行數(shù)據(jù)輸出端口。
3)MAX7456輔助端口有CLKOUT、LOS、、和SAG。CLKOUT端口用于向多OSD系統(tǒng)中的其他MAX7456提供時(shí)鐘信號(hào)，用以降低系統(tǒng)成本。LOS為行同步信號(hào)丟失端口，是行同步脈沖輸出端口，是場(chǎng)同步脈沖輸出端口，這3個(gè)信號(hào)主要用于系統(tǒng)同步。SAG端口連接電壓衰減修正電容，用于減小輸出電容的容量。降低場(chǎng)傾斜。
1．2 存儲(chǔ)器讀寫(xiě)時(shí)序及配置
1．2．1 字符控制原理
MAX7456使用字符存儲(chǔ)器(NVM)存儲(chǔ)顯示字符的點(diǎn)陣信息，每一字符為18行×12列點(diǎn)陣，點(diǎn)陣編址順序?yàn)閺淖蟮接?，從上到下，?16個(gè)像素。每像素用2個(gè)bit描述該點(diǎn)特征：00代表黑色，10代表白色，X1代表透明(外同步模式)或灰色(內(nèi)同步模式)(X代表任意值)，因此每字節(jié)可存儲(chǔ)4個(gè)像素的信息，每字符共需54字節(jié)存儲(chǔ)空間。為方便尋址，字符存儲(chǔ)器中每64字節(jié)存儲(chǔ)空間設(shè)為1個(gè)字符存儲(chǔ)單元，其中前54字節(jié)存儲(chǔ)1個(gè)字符的點(diǎn)陣信息，剩余10個(gè)字節(jié)未使用。MAX7456共提供256個(gè)字符存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元在出廠時(shí)已寫(xiě)入了常用的數(shù)字、英文大小寫(xiě)字母、部分日文、中文字符和少量圖形等供用戶使用。用戶若需顯示自定義的字符或圖形，只需要通過(guò)SPI串行接口將自定義字符或圖形的點(diǎn)陣輸入到相應(yīng)地址的字符存儲(chǔ)單元中對(duì)原有字符點(diǎn)陣進(jìn)行替換即可。
MAX7456使用顯示存儲(chǔ)器(SRAM)存儲(chǔ)字符在屏幕上的顯示特征。MAX7456將屏幕顯示劃分成16行x30列(PAL制，NTSC制為13行x30列)，共480個(gè)顯示位置。顯示位置編址順序?yàn)閺淖蟮接?，從上到下。顯示存儲(chǔ)器的地址編址與屏幕顯示位置一一對(duì)應(yīng)，因此顯示存儲(chǔ)器共有480個(gè)存儲(chǔ)單元，每存儲(chǔ)單元有2個(gè)字節(jié)，高位字節(jié)存儲(chǔ)被顯示字符在字符存儲(chǔ)器(NVM)中的存儲(chǔ)單元地址，低位字節(jié)存儲(chǔ)被顯示字符的屬性狀態(tài)位。用戶若需在屏幕某個(gè)位置顯示某特定的字符，只需將該相應(yīng)位置所對(duì)應(yīng)的顯示存儲(chǔ)器單元中的特定字符在字符存儲(chǔ)器(NVM)中的存儲(chǔ)單元地址存入顯示存儲(chǔ)單元的高位字節(jié)，將顯示字符的狀態(tài)屬性存入低位字節(jié)，然后開(kāi)啟OSD顯示即可。
1．2．2 顯示存儲(chǔ)器配置
要在屏幕上正確顯示所需的內(nèi)容，必需正確配置顯示存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器由模式寄存器(DMM)、地址高位寄存器(DMAH)、地址低位寄存器(DMAL)和數(shù)據(jù)輸入寄存器(DMDI)共同控制。配置過(guò)程包括：通過(guò)模式寄存器設(shè)置通信工作模式；通過(guò)地址寄存器(DMAH、DMAL)選擇顯示單元；通過(guò)地址寄存器的DMAH[1]位(注：數(shù)據(jù)格式為“寄存器名[比特位]”)及數(shù)據(jù)輸入寄存器DMDI對(duì)選中的顯示存儲(chǔ)單元進(jìn)行配置。下面以8位工作模式，在屏幕第2行第2列(顯示地址為1 Fh)顯示字符“C”(NVM存儲(chǔ)單元地址為0Dh)為例，說(shuō)明通過(guò)SPI對(duì)顯示存儲(chǔ)器的配置過(guò)程：
1)寫(xiě)模式寄存器：DMM[6]=1，選擇8位工作模式；
2)寫(xiě)地址寄存器DMAH[1]=0，設(shè)定寫(xiě)入到數(shù)據(jù)輸入寄存器(DMDI)的數(shù)據(jù)是被顯示字符在顯示存儲(chǔ)器(NVM)中的存儲(chǔ)單元地址；
3)寫(xiě)字符屏顯位置的最高位地址“Ob”到地址寄存器DMAH[0]；
4)寫(xiě)字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；由DMAH[0]+DMAL[7：0]共同尋址顯示存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元地址，共有512個(gè)地址，因此需要9 bit地址位，MAX7456使用了前480個(gè)地址；
5)寫(xiě)被顯示字符“C”的存儲(chǔ)單元(NVM)地址“00001101b”到DMDI[7：0]，該數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)到DMAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲(chǔ)器高位字節(jié)中；
6)寫(xiě)地址寄存器DMAH[1]=1，設(shè)定寫(xiě)入到數(shù)據(jù)輸入寄存器(DMDI)的數(shù)據(jù)是被顯示字符的字符屬性字節(jié)；
7)寫(xiě)字符屏顯位置的最高位地址“0b”到地址寄存器DMAH[0]；
8)寫(xiě)字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；
9)寫(xiě)被顯示字符的字符屬性字節(jié)“LBIXXXXXb”到DMDI[7：0]，該數(shù)據(jù)將被存儲(chǔ)到MAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲(chǔ)器低位字節(jié)中。其中：L為本地背景顏色控制位，L=0為透明，L=1為灰色；B為閃爍控制位；I為反色控制位，I=0為正常顯示，I=1為反色顯示；X為未使用位；
10)寫(xiě)視頻模式寄存器VMO[3]=1，使能OSD圖像顯示。
1．2．3 存儲(chǔ)器讀寫(xiě)時(shí)序
對(duì)MAX7456顯示存儲(chǔ)器(SRAM)及字符存儲(chǔ)器(NVM)的配置是通過(guò)SPI接口在線編程實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)SPI接口、SDIN及SCLK等3個(gè)信號(hào)的相互配合，可實(shí)現(xiàn)對(duì)MAX7456內(nèi)部寄存器的讀寫(xiě)操作及設(shè)置，進(jìn)而通過(guò)寄存器完成對(duì)顯示存儲(chǔ)器(SRAM)及字符存儲(chǔ)器(NVM)的配置。圖1為MAX7456數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)序。在一個(gè)操作周期中，片選信號(hào)變低之后，通過(guò)SDIN輸入的第1個(gè)字節(jié)為寄存器地址，其最高位為0時(shí)為寫(xiě)操作，最高位為1時(shí)為讀操作；第2個(gè)字節(jié)為數(shù)據(jù)。這種格式有2個(gè)例外：
1)自動(dòng)遞增寫(xiě)模式，該模式用于訪問(wèn)顯示存儲(chǔ)器，是一個(gè)8位操作。在寫(xiě)數(shù)據(jù)前必須將顯示起始地址寫(xiě)入顯示地址寄存器DMAH和DMAL中。然后對(duì)顯示存儲(chǔ)器執(zhí)行自動(dòng)遞增寫(xiě)命令(DMM[6]=1，DMM[0]=1)，此時(shí)8位遞增地址由內(nèi)部產(chǎn)生，SDIN每個(gè)操作周期只需傳送8位數(shù)據(jù)，直到傳送的值為Oxff時(shí)MXA7456接收終止。
2)從顯示存儲(chǔ)器讀字符數(shù)據(jù)時(shí)，若處于16位工作模式，在第1個(gè)操作周期中，控制器只能從SDOUT讀到高8位數(shù)據(jù)(如圖1(b)所示)；第2個(gè)操作周期不再需要向MAX7456發(fā)地址，可直接從SDOUT讀出低8位數(shù)據(jù)，因此第2個(gè)操作周期是8位。2個(gè)操作周期共24位(8位地址+16位數(shù)據(jù))。