摘 要：以棒材计数系统中计数显示系统为例，介绍了一种以TMS320DM6437为控制内核的OSD显示技术。该方案将采集到的棒材图像与棒材计数结果文字字符完成叠加，并通过VGA显示器实时显示。本方案在实际项目的系统中工作稳定，字符显示位置可灵活修改，能方便应用于实时显示。
关键词：TMS320DM6437；OSD；VGA显示

　在工业生产和生活领域中，嵌入式数字视频监控系统得到广泛应用。而在屏显示OSD（On Screen Display）技术可帮助工作人员方便检测工业生产过程状态变化。目前，工业领域实现OSD技术的方法可以利用专业用OSD芯片，如FUJITSU公司的MB90092芯片，其电路设计简单，但需专门设计软件和硬件；也可以利用附带OSD功能的芯片，如SigmaDesigns公司的EM8511芯片，其不需要专门的硬件设计，使用方便，只是这类芯片目前功能还不够强大，难以工作在信息处理量大和实时性要求高的平台。TMS320DM6437及其系列芯片是当前视频处理系统主流处理器之一，本文阐述了以软件编程方式实现该芯片OSD技术，简单实用，效果优良，很好地拓展了TMS320DM6437的显示模块功能。
1 OSD架构平台
1.1 棒材计数硬件平台
　本文以棒材计数平台上实现OSD技术为例，在实现OSD模块信息和视频信息叠加时，要处理的数据量大，为了满足实时性的要求，需要选择一款集成度高，运算速度快的芯片。TMS320DM6437是TI公司推出的定点DavinciDSP处理器，工作主频可达700 MHz，处理性能最高达到5 600 MIPS，含有丰富的外设资源，芯片本身具有OSD功能，这样就不需要增加额外的硬件设计，可以通过灵活的软件编程来实现视频和嵌入的图片叠加，为用户提供简便的观测信息。
棒材计数平台主要由DSP图像处理模块、CMOS图像传感器模块、存储模块（DDR2）和视频输出显示模块组成，硬件平台如图1所示。

1.2 TMS320DM6437的OSD内部数据传输架构
　TMS320DM6437的OSD内部数据传输架构如图2所示。OSD模块从外部内存中读入视频数据，外部内存通常是DDR2，数据经处理转化为YUV格式后送人VENC。OSD模块可处理两个独立的Video窗口和两个独立的OSD窗口，OSD模块的相关寄存器通过视频解码模块产生的VD信号进行嵌位，来控制显示窗口使能、窗口缩放以及窗口的显示坐标。

　以下两个条件满足时VPBE驱动程序有效。第一是在DSP/BIOS中创建一个VPBE驱动。主程序利用函数VENCHandle=FVID_create（"/VPBE0"，IOM_INOUT，NULL，NULL，&gioAttrs）打开一个VPBE0设备，并创建VENC通道。由于TI设计的GIO驱动模块在DSP/BIOS上使用过程中存在缺陷，应用程序在对驱动程序的缓冲区进行数据处理后不能释放缓冲区，针对这个问题可利用TI提出的FVID视频处理模型，其能够比较方便地分配缓冲区，因此，通过直接调用FVID_allocBuffer（）函数和FVID_exchangeBuffer（）函数申请分配和交换缓冲区，并在使用后利用FVID_deleteBuffer（）函数重新释放缓冲区。第二是设置DSP/BIOS中的硬件中断。VPBE驱动程序的使用过程中，在TCF文件中设置HWI_INT8为1，配置参数为bios.HWI.instance（"HWI_INT8"）.interruptSelectNumber=1，即VPBE驱动优先级为8，对应VENC每帧图像处理结束后产生事件序列号为32~64之间的事件被中断，这时事件接收器检测到哪里引起了中断。
2.2 窗口显示模式选择
　每个窗口可以设置为帧模式和场模式。帧模式的特点是允许每帧图像数据连续储存在DDR2中，图像显示时按照奇偶场进行读取。场模式特点是允许图像数据单独储存在DDR2中，图像显示是根据VENC的工作模式窗口高度。处理芯片DM6437集成了DDR2内存控制器，支持JESD79D-2A标准，并提供32 bit DDR2接口。图像数据存储在DDR2中，当需要VENC连续从DDR2中读取数据时，将OSD窗口设置为连续场模式，对应的寄存器位VIDWINMD.VFFO和OSDWIN0MD.OFF0使能。连续场数据读取模式如图4所示。

　本文需要用到VIDWIN0和OSDWIN0将视频图像与文字字符叠加，VIDWIN0用于实时显示采集的棒材图像，OSDWIN0将棒材计数结果叠加到VIDWIN0窗口画面。
　（1）VIDWIN0窗口设置
　CMOS图像传感器采集到的图像经TVP5150转化为YUV格式数字信号，并存储在DDR2中，视频后端处理子系统VPBE将数据从DDR2中读出，并通过VIDWIN0窗口显示。由于VIDWIN0对应寄存器配置参数的设置封装在DM6437自带的psp_vpbe.h头文件中，调用结构体PSP_VPBEOsdConfigParams{}可以配置VIDWIN0窗口的工作模式、图像的格式以及图像在窗口中显示位置。例如：
　staticPSP_VPBEOsdConfigParamsVid0HandleParams=
　{
　……
　FVID_FIELD_MODE，//连续场模式
　FVID_BPP_BITS16，//图像像素为16位
　FVID_YCbCr422_INTERLEAVED，
　//图像存储格式为YCbCr
　（720*（16/8u）），//每行像素个数
　0，//左边界距离
　0，//顶格边界距离
　720，//显示的图像宽度
　480，//显示的图像高度
　……
　}；
　本文通过软件编程的方式实现VIDWIN0窗口配置，在对结构体参数设置后，通过调用FVID_create（）函数创建vid0Handle通道，FVID_alloc（）函数为通道分配存储空间，调用FVID_queue（）函数将要显示的数据从通道传输到VIDWIN0窗口显示。其具体软件编写流程图如图6所示。

　（3）OSDWIN0窗口设置
　OSDWIN0用于显示RGB565格式的字符和数字图片，对应的寄存器配置参数的设置封装在DM6437自带的psp_vpbe.h头文件中，配置参数的流程与配置VIDWIN0步骤一样，调用结构体PSP_VPBEOsdConfigParams win0Params{}设置相应寄存器值，结构体中包含的参数需包含叠加的图片和文字的显示属性，如混合模式、透明度和颜色等。
　（4）VGA显示驱动设计
　本文通过修改PSP文件的相关参数设计VGA的显示驱动，基于PSP（Platform Support Package）上的驱动程序可以直接实现S端子显示和LCD屏幕显示，同时驱动程序支持VENC编码器的连续场输出模式，但是程序存在缺陷不能直接用于VGA显示，因此需要在驱动中增加VGA的显示驱动程序。TI官方提供的基于PSP的视频驱动程序建立在实时操作系统DSP/BIOS上，总共分为IOM层、DDC层和CSLR层3层。
本文利用的OSD技术产生的叠加效果通过VGA显示，VPBE模块为VGA图像显示提供了接口，VGA接口有3路基本输出信号，分别用来显示RGB 3个分量。VPBE模块提供的模拟接口拥有4路的视频DAC信号，通过设置寄存器DACSEL来选择所需要的3路信号，寄存器DACSEL上的对应关系为：DAC_A位控制输出R模拟信号，DAC_B位控制输出G模拟信号，DAC_C位控制输出B模拟信号，同时DM6437通过I2C总线接口输出行同步信号HD和列同步信号VD，这5路信号组成了VGA接口输出信号。
　在DDC层中修改一个PSP声明，并添加LLC_setVGAdisplay（）显示函数对5路信号使能，LLC_setVGAdisplay（）代码如下：
　VoidLLC_setVGAdisplay（）
　{
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA0S，PR_R）；//R模拟信号输出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA1S，PY_G）；//G模拟信号输出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->DACSEL，
　VENC_DACSEL_DA2S，PB_B）；//B模拟信号输出使能
　CSL_FINST（VENCRegs->SYNCCTL，
　VENC_SYNCCTL_SYEH，ON）；//HD同步信号使能
　CSL_FINST（VENCRegs->SYNCCTL，
　VENC_SYNCCTL_SYEV，ON）；//VD同步信号使能
　}
　（5）运行效果
　VGA 5路信号使能后，程序运行后OSD叠加技术的最终效果如图9所示。

　本文利用TMS320DM6437芯片自带的OSD模块，通过软件编程实现OSD叠加技术，并以在钢铁生产中的棒材计数结果与视频叠加为例，OSD界面上的汉字、数字或其他特殊字符可根据工作人员的要求修改，并在窗口任意位置动态显示，其设计原理具有通用性。OSD模块实现的动态棒材视频图像与棒材计数结果叠加，方便了人机对话，可以应用在工业生产实践中。
参考文献
[1] TI. TMS320DM643x DMP video processing back end （VPBE）[Z].2007.
[2] 合众达.SEED-DEC6437用户指南[Z].2008.
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[4] TI. TMS320DM643x DMP inter-integrated circuit（I2C） module user′s guide （Rev. A）[Z].2007.
[5] TI. TMS320DM643x DMP DDR2 memory controller user′s guide （Rev. B）[Z].2007.
[6] TI. TMS320C64x+ image-video processing library programmer′s reference[Z]. 2007.