MAX7456在可視倒車雷達中的應(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，幫助司機監(jiān)控倒車時車尾與車后障礙物的距離，但受限于超聲波的傳播特性，倒車雷達對車后的細桿狀障礙物有漏報現(xiàn)象。有生產(chǎn)廠家曾嘗試將車載視頻后視鏡與倒車雷達整合，用于觀察車后情況和顯示倒車雷達測得的數(shù)據(jù)，以彌補傳統(tǒng)倒車雷達性能的不足。將視頻后視鏡與倒車雷達整合的核心是視頻字符疊加器的設(shè)計，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故障率高，成本高昂，未能在市場上推廣。因此，這里提出一種采用新型視頻字符顯示芯片MAX7456設(shè)計的倒車雷達系統(tǒng)，該系統(tǒng)極大地簡化了視頻字符疊加器的設(shè)計，有效地克服了傳統(tǒng)視頻字符疊加器的缺點，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了系統(tǒng)成本。若對該倒車雷達的攝像系統(tǒng)稍加改進，還可擴展出視頻變焦、夜視等功能，具有很好的市場前景。

1 MAX7456簡介
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中所需的全部功能，即將輸入箝位電路、同步分離器、視頻時序發(fā)生器、OSD插入復(fù)用器、EEPROM、顯示存儲器、OSD發(fā)生器、時鐘晶體振蕩器及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)部字符存儲器預(yù)先裝入了256個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個字符。在無視頻信號輸入時，MAX7456可產(chǎn)生內(nèi)部視頻信號，保證正常的字幕顯示。字符存儲器的內(nèi)容可通過SPI接口進行修改，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端口、控制信號端口和輔助端口，下面對各端口功能分別加以說明：
1)MAX7456的視頻信號輸入、輸出端口為VIN和VOUT。VIN端口可接收標準的NTSC或PAL制視頻信號，輸入的視頻信號在MAX7456內(nèi)部完成顯示字符信號插入后由VOUT端子輸出。
2)MAX7456的控制信號端口包括、SDIN、SCLKSDOUT。SDIN和SCLK為SPI串行數(shù)據(jù)和串行時鐘端口，用于設(shè)置MAX7456的工作模式和OSD數(shù)據(jù)，為片選信號，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提供時鐘信號，用以降低系統(tǒng)成本。LOS為行同步信號丟失端口，是行同步脈沖輸出端口，是場同步脈沖輸出端口，這3個信號主要用于系統(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。降低場傾斜。
1．2 存儲器讀寫時序及配置
1．2．1 字符控制原理
MAX7456使用字符存儲器(NVM)存儲顯示字符的點陣信息，每一字符為18行×12列點陣，點陣編址順序為從左到右，從上到下，共216個像素。每像素用2個bit描述該點特征：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4個像素的信息，每字符共需54字節(jié)存儲空間。為方便尋址，字符存儲器中每64字節(jié)存儲空間設(shè)為1個字符存儲單元，其中前54字節(jié)存儲1個字符的點陣信息，剩余10個字節(jié)未使用。MAX7456共提供256個字符存儲單元，這些存儲單元在出廠時已寫入了常用的數(shù)字、英文大小寫字母、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SPI串行接口將自定義字符或圖形的點陣輸入到相應(yīng)地址的字符存儲單元中對原有字符點陣進行替換即可。
MAX7456使用顯示存儲器(SRAM)存儲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個顯示位置。顯示位置編址順序為從左到右，從上到下。顯示存儲器的地址編址與屏幕顯示位置一一對應(yīng)，因此顯示存儲器共有480個存儲單元，每存儲單元有2個字節(jié)，高位字節(jié)存儲被顯示字符在字符存儲器(NVM)中的存儲單元地址，低位字節(jié)存儲被顯示字符的屬性狀態(tài)位。用戶若需在屏幕某個位置顯示某特定的字符，只需將該相應(yīng)位置所對應(yīng)的顯示存儲器單元中的特定字符在字符存儲器(NVM)中的存儲單元地址存入顯示存儲單元的高位字節(jié)，將顯示字符的狀態(tài)屬性存入低位字節(jié)，然后開啟OSD顯示即可。
1．2．2 顯示存儲器配置
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器。該存儲器由模式寄存器(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。配置過程包括：通過模式寄存器設(shè)置通信工作模式；通過地址寄存器(DMAH、DMAL)選擇顯示單元；通過地址寄存器的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對選中的顯示存儲單元進行配置。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存儲單元地址為0Dh)為例，說明通過SPI對顯示存儲器的配置過程：
1)寫模式寄存器：DMM[6]=1，選擇8位工作模式；
2)寫地址寄存器DMAH[1]=0，設(shè)定寫入到數(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器(NVM)中的存儲單元地址；
3)寫字符屏顯位置的最高位地址“Ob”到地址寄存器DMAH[0]；
4)寫字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；由DMAH[0]+DMAL[7：0]共同尋址顯示存儲器存儲單元地址，共有512個地址，因此需要9 bit地址位，MAX7456使用了前480個地址；
5)寫被顯示字符“C”的存儲單元(NVM)地址“00001101b”到DMDI[7：0]，該數(shù)據(jù)將被存儲到DMAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲器高位字節(jié)中；
6)寫地址寄存器DMAH[1]=1，設(shè)定寫入到數(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)寫字符屏顯位置的最高位地址“0b”到地址寄存器DMAH[0]；
8)寫字符屏顯位置的低8位地址“00011111b”到地址寄存器DMAL[7：0]；
9)寫被顯示字符的字符屬性字節(jié)“LBIXXXXXb”到DMDI[7：0]，該數(shù)據(jù)將被存儲到MAH[0]+DMAL[7：0]地址單元的顯示存儲器低位字節(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)寫視頻模式寄存器VMO[3]=1，使能OSD圖像顯示。
1．2．3 存儲器讀寫時序
對MAX7456顯示存儲器(SRAM)及字符存儲器(NVM)的配置是通過SPI接口在線編程實現(xiàn)的。通過SPI接口、SDIN及SCLK等3個信號的相互配合，可實現(xiàn)對MAX7456內(nèi)部寄存器的讀寫操作及設(shè)置，進而通過寄存器完成對顯示存儲器(SRAM)及字符存儲器(NVM)的配置。圖1為MAX7456數(shù)據(jù)讀寫時序。在一個操作周期中，片選信號變低之后，通過SDIN輸入的第1個字節(jié)為寄存器地址，其最高位為0時為寫操作，最高位為1時為讀操作；第2個字節(jié)為數(shù)據(jù)。這種格式有2個例外：
1)自動遞增寫模式，該模式用于訪問顯示存儲器，是一個8位操作。在寫數(shù)據(jù)前必須將顯示起始地址寫入顯示地址寄存器DMAH和DMAL中。然后對顯示存儲器執(zhí)行自動遞增寫命令(DMM[6]=1，DMM[0]=1)，此時8位遞增地址由內(nèi)部產(chǎn)生，SDIN每個操作周期只需傳送8位數(shù)據(jù)，直到傳送的值為Oxff時MXA7456接收終止。
2)從顯示存儲器讀字符數(shù)據(jù)時，若處于16位工作模式，在第1個操作周期中，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個操作周期是8位。2個操作周期共24位(8位地址+16位數(shù)據(jù))。