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视频格式转换芯片中OSD系统的研究与设计

作　者: 管大年
导　师: 赵毅强
学　校: 天津大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 视频格式转换芯片 OSD系统 I2C通信 视频叠加 FPGA
分类号: TN492
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 261次
引　用: 7次
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内容摘要


本项目拟研发的是一款新型多功能视频图像格式转换芯片,并开发出一种可重构和再配置的SOC平台以方便研发各类对成本和配置有不同要求的面向PDP、液晶、背投等新型显示器的转换芯片。本文设计并实现了基于视频格式转换芯片的OSD系统,实现包括I2C串行通信,数据通路和OSD图像与视频叠加的功能。设计采用自顶向下(Top-Down)的设计方法,对设计要求、系统设计、子模块的划分与设计、逻辑综合、形式验证及功能仿真等内容进行了详细阐述。设计过程中尽可能减少实际使用器件的数量和降低算法硬件实现的复杂程度。在整体模块的设计过程中,遵循自顶向下的设计方法,在时序关系和功能分析的基础上完成模块的划分,运用Verilog硬件描述语言分别进行各子模块的程序设计,功能仿真,综合以及综合后的门级仿真。在各子模块设计无误的前提下,完成整体模块的调试,综合和仿真。在Verilog程序设计中,将Verilog源代码的可综合性和设计的可靠性视为优先考虑的问题。各子模块的源代码全部采用可综合的Verilog语句编写。采用单时钟控制,使综合后的设计更加可靠。针对设计的高速要求,优化设计中的关键路径,将延迟降到最低。在Xilinx的FPGA软件平台上综合后,本设计工作频率可达139.198MHz。设计的OSD系统具体实现与视频信号的叠加,支持单窗口OSD显示、字符不透明效果和6种OSD面板前景与后景颜色的选择等功能,为视频格式转换芯片的整个平台提供良好的人机互动界面,也为整个系统的调试和验证提供了便利。同时设计的OSD系统提供良好的外部接口,能适用于不同的系统需要,具有很好的兼容性。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章 绪论  7-11
  1.1 项目背景  7-9
    1.1.1 集成电路的发展  7-8
    1.1.2 国内外现状  8-9
  1.2 项目研发的环境和条件  9
  1.3 本文的选题目的和意义  9-11
第2章 视频格式转换芯片系统架构与OSD显示系统  11-18
  2.1 前言  11
  2.2 视频格式转换芯片的系统架构  11-14
    2.2.1 总体目标  11-12
    2.2.2 视频格式转换芯片的系统架构  12-13
    2.2.3 技术指标  13-14
  2.3 OSD显示系统  14-18
    2.3.1 视频图像叠加原理  15
    2.3.2 OSD菜单结构  15-17
    2.3.3 OSD系统实现的功能和特点  17-18
第3章 OSD系统与MCU的通信  18-37
  3.1 OSD系统与MCU的通信  18
  3.2 I2C总线串行通信  18-24
    3.2.1 I2C总线简介  18-19
    3.2.2 I2C总线的基本原理  19-24
  3.3 I2C总线接口的程序设计  24-33
    3.3.1 I2C总线通信协议的主控端设计  25-28
    3.3.2 I2C总线通信协议从设备的接口设计  28-31
    3.3.3 程序的仿真  31-33
  3.4 FPGA实现和验证  33-37
    3.4.1 Altera系列FPGA开发软件Quartus Ⅱ介绍  33-35
    3.4.2 FPGA验证的系统平台  35-36
    3.4.3 FPGA验证方案及结果  36-37
第4章 OSD系统的设计与实现  37-61
  4.1 OSD系统的总体设计  37-40
    4.1.1 OSD系统总体结构  37-38
    4.1.2 OSD与MCU的通信协议  38-39
    4.1.3 OSD与中央控制单元的通信协议  39-40
    4.1.4 OSD与Block-Integer模块的通信协议  40
  4.2 OSD模块的具体设计  40-54
    4.2.1 Xilinx系列FPGA选型  42
    4.2.2 OSD模块的内部结构  42-44
    4.2.3 OSD系统各个子模块的设计  44-54
  4.3 OSD模块的程序仿真和综合  54-56
    4.3.1 FPGA开发的软件环境  54
    4.3.2 OSD模块的程序仿真结果  54-55
    4.3.3 OSD模块程序的综合结果  55-56
  4.4 OSD功能的软件模拟结果  56-60
  4.5 小结  60-61
第5章 总结  61-62
参考文献  62-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
  一、发表论文情况  64
  二、参加科研情况  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 微电子学、集成电路（IC） > 专用集成电路
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