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OSD簡介
OSD，on-screen display的簡稱，即屏幕菜單式調節方式。一般我們按一下Menu鍵后屏幕彈出的显示器各項調節項目信息的矩形菜單，比如調亮度，色調，飽和度等信息，這個显示這個菜單的功能就是視頻行業的OSD。
基於FPGA的OSD設計與實現
1 Xilinx OSD IP功能
- 支持最多8個layer
- 背景顏色可編程
- 位置，大小，顏色，透明度（alpha）可編程
- 支持RGB和YUV視頻流
2 硬件結構框圖
硬件平台是基於xilinx xc7z035芯片開發的，關鍵模塊框圖如下圖1所示。
-
一個時序產生模塊Video Timing Controller(在本次實驗中採用1080P標準時序)
-
首先PL端將視頻流通過VDMA讀出，輸出接口為AXI4-Stream的數據流
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然後視頻流進入OSD IP(OSD輸入輸出也是AXI4-Stream接口)
-
最後OSD輸出數據流與1080P時序同時送入到AXI4-Stream to Video Out模塊，輸出為HDMI接口
下面小編會詳細介紹OSD IP的例化與使用
3 OSD PL端
如果在使用OSD IP過程中出現如下錯誤，請在xilinx官網上申請OSD的License，這裏不再詳述如何申請License。
首先在Block Design中加入Video On Screen Display，打開後會看到如下圖2。
(1) 勾選AXI-Lite Interface：PS端通過AXI-Lite進行配置該IP
(2) Video Format選擇RGB
(3) Layers選擇2
(4) Layer Configuration：LAYER0選擇外部視頻流，也就是實時視頻，LAYER1選擇Internal，PS端可以控制進行圖文疊加
點擊Screen Layout Options，如圖3所示
(1) Background size（選擇背景大小）里寬度輸入1920，高度輸入1080
(2) Background color輸入背景顏色，這裏選擇黑色，可以通過axi-lite來控制
(3) layer0因為選擇的是外部視頻流，所以比如設置為外部視頻流分辨率，輸錯了，可能無法正常使用，小編已經遇到過了，本文使用1920×1080外部視頻流
(4) layer1因為選擇的是內部圖像控制器，所以無所謂設置什麼，可以通過axi-lite控制，所以選擇默認即可
點擊LAYER 1 Options出現圖4界面：因為是內部圖像控制器，所以可以進行一些配置，比如顏色多少，字符數目，比特像素等等，這裏小編選擇的是默認。
配置完OSD IP后，將其AXI-lite掛在總線上即可，然後保存Block Design即可。
注：點開Address Editor，一定要確定該IP被分配地址空間，如果沒有，點擊一下自動分配（小編遇到的問題就是這個ip地址空間在unmap里，導致後續PS端OSD IP無法初始化）。
4 OSD PS端
下面就是常規操作include bitstream導出SDK，其實就是生成hdf文件，硬件信息。然後就launch SDk。如圖4所示，可以看到hdf文件里都有什麼。
新建一個design_top的空工程，如圖5所示，在design_top_bsp下面可以看到system.mss文件，在紅框中找到OSD IP。
點擊import examples，出現如圖6所示，勾選對話框后選擇OK（不會玩IP先整個example）。
打開XosdSelfTestExample.c即可看到該例子程序是怎麼個處理流程（圖7為main函數，圖8為使用流程）小編稱之為PS端IP使用三步法
-
第一步先進行lookup該IP
-
第二步就是初始化該IP
-
第三步就是使用IP
運行一下，結果如圖9所示，可以看到UART會打印OSD成功信息。
OSD 實例
閑話不說，上面經過了OSD example，小編也作為一個PS端初學者來玩一玩。
尷尬的是經常在寫c代碼的時候想着寫begin…end，真是verilog寫習慣了，思想難以改變，原來是花括弧啊{}
初始化模塊如下
在初始化后必須將該模塊進行複位，然後，否則該IP啟動不了。
int OsdInit(int DeviceID)
{
int Status;
/* Initialize the OSD instance */
OsdCfgPtr = XOSD_LookupConfig(DeviceID);
Status = XOSD_CfgInitialize(&Osd, OsdCfgPtr,OsdCfgPtr->BaseAddress);
if (Status != XST_SUCCESS) return 1;
/* Reset the devices */
XOSD_Reset(&Osd);
/* Enable the OSD device and tell it to pick up the register changes */
XOSD_Enable(&Osd);
XOSD_RegUpdateEnable(&Osd);
return 0;
}
配置模塊
這裏需要注意的是把BANKIndex輸入為1，否則會進行字符填寫方式就需要改變，不符合操作習慣XOSD_LoadCharacterSetBank(&Osd, Gcindex, 1, (u32 *)Font);
void Graphics_setting(u8 Gcindex,u8 LayerPriority,u32 ColorData[],u32 *TextData)
{
int width = 1920;
int height = 1080;
int LayerAlphaValue = 0xFF;
int LayerGlobalAlphaEnable = 0;
XOSD_SetLayerAlpha(&Osd, Gcindex, LayerGlobalAlphaEnable,LayerAlphaValue);
XOSD_SetLayerPriority(&Osd, Gcindex, LayerPriority);
XOSD_SetLayerDimension(&Osd, Gcindex, 0, 0, width, height);
XOSD_EnableLayer(&Osd, Gcindex);
/* Load color, font and text and set the active banks */
XOSD_LoadColorLUTBank(&Osd, Gcindex, 0, ColorData);
//set BankIndex is 1(fit our keyboard)
XOSD_LoadCharacterSetBank(&Osd, Gcindex, 1, (u32 *)Font);
XOSD_LoadTextBank(&Osd, Gcindex, 0, (u32 *)TextData);
XOSD_SetActiveBank(&Osd, Gcindex, 0, 0, 0, 0);
}
圖文疊加模塊
void OsdDrawText(int Gcindex,int x_pos, int y_pos, int color, int string_index, int text_size)
{
u32 Instruction[XOSD_INS_SIZE];
u16 ObjType = XOSD_INS_OPCODE_BOXTXT; /* A text string XOSD_INS_OPCODE_TXT*/
u8 ObjSize = (text_size<<4); /* Text Scale factor (1x, 2x, 4x, 8x) */
u16 XStart = x_pos; /* Horizontal start pixel of the text */
u16 YStart = y_pos; /* Vertical start line of the text */
u16 XEnd = x_pos; /* Horizontal end pixel of the text (not used) */
u16 YEnd = y_pos; /* Vertical end line of the text (must be same as YStart) */
u8 TextIndex = string_index; /* Index of Text String */
u8 ColorIndex = color; /* Color used to draw text */
XOSD_CreateInstruction(&Osd, Instruction, Gcindex,ObjType, ObjSize, XStart, YStart, XEnd, YEnd,TextIndex, ColorIndex);
XOSD_LoadInstructionList(&Osd, Gcindex, 0, Instruction, 1);
return;
}
實現結果
前面只給出了兩個圖層，工程退不回去了，目前工程實現的是疊加8個圖層（1個視頻，7個內部圖像控制器）。
參考鏈接
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