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news 2025/11/2 12:31:43

自己建个购物网站,html网页设计代码及素材,国美网上商城官网,wordpress土鳖主题目录 1、前言工程概述免责声明 3、详细设计方案设计框图SDI 输入设备Gv8601a 均衡器GTX 解串与串化SMPTE SD/HD/3G SDI IP核BT1120转RGBFDMA图像缓存RIFFA用户数据控制RIFFA架构详解Xilinx 7 Series Integrated Block for PCI ExpressRIFFA驱动及其安装QT上位机HDMI输出RGB转BT… 目录 1、前言工程概述免责声明 3、详细设计方案设计框图SDI 输入设备Gv8601a 均衡器GTX 解串与串化SMPTE SD/HD/3G SDI IP核BT1120转RGBFDMA图像缓存RIFFA用户数据控制RIFFA架构详解Xilinx 7 Series Integrated Block for PCI ExpressRIFFA驱动及其安装QT上位机HDMI输出RGB转BT1120Gv8500 驱动器SDI转HDMI盒子工程设计源码层面架构PCIE上板调试注意事项FPGA工程编译注意事项 4、设计方案1详解--Kintex7-35T版本5、设计方案2详解--Zynq7100版本6、工程移植说明vivado版本不一致处理FPGA型号不一致处理其他注意事项 7、上板调试验证准备工作SDI视频采集转PCIE输出效果演示技术总结FPGA基于GTXRIFFA架构实现多功能SDI视频转PCIE采集卡设计方案 1、前言 FPGA实现SDI视频编解码现状目前FPGA实现SDI视频编解码有两种方案一是使用专用编解码芯片比如典型的接收器GS2971发送器GS2972优点是简单比如GS2971接收器直接将SDI解码为并行的YCrCb422GS2972发送器直接将并行的YCrCb422编码为SDI视频缺点是成本较高可以百度一下GS2971和GS2972的价格另一种方案是使用FPGA逻辑资源部实现SDI编解码利用Xilinx系列FPGA的GTP/GTX资源实现解串利用Xilinx系列FPGA的SMPTE SDI资源实现SDI编解码优点是合理利用了FPGA资源GTP/GTX资源不用白不用缺点是操作难度大一些对FPGA开发者的技术水平要求较高。有意思的是这两种方案在本博这里都有对应的解决方案包括硬件的FPGA开发板、工程源码等等。本设计采用GTX逻辑资源解串方案 FPGA实现PCIE数据传输现状目前基于Xilinx系列FPGA的PCIE通信架构主要有以下2种一种是简单的、傻瓜式的、易于开发的、对新手友好的XDMA架构该架构对PCIE协议底层做了封装并加上了DMA引擎使得使用的难度大大降低加之Xilinx提供了配套的Windows和Linux系统驱动和上位机参考源代码使得XDMA一经推出就让工程师们欲罢不能另一种是更为底层的、需要设计者有一定PCIE协议知识的、更易于定制化开发的7 Series Integrated Block for PCI Express架构该IP实现的是PCIe 的物理层、链路层和事务层提供给用户的是以 AXI4-stream 接口定义的TLP 包使用该IP 核需要对PCIe 协议有清楚的理解特别是对事务包TLP报文格式本设计采用第二种方案调用7 Series Integrated Block for PCI Express IP核加上RIFFA架构实现PCIE通信7 Series Integrated Block for PCI Express实现底层协议RIFFA实现TLP报文组包、解包和轻量级DMA功能本设计采用基于7 Series Integrated Block for PCI Express的RIFFA架构工程概述本设计使用FPGA基于GTXRIFFA架构实现多功能SDI视频采集卡具体功能如下我的FPGA开发板硬件设计了2路SDI输入接口2路SDI输出接口PCIEX4接口1路HDMI输出接口基于以上接口设计了多功能SDI视频采集卡工程具体如下第1路3G-SDI输入视频转PCIE输出给PC端电脑主机并用QT上位机接收第1路3G-SDI输入视频转3G-SDI输出并用显示器接收显示第2路3G-SDI输入视频转3G-SDI输出并用显示器接收显示第2路3G-SDI输入视频转HDMI输出并用显示器接收显示第1路SDI输入输出路径如下输入源为3G-SDI相机或者HDMI转3G-SDI盒子也可以使用HD-SDI或者SD-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为板载DDR3其中1路视频从DDR3中读出送入RIFFA模块做视频数据的TLP包封装并跨时钟域后输出给Xilinx官方的7 Series Integrated Block for PCI Express IP核实现PCIE物理层、链路层和事务层功能并以差分数据输出PCIE视频数据通过PCIE金手指从FPGA板卡发送到PC主机PC端主机在RIFFA-PCIE驱动的加持下有效识别并读取PCIE数据PC端调用QT上位机调用RIFFA-PCIE驱动的API实现视频数据显示由此形成SDI相机RIFFAPCIEQT的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构第2路SDI输入输出路径如下输入源为3G-SDI相机或者HDMI转3G-SDI盒子也可以使用HD-SDI或者SD-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为板载DDR3其中1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯verilog实现的GRB888转HDMI模块实现TMDS差分视频编码最后视频输出到显示器显示由此形成SDI相机GTXHDMI输出的高端架构针对市面上主流的FPGA本博客设计了2套工程工程解决方案具体如下现对上述2套工程工程解决方案做如下解释方便读者理解工程解决方案1 开发板FPGA型号为Xilinx–Kintex7–35T–xc7k325tffg484-2输入源为2个3G-SDI相机或者HDMI转3G-SDI盒子分辨率为1920x108060Hz也可以使用HD-SDI或者SD-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的第1路3G-SDI输入视频流向如下同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为板载DDR3其中1路视频从DDR3中读出送入RIFFA模块做视频数据的TLP包封装并跨时钟域后输出给Xilinx官方的7 Series Integrated Block for PCI Express IP核实现PCIE物理层、链路层和事务层功能并以差分数据输出PCIE视频数据通过PCIE金手指从FPGA板卡发送到PC主机输出分辨率为1920x108060HzPC端主机在RIFFA-PCIE驱动的加持下有效识别并读取PCIE数据PC端调用QT上位机调用RIFFA-PCIE驱动的API实现视频数据显示由此形成SDI相机RIFFAPCIEQT的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构第2路3G-SDI输入视频流向如下同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为板载DDR3其中1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯verilog实现的GRB888转HDMI模块实现TMDS差分视频编码最后视频输出到显示器显示输出分辨率为1920x108060Hz由此形成SDI相机GTXHDMI输出的高端架构工程解决方案2 开发板FPGA型号为Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2输入源为2个3G-SDI相机或者HDMI转3G-SDI盒子分辨率为1920x108060Hz也可以使用HD-SDI或者SD-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的第1路3G-SDI输入视频流向如下同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为Zynq PL端DDR3不建议使用PS端DDR3做缓存因为Zynq的HP接口数据位宽仅有64bit可能影响视频传输效率其中1路视频从DDR3中读出送入RIFFA模块做视频数据的TLP包封装并跨时钟域后输出给Xilinx官方的7 Series Integrated Block for PCI Express IP核实现PCIE物理层、链路层和事务层功能并以差分数据输出PCIE视频数据通过PCIE金手指从FPGA板卡发送到PC主机输出分辨率为1920x108060HzPC端主机在RIFFA-PCIE驱动的加持下有效识别并读取PCIE数据PC端调用QT上位机调用RIFFA-PCIE驱动的API实现视频数据显示由此形成SDI相机RIFFAPCIEQT的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构第2路3G-SDI输入视频流向如下同轴的SDI视频通过同轴线连接到FPGA开发板的BNC座子然后同轴视频经过板载的Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能然后差分SDI视频信号进入FPGA内部的GTX高速资源实现数据高速串行到并行的转换本博称之为解串解串后的并行视频再送入Xilinx系列FPGA特有的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核进行SDI视频解码操作并输出BT1120视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了然后使用纯verilog实现的BT1120转RGB模块实现视频格式转换后输出RGB888视频然后使用2路本博主常用的FDMA图像缓存架构对采集视频做图像缓存缓存介质为Zynq PL端DDR3不建议使用PS端DDR3做缓存因为Zynq的HP接口数据位宽仅有64bit可能影响视频传输效率其中1路视频从DDR3中读出送入纯Verilog实现的RGB转BT1120模块实现RGB888视频到BT1120视频流的转换然后调用Xilinx官方的SMPTE SD/HD/3G SDI IP核实现HD-SDI视频编码操作然后调用Xilinx官方的GTX原语实现并行数据到高速串行的转换差分高速信号再进入板载的Gv8500芯片实现差分转单端和驱动增强的功能SDI视频通过FPGA开发板的BNC座子输出最后通过同轴线连接到SDI转HDMI盒子连接到HDMI显示器由此形成SDI相机GTXSDI输出的高端架构另外1路视频从DDR3中读出送入纯verilog实现的GRB888转HDMI模块实现TMDS差分视频编码最后视频输出到显示器显示输出分辨率为1920x108060Hz由此形成SDI相机GTXHDMI输出的高端架构免责声明本工程及其源码即有自己写的一部分也有网络公开渠道获取的一部分(包括CSDN、Xilinx官网、Altera官网等等)若大佬们觉得有所冒犯请私信批评教育基于此本工程及其源码仅限于读者或粉丝个人学习和研究禁止用于商业用途若由于读者或粉丝自身原因用于商业用途所导致的法律问题与本博客及博主无关请谨慎使用。。。 3、详细设计方案设计框图工程解决方案详细设计方案框图如下 SDI 输入设备 SDI 输入设备可以是SDI相机代码兼容HD/SD/3G-SDI三种模式SDI相机相对比较贵预算有限的朋友可以考虑用HDMI转SDI盒子模拟SDI相机这种盒子某宝一百块左右当使用HDMI转SDI盒子时输入源可以用笔记本电脑即用笔记本电脑通过HDMI线连接到HDMI转SDI盒子的HDMI输入接口再用SDI线连接HDMI转SDI盒子的SDI输出接口到FPGA开发板如下 Gv8601a 均衡器 Gv8601a芯片实现单端转差分和均衡EQ的功能这里选用Gv8601a是因为借鉴了了Xilinx官方的方案当然也可以用其他型号器件。Gv8601a均衡器原理图如下 GTX 解串与串化本设计使用Xilinx特有的GTX高速信号处理资源实现SDI差分视频信号的解串与串化对于SDI视频接收而言GTX起到解串的作用即将输入的高速串行的差分信号解为并行的数字信号对于SDI视频发送而言GTX起到串化的作用即将输入的并行的数字信号串化为高速串行的差分信号GTX的使用一般需要例化GTX IP核通过vivado的UI界面进行配置但本设计需要对SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI视频进行自动识别和自适应处理所以需要使得GTX具有动态改变线速率的功能该功能可通过DRP接口配置也可通过GTX的rate接口配置所以不能使用vivado的UI界面进行配置而是直接例化GTX的GTXE2_CHANNEL和GTXE2_COMMON源语直接使用GTX资源此外为了动态配置GTX线速率还需要GTX控制模块该模块参考了Xilinx的官方设计方案具有动态监测SDI模式动态配置DRP等功能该方案参考了Xilinx官方的设计GTX 解串与串化模块代码架构如下 SMPTE SD/HD/3G SDI IP核 SMPTE SD/HD/3G SDI IP核是Xilinx系列FPGA特有的用于SDI视频编解码的IP该IP配置使用非常简单vivado的UI界面如下 SMPTE SD/HD/3G SDI IP核必须与GTX配合才能使用对于SDI视频接收而言该IP接收来自于GTX的数据然后将SDI视频解码为BT1120视频输出对于SDI视频发送而言该IP接收来自于用户侧的的BT1120视频数据然后将BT1120视频编码为SDI视频输出该方案参考了Xilinx官方的设计SMPTE SD/HD/3G SDI IP核代码架构如下 BT1120转RGB BT1120转RGB模块的作用是将SMPTE SD/HD/3G SDI IP核解码输出的BT1120视频转换为RGB888视频它由BT1120转CEA861模块、YUV422转YUV444模块、YUV444转RGB888三个模块组成该方案参考了Xilinx官方的设计BT1120转RGB模块代码架构如下 FDMA图像缓存 FDMA图像缓存架构实现的功能是将输入视频缓存到板载DDR3中再读出送RIFFA模块目的是实现视频同步输出实现输入视频到输出视频的跨时钟域问题更好的呈现显示效果由于调用了Xilinx官方的MIG作为DDR控制器所以FDMA图像缓存架构就是实现用户数据到MIG的桥接作用架构如下 FDMA图像缓存架构由FDMA控制器FDMA组成FDMA实际上就是一个AXI4-FULL总线主设备与MIG对接MIG配置为AXI4-FULL接口FDMA控制器实际上就是一个视频读写逻辑以写视频为例假设一帧图像的大小为M×N其中M代表图像宽度N代表图像高度FDMA控制器每次写入一行视频数据即每次向DDR3中写入M个像素写N次即可完成1帧图像的缓存读视频与之一样同时调用两个FIFO实现输入输出视频的跨时钟域处理使得用户可以AXI4内部代码以简单地像使用FIFO那样操作AXI总线从而达到读写DDR的目的进而实现视频缓存本设计图像缓存方式为2帧乒乓缓存图像缓存模块代码架构如下 RIFFA用户数据控制 RIFFA用户数据控制模块的功能为产生读视频控制信号控制视频读出并写入RIFFA模块代码里设置了状态机首先接收RIFFA模块的读数据请求然后生成读视频控制信号控制视频读出再根据RIFFA用户写时序将视频写入RIFFA当写完一帧图像后再回来初始状态由此形成循环代码架构如下 RIFFA架构详解本设计使用的RIFFA 版本为RIFFA1.0 RIFFA Reusable Integration Framework for FPGA Accelerators 是一个简单的框架用于通过 PCI Express 总线将数据从主机 CPU 传输到 FPGA。该框架需要一个支持 PCIe 的工作站和一个带有 PCIe 连接器的主板上的 FPGA。RIFFA支持Windows和LinuxAltera和Xilinx并绑定了C / CPythonMATLAB和Java。在软件方面有两个主要功能数据发送和数据接收。这些函数通过 C/C、Python、MATLAB 和 Java 中的用户库公开。该驱动程序支持每个系统多个 FPGA最多 5 个。软件绑定适用于 Linux 和 Windows 操作系统。用户只需编写几行代码即可与FPGA IP核进行通信。在硬件方面用户访问具有独立发送和接收信号的接口。这些信号通过FIFO接口提供交易握手和第一个单词用于读取/写入数据。无需了解总线地址、缓冲区大小或 PCIe 数据包格式。只需在FIFO接口上发送数据在FIFO接口上接收数据即可。RIFFA不依赖于PCIe桥接器因此不受网桥实现的限制。相反RIFFA 直接与 PCIe 端点配合使用并且运行速度足够快使 PCIe 链路饱和。软件和硬件界面都得到了极大的简化。RIFFA架构如下 RIFFA纯verilog代码架构如下复杂的代码架构需要长时间的品读才能消化代码中提供了注释感兴趣的可以去仔细研读并修改为自己项目需要的情景对于普通开发者而言其实只需要掌握RIFFA的用户逻辑即可完成数据读写操作至于TLP包的封装与解包等操作代码中已经做好了一般不需要修改除非需要定制功能和性能优化外RIFFA用户逻辑接口及其详细注释如下该接口位于riffa_wrapper.v RIFFA 框架不依赖 PCIe Bridge 因此它不受桥连接的控制这就实现了PCIe 通信链路的高带宽。下图显示了使用 32 位64 位以及 128 位接口的RIFFA 框架性能图图中的实线为理论上最大的带宽值虚线为可实现的最大带宽值。PCIe Gen1 以及 PCIe Gen2 都是使用 8B/10B 编码方式理论上的最大带宽利用率为 80%在下图中我们可以看出在使用 32 位64 位接口的情况下RIFFA 框架可以实现理论上的最大带宽利用率 80%左右在 128 位接口的情况下最大带宽利用率为 76%左右以PCIEX4为例RIFFA模块资源消耗如下 Xilinx 7 Series Integrated Block for PCI Express 7 Series Integrated Block for PCI Express是Xilinx官方推出的集成在FPGA内部的PCIE硬核IP主要实现的是PCIe 的物理层、链路层和事务层提供给用户的是以 AXI4-stream 接口定义的TLP 包使用该IP 核需要对PCIe 协议有清楚的理解特别是对事务包TLP报文格式7 Series Integrated Block for PCI Express例化使用十分简单只是配置项比较多但大部分保持默认即可一般也用不到那么多功能最主要的配置项如下 7 Series Integrated Block for PCI Express在代码中调用如下 RIFFA驱动及其安装本设计提供RIFFA驱动源码该源码既包括Windows也包括Linux并提供Windows下的驱动安装可执行文件如下 Windows下驱动安装步骤如下友情提示Windows下驱动秩序安装一次即可第一步使系统禁用签名并进入测试模式方法如下也可百度其他方法实现上述目的完成后电脑屏幕右下角应有如下显示第二步修改可执行文件的兼容性方法如下第三步安装驱动方法如下驱动装好后下载FPGA工程bit然后重启电脑打开我的电脑–管理–设备管理器应看到如下设备 QT上位机 PC端调用QT上位机调用RIFFA-PCIE驱动的API实现视频数据显示QT上位机源码如下电脑端接收到 FPGA 开发板传来的数据是用户应用程序通过调用库函数fpga_rec才开始接收来自 FPGA 开发板的读请求然后电脑端将数据分包接收上位机运行样式如下 HDMI输出在HDMI输出方式下使用HDMI输出模块将RGB视频编码为HDMI差分信号HDMI输出模块采用verilog代码手写可以用于FPGA的HDMI发送应用代码如下关于这个模块请参考我之前的博客博客地址点击直接前往 RGB转BT1120 在SDI输出方式下需要使用该模块RGB转BT1200模块的作用是将用户侧的RGB视频转换为BT1200视频输出给SMPTE SD/HD/3G SDI IP核RGB转BT1120模块由RGB888转YUV444模块、YUV444转YUV422模块、SDI视频编码模块、数据嵌入模块组成该方案参考了Xilinx官方的设计BT1120转RGB模块代码架构如下 Gv8500 驱动器 Gv8500芯片实现差分转单端和增强驱动的功能这里选用Gv8500是因为借鉴了了Xilinx官方的方案当然也可以用其他型号器件。Gv8500驱动器原理图如下 SDI转HDMI盒子在SDI输出方式下需要使用到SDI转HDMI盒子因为我手里的显示器没有SDI接口只有HDMI接口为了显示SDI视频只能这么做当然如果你的显示器有SDI接口则可直接连接显示我的SDI转HDMI盒子在某宝购买不到100块工程设计源码层面架构工程源码由Bolck Design设计和模块例化组成Bolck Design主要为基于FDMA架构的图像缓存模块例化则为包括Bolck Design在内的整体代码架构以设计方案1为例Bolck Design设计如下其他设计方案与之类似以设计方案1为例综合后的工程源码层面架构如下 PCIE上板调试注意事项 1必须先安装RIFFA-PCIE驱动详情请参考第3章节的《RIFFA驱动及其安装》驱动只需安装一次 2下载FPGA工程bit后需要重启电脑电脑才能识别到RIFFA-PCIE驱动程序固化后也需要重启电脑 3FPGA板卡插在主机上后一般不需要额外供电如果你的板子元器件较多功耗较大则需要额外供电详情咨询开发板厂家当然 4PCIE调试需要电脑主机但笔记本电脑理论上也可以外接出来PCIE详情百度自行搜索一下电脑主机PCIE插槽不方便操作时可以使用延长线接出来某宝有卖 FPGA工程编译注意事项由于RIFFA源码包含的头文件众多所以在编译工程之前必须设置全局包含文件否则编译器找不到头文件导致报错设置如下 4、设计方案1详解–Kintex7-35T版本开发板FPGA型号Xilinx-Kintex7–35T–xc7k325tffg484-2 FPGA开发环境Vivado2019.1 QT开发环境VS2015 Qt 5.12.10 输入2路3G-SDI相机或HDMI转SDI盒子分辨率1920x108060Hz 第1路SDI输入视频的输出路径PCIE2.03G-SDI分辨率1920x108060Hz 第2路SDI输入视频的输出路径HDMI3G-SDI分辨率1920x108060Hz SDI视频解串方案Xilinx–GTX高速接口解串 SDI视频解码方案Xilinx–SMPTE SD/HD/3G SDI解码 HDMI视频编码方案纯verilog编码图像缓存方案FDMA图像缓存DDR3颗粒图像2帧乒乓缓存 PCIE详情PCIE2.0版本X45GT/s单lane线速率 PCIE底层方案Xilinx 7 Series Integrated Block for PCI Express PCIE上层方案RIFFA 实现功能FPGA基于GTXRIFFA架构实现多功能SDI视频采集卡工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA基于GTXRIFFA架构多功能SDI视频采集卡的设计能力以便能够移植和设计自己的项目工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节的《工程源码架构》小节内容工程的资源消耗和功耗如下 5、设计方案2详解–Zynq7100版本开发板FPGA型号Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2 FPGA开发环境Vivado2019.1 QT开发环境VS2015 Qt 5.12.10 输入2路3G-SDI相机或HDMI转SDI盒子分辨率1920x108060Hz 第1路SDI输入视频的输出路径PCIE2.03G-SDI分辨率1920x108060Hz 第2路SDI输入视频的输出路径HDMI3G-SDI分辨率1920x108060Hz SDI视频解串方案Xilinx–GTX高速接口解串 SDI视频解码方案Xilinx–SMPTE SD/HD/3G SDI解码 HDMI视频编码方案纯verilog编码图像缓存方案FDMA图像缓存PL端DDR3颗粒图像2帧乒乓缓存 PCIE详情PCIE2.0版本X45GT/s单lane线速率 PCIE底层方案Xilinx 7 Series Integrated Block for PCI Express PCIE上层方案RIFFA 实现功能FPGA基于GTXRIFFA架构实现多功能SDI视频采集卡工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA基于GTXRIFFA架构多功能SDI视频采集卡的设计能力以便能够移植和设计自己的项目工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节的《工程源码架构》小节内容工程的资源消耗和功耗如下 6、工程移植说明 vivado版本不一致处理 1如果你的vivado版本与本工程vivado版本一致则直接打开工程 2如果你的vivado版本低于本工程vivado版本则需要打开工程后点击文件–另存为但此方法并不保险最保险的方法是将你的vivado版本升级到本工程vivado的版本或者更高版本 3如果你的vivado版本高于本工程vivado版本解决如下打开工程后会发现IP都被锁住了如下此时需要升级IP操作如下 FPGA型号不一致处理如果你的FPGA型号与我的不一致则需要更改FPGA型号操作如下更改FPGA型号后还需要升级IP升级IP的方法前面已经讲述了其他注意事项 1由于每个板子的DDR不一定完全一样所以MIG IP需要根据你自己的原理图进行配置甚至可以直接删掉我这里原工程的MIG并重新添加IP重新配置 2根据你自己的原理图修改引脚约束在xdc文件中修改即可 3纯FPGA移植到Zynq需要在工程中添加zynq软核 7、上板调试验证准备工作需要准备的器材如下 SDI摄像头或HDMI转SDI盒子 FPGA开发板 PC主机显示器我的开发板连接如下下载FPGA工程bit重启电脑打开上位机软件即可看到测速情况 SDI视频采集转PCIE输出效果演示 SDI视频采集转PCIE输出效果如下 SDI-RIFFA-PCIE
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