使用AXI4總線實(shí)現(xiàn)視頻輸入輸出

Xilinx vivado下通常的視頻流設(shè)計(jì)，都采用Vid In to axi4 stream --> VDMA write --> MM --> VDMA read --> axi4 stream to video out這樣的路徑。網(wǎng)上例子很多，官方參考也有xapp521，實(shí)現(xiàn)起來參考無壓力。

但這套方案明顯的問題是，緩存圖像帶來幀延遲，對于一些延遲要求高的任務(wù)，反倒不希望有VDMA的參與。此外，對于一些簡單的應(yīng)用，不希望有Zynq PS核的參與配置，簡化系統(tǒng)復(fù)雜度。因此我就有了 "Video In to AXI4-stream" to "AXI4-stream to Video Out" directly with VTC without VDMA的需求。

看過好幾個(gè)Xilinx的product guide（pg043 vid_in_axi4s）和其他的第三方參考（AVNET的《building a video design from scratch tutorial》）都明確說可以實(shí)現(xiàn)如下圖的框架。不需要VDMA的參與。但是沒有官方的XAPP，按照這個(gè)框架搭建后，調(diào)試很久視頻都不能正常顯示。

網(wǎng)上有些帖子，給出了一些建議參考。

但是，或多或少都沒有說明白的地方，配置GUI沒有展開細(xì)說，我照著搭建依舊出現(xiàn)很多困難，沒有成功。但反復(fù)琢磨上面幾個(gè)例子的異同，反復(fù)讀了pg043,pg016,pg044幾份文檔細(xì)節(jié),終于找到了出路?，F(xiàn)在總結(jié)如下。

1.先上總設(shè)計(jì)框圖

我是SDI輸入輸出（1920x1080@30P），用的GS2971和GS2972的組合，其他在頂層verilog測試好了,數(shù)據(jù)data、同步de/hs/vs直通顯示是沒有問題的，在這個(gè)基礎(chǔ)上添加了上述的IP，把同步視頻流轉(zhuǎn)到axi4-stream總線上。

該框圖設(shè)計(jì)在top.v接口代碼如下：

design_1_wrapper sSDI_design(    .sdi_clk_in1(wClkSDI),    .sdi_data_in1({DOUT[9:2],{DOUT[19:12]}}),    .sdi_de_in1(SDI_IN_DE),    .sdi_hs_in1(SDI_IN_H),    .sdi_vs_in1(SDI_IN_V),        .sdi_data_out1({DIN[9:2],DIN[19:12]}),    .sdi_de_out1(SDI_OUT_DE),    .sdi_hs_out1(SDI_OUT_H),    .sdi_vs_out1(SDI_OUT_V));

框圖沒什么難點(diǎn)，關(guān)鍵是一些細(xì)節(jié)的連線，和IP內(nèi)部的設(shè)置，下面展開講講要注意的地方。

2. Video in to AXI4-stream下的配置

關(guān)于axis_enable管腳。

（1）axis_enable可以直接接“1”拉高，實(shí)測沒有問題。

（2）這里我把a(bǔ)xis_enable接了vtc的INTC中的第8位（Detect Locked信號(hào)），是參考文檔上的描述，這樣更準(zhǔn)確。

(pg043 pp10)

(pg016 pp12)

(pg016 pp25)

（3）去INTC中第8位出來的IP使用slice來截取。IP配置如下

3. Video Timing Controller的配置

（1）注意synchronize generator to detector or fsync_in前的“勾"不能選! 選了就會(huì)顯示輸出不了。如果想讓輸入和輸出同步，怎么弄我還沒有搞明白，后續(xù)在研究。

（2） 不能選輸入和輸出同步，意味著enable detector可以不選，因此detect video in 的timing實(shí)際上沒有必要。也就意味著video in的timing_out可以不用接到vtc的timing_in上。實(shí)測也是工作的。

（3）第二頁，選1080p的時(shí)序模式

4. AXI4-stream to Video Out的配置

（1）這種沒有VDMA的框架下timing mode要選slave模式。

為什么，具體解釋參見pg044, pp21-22

換言之，如果包含VDMA的框架，這里要選master模式。

（2）vid_out輸出管腳vtg_ce必須要接到vtc的gen_clken上，它的作用是slave模式下保證vid_out和vtc的同步。

（pg044 pp10）

5. aclken，reset等等為安全穩(wěn)妥起見，連接按圖上拉或下拉即可。

6.實(shí)測運(yùn)行，顯示正常。

補(bǔ)記：

1.我又精簡了一下，vtc沒有使能detector的模式，實(shí)測OK

2. 又測試了下vtc使能detector，并且使能了auto generation mode，測試也顯示正常。（注意，這次意外的忘了連det_clken，也沒什么異常）

3. 關(guān)于synchronize detector to generater選項(xiàng)何時(shí)可以用的思考。

前面測試了無VMDA的video_out工作在slave模式，時(shí)序同步是通過vtc_ce反向傳給gen_clken完成的。這種情形不允許，generator與detector同步。

那么在有VDMA參與的video out工作在master模式下呢？我返回了一個(gè)包含VDMA的工程，我們把vtc_ce反饋撤掉（之前也是把vtc_ce接到gen_clken的），gen_clken常拉高置1，此時(shí)再給vtc設(shè)置為synchronize detector to generater 打勾。這種情形下，輸出可以與輸入信號(hào)同步了，實(shí)測成功，顯示正常。這樣就實(shí)現(xiàn)了輸出與輸入的幀頻同步了。

原文標(biāo)題：不使用VDMA情況下使用AXI4總線實(shí)現(xiàn)視頻輸入輸出（低延遲首選）

審核編輯：湯梓紅