【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第十四章 HDMI輸出實(shí)驗(yàn)

作者：ALINX

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適用于板卡型號(hào)：
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

實(shí)驗(yàn)VIvado工程為“hdmi_out_test”。

前面我們介紹了led閃燈實(shí)驗(yàn)，只是為了了解Vivado的基本開發(fā)流程，本章這個(gè)實(shí)驗(yàn)相對(duì)LED閃燈實(shí)驗(yàn)復(fù)雜點(diǎn)，做一個(gè)HDMI輸出的彩條，這也是我們后面學(xué)習(xí)顯示、視頻處理的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)還不涉及到PS系統(tǒng)，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可以看出如果要非常好的使用ZYNQ芯片，需要良好的FPGA基礎(chǔ)知識(shí)。

1. 硬件介紹
由于開發(fā)板上只有DP可以顯示，但卻是PS端的，PL端沒有HDMI的接口，因此我們采用AN9134的HDMI擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)HDMI顯示。將24位RGB編碼輸出TMDS差分信號(hào)。SIL9134功能強(qiáng)大，本實(shí)驗(yàn)只使用其中一小部分，將RGB24視頻數(shù)據(jù)顯示出來即可。

SI9134芯片需要通過I2C總線配置寄存器才能正常工作，從原理圖中可以看出I2C總線連接到PL端的IO，可以通過PL直接配置。

2. 程序設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)通過HDMI顯示彩條，實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了視頻時(shí)序發(fā)生和彩條發(fā)生模塊“color_bar.v”，I2C Master 寄存器配置模塊“i2c_config.v”,配置數(shù)據(jù)查找表模塊“l(fā)ut_si9134.v”。

具體代碼在這里不再一一介紹了，大家自己去看。下面針對(duì)每個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的功能給大家做一下簡(jiǎn)介：

頂層模塊top.v是項(xiàng)目的頂層文件，主要是實(shí)例化4個(gè)子模塊（時(shí)鐘模塊vidio_pll, 彩條生成模塊color_bar和I2C配置模塊i2c_config和配置查找表模塊lut_si9134。

彩條產(chǎn)生模塊color_bar.v是產(chǎn)生8種顏色的VGA格式的彩條，彩條分別為白、黃、青、綠、紫、紅、藍(lán)和黑。產(chǎn)生分辨率為1920x1080刷新率為60Hz的彩條,也就是所謂的1080P的高清視頻圖像。所以這個(gè)模塊會(huì)輸出R（8位）G（8位）B（8位）圖像信號(hào)、行同步、列同步和數(shù)據(jù)有效信號(hào)。

時(shí)鐘模塊video_pll調(diào)用的是一個(gè)Xilinx提供的時(shí)鐘IP，通過輸入的系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生一個(gè)100Mhz時(shí)鐘和一個(gè)1080P的像素時(shí)鐘148.5Mhz。生成時(shí)鐘IP的方法是點(diǎn)擊Project Manager目錄下的IP Catalog,再選擇FPGA Features and Design->Clocking->Clocking Wizard圖標(biāo)。

3. 下載調(diào)試
保存工程并編譯生成bit文件，連接HDMI模塊到J15擴(kuò)展口，連接HDMI接口到HDMI顯示器，需要注意，這里使用1920x1080@60Hz，請(qǐng)確保自己的顯示器支持這個(gè)分辨率。

硬件連接圖（J15擴(kuò)展口）

下載后顯示器顯示如下圖像

4. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)
本實(shí)驗(yàn)初步接觸到視頻顯示，涉及到視頻知識(shí)，這不是zynq學(xué)習(xí)的重點(diǎn)，所以沒有詳細(xì)介紹，但zynq在視頻處理領(lǐng)域用途廣泛，需要學(xué)習(xí)者有良好的基礎(chǔ)知識(shí)。實(shí)驗(yàn)中僅僅使用PL來驅(qū)動(dòng)HDMI芯片，包括I2C寄存器配置，當(dāng)然I2C的配置還是使用PS來配置比較合適。