ZYNQ基于DMA的串口传图

小梅哥的这个ZYNQ开发板上的DDR3位于PS侧，PL侧想要使用DDR3作为缓存的话，得通过HP接口来与PS侧的DDR3控制进行通信。

本次实验在小梅哥OV5640工程的基础上，通过修改VDMA的S2MM端的模块而来的。
将VMDA的帧缓存区设为1，关闭帧同步的功能后，其实和DMA差不多。

一、需要自定义的ip核

这里列出的为自己写的IP核。小梅哥的工程里还用到了其它的自定义的IP核，这里就不列出了。

1、串口接收图像数据模块

该模块调用了之前写的串口8位接收模块，详情可点击查看。
此外，本模块还调用16位宽、深度为1024的带数据计数的普通FIFO核
该模块主要的思想就是将接收到的两个8位的数据拼接位1个16位的数据并存入FIFO中，
当存入的数据达到LINE_LENGTH（800）的时候，在收到从接口的准备信号时一次性写入VMDA中，再通过VMDA将数据写到DDR3中。
此外该模块在应用的时候要封装成带AXI4_Stream 接口的IP核，具体封装过程可网上找教程。

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Company: GDUT
// Engineer: Lclone
// 
// Create Date: 2023/02/07 20:38:34
// Design Name: 
// Module Name: Img_Rx
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
 
module Img_Rx
#   (parameter RX_BAUD = 115200,
     parameter CLK_FQC = 50_000_000,
     parameter LINE_LENGTH = 800)
    (
     input             Uart_Rx,
     //---------------------------
     input             m_clk,
     input             m_axis_aresetn,
     output     [15:0] m_axis_tdata,
     output reg        m_axis_tlast,
     input             m_axis_tready,
     output reg        m_axis_tvalid
    );
    
    wire [7:0]  Uart_Data;
    wire        Rx_done;
    reg         Rx_done_r;
    reg         Rx_done_cnt;
    
    reg  [15:0] Uart_Data_16;
    
    wire [9:0]  fifo_data_count;
    reg  [9:0]  out_data_count;
    
    reg         m_axis_tvalid_r;
    
    always @(posedge m_clk) Rx_done_r <= Rx_done;
    always @(posedge m_clk) m_axis_tvalid <= m_axis_tvalid_r;
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            Uart_Data_16 <= 0;
        else if(Rx_done == 1)
            Uart_Data_16 <= {Uart_Data_16[7:0],Uart_Data};
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            Rx_done_cnt <= 0;
        else if(Rx_done == 1)
            Rx_done_cnt <= Rx_done_cnt + 1'b1;
        else
            Rx_done_cnt <= Rx_done_cnt;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            m_axis_tvalid_r <= 0;
        else if(m_axis_tready == 1 & fifo_data_count >= LINE_LENGTH)
            m_axis_tvalid_r <= 1'b1;
        else if(fifo_data_count <= 1)
            m_axis_tvalid_r <= 0;
        else
            m_axis_tvalid_r <= m_axis_tvalid_r;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            out_data_count <= 0;
        else if(out_data_count == LINE_LENGTH - 1)
            out_data_count <= 0;
        else if(m_axis_tvalid_r & m_axis_tready)
            out_data_count <= out_data_count + 1'b1;
        else
            out_data_count <= out_data_count;
    end
    
    always @(posedge m_clk or negedge m_axis_aresetn) begin
        if(m_axis_aresetn == 0)
            m_axis_tlast <= 0;
        else if(out_data_count == LINE_LENGTH - 1)
            m_axis_tlast <= 1;
        else
            m_axis_tlast <= 0;
    end
 
    
    uart_byte_rx 
  # (
        .RX_BAUD   (RX_BAUD),
        .CLK_FQC   (CLK_FQC))
    uart_byte_rx_inst
    (
        .Clk        (m_clk),
        .Rst_n      (m_axis_aresetn),
        .Uart_rx    (Uart_Rx),
        .Data       (Uart_Data),
        .Rx_done    (Rx_done)
    );
    
    fifo_generator_0  fifo_generator_0_inst (
        .clk(m_clk),                             // input wire clk
        .srst(~m_axis_aresetn),                  // input wire srst
        .din(Uart_Data_16),                      // input wire [15 : 0] din
        .wr_en(~Rx_done_cnt & Rx_done_r),        // input wire wr_en
        .rd_en(m_axis_tvalid_r & m_axis_tready), // input wire rd_en
        .dout(m_axis_tdata),                     // output wire [15 : 0] dout
        .full(),                                 // output wire full
        .empty(),                                // output wire empty
        .data_count(fifo_data_count)             // output wire [9 : 0] data_count
);
endmodule

2、模块仿真

（1）仿真激励

`timescale 1ns / 1ps
 
module rx_img_test();
    
reg clk_50m;
initial clk_50m <= 1;
always #10 clk_50m <= ~clk_50m;
 
reg rst_n;
initial begin
    rst_n <= 0;
    #200
    rst_n <= 1;
end
   
wire [15:0] m_axis_tdata;
wire        m_axis_tlast;
wire        m_axis_tready;
wire        m_axis_tvalid;
 
wire [15:0] out_axis_tdata;
wire        out_axis_tlast;
wire        out_axis_tready;
wire        out_axis_tvalid;
 
reg         Uart_Rx;
reg  [ 7:0] Uart_Data;
 
Img_Rx #(
    .RX_BAUD(2_000_000),
    .CLK_FQC(100_000_000),
    .LINE_LENGTH(16)
) 
Img_Rx_inst (
  .Uart_Rx(Uart_Rx),                // input wire Uart_Rx
  .m_clk(clk_50m),                    // input wire m_clk
  .m_axis_aresetn(rst_n),  // input wire m_axis_aresetn
  .m_axis_tdata(m_axis_tdata),      // output wire [15 : 0] m_axis_tdata
  .m_axis_tlast(m_axis_tlast),      // output wire m_axis_tlast
  .m_axis_tready(m_axis_tready),    // input wire m_axis_tready
  .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid)    // output wire m_axis_tvalid
);
    
axis_data_fifo_0 axis_data_fifo_0_inst (
  .s_axis_aresetn(rst_n),  // input wire s_axis_aresetn
  .s_axis_aclk(clk_50m),        // input wire s_axis_aclk
  .s_axis_tvalid(m_axis_tvalid),    // input wire s_axis_tvalid
  .s_axis_tready(m_axis_tready),    // output wire s_axis_tready
  .s_axis_tdata(m_axis_tdata),      // input wire [15 : 0] s_axis_tdata
  .s_axis_tlast(m_axis_tlast),      // input wire s_axis_tlast
  .m_axis_tvalid(out_axis_tvalid),    // output wire m_axis_tvalid
  .m_axis_tready(out_axis_tready),    // input wire m_axis_tready
  .m_axis_tdata(out_axis_tdata),      // output wire [15 : 0] m_axis_tdata
  .m_axis_tlast(out_axis_tlast)      // output wire m_axis_tlast
);
 
initial begin
    Uart_Rx <= 1;
    Uart_Data <= 0;
    #200
    repeat (256) begin
        data_deliver(Uart_Data);
        Uart_Data = Uart_Data + 1;
    end
    $stop;
end
 
task data_deliver;
        input [7:0]	test_data;
        begin
            Uart_Rx <= 1'b0;
            #1000             
            Uart_Rx <= test_data[0];
            #1000             
            Uart_Rx <= test_data[1];
            #1000           
            Uart_Rx <= test_data[2];
            #1000          
            Uart_Rx <= test_data[3];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[4];
            #1000          
            Uart_Rx <= test_data[5];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[6];
            #1000         
            Uart_Rx <= test_data[7];
            #1000           
            Uart_Rx <= 1'b1;
            #1000;
        end
endtask
 
assign out_axis_tready = 1;
 
endmodule

(2)仿真结果

可见该模块能够正确地将16个两字节的数据正确的输出，并在最后一个数据的位置基于一个tlast信号。

二、工程修改

 
打开小梅哥的ACZ7020的OV5640_LCD工程，然后将红框部分的模块删除，加入自定义的串口接收图像数据模块。


 
并修改下列IP核的参数
将频率修改为如下：

 
将帧缓存区设为1

 
Fsync Options选择None，关掉帧同步功能

 
在约束文件中，加入串口的管脚约束

 
在SDK中，将OV5640的初始化函数删除，将PS_IIC和OV5640库删除

 
同时也将PS_IIC和OV5640库的路径删除掉

然后就可以下载程序到开发板上了

三、上板验证

将程序下载进开发板，然后打开img2lcd软件，读取一个800*480大小的BMP文件，并按如下设置：

然后在输出的文件中进行修改
删除首行

删除末尾符号

使用软件的查找替换功能，将所有的0X删掉，并将"，"换为空格符，然后使用行操作里面的行合并去除掉每一行末尾的回车符。最后就得到传输的图像数据：

 
打开友善串口调试助手，将图像数据复制进去，打开串口端口，设置好波特率，然后发送，确保TX发送了768000个字节，否则图像会错位；确保底下绿色的字显示的波特率为115200，否则数据无法正确传输。

 
传输数据后，发现图像能够正确显示在LCD上

实验成功。
本随笔还有许多小细节没有给出，如果遇到问题，可以评论询问。