13基于fdma ddr多路视频数据构架方案

软件版本：VIVADO2021.1

操作系统：WIN10 64bit

硬件平台：适用XILINX A7/K7/Z7/ZU/KU系列FPGA

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1概述    

基于AXI总线可以使用axi_interconnect的仲裁机制，同时接入多个基于AXI总线的IP,米联客的fdma采用的是AXI4总线接口，因此基于AXI总线的多数据通路方案实现起来会很容易。每一个通路都可以独立工作，总裁都交给axi_interconnect IP来完成。

本方案实现了4路视频测试数据的输入，以及1路视频的输出。

2系统框图

3逻辑设计

本方案中通过VTC0产生1080P视频时序，通过VTC1产生480P时序，通过TPG模块产生测试图形。测试视频数据通过uifdma_dbuf0, uifdma_dbuf1, uifdma_dbuf2, uifdma_dbuf3 IP的写通道，再经过FDMA IP后，经过AXI interconnect IP后进入DDR缓存。缓存后的数据，通过uifdma_dbuf0的读通道输出到HDMI IP显示。

3.1:帧同步设计

对于多路视频传输的场合，需要正确设置同步。 uifdma_dbuf0的写通道输出帧同步计数器直接接入

uifdma_dbuf0，uifdma_dbuf1, uifdma_dbuf2, uifdma_dbuf3的写通道同步计数输入。uifdma_dbuf0的读通道，延迟1帧于uifdma_dbuf0的写通道帧计数器。

3.2:多路视频的同屏显示原理

    

以把2个摄像头CAM0和CAM1输出到同一个显示器上为列，为了把2个图像显示到1个显示器，首先得搞清楚以下关系：

hsize：每1行图像实际在内存中占用的有效空间，以32bit表示一个像素的时候占用内存大小为hsize*4

hstride：用于设置每行图像第一个像素的地址,以32bit 表示一个像素的时候v_cnt* hstride*4

vsize：有效的行

 

因此很容易得出cam0的每行第一个像素的地址也是v_cnt* hstride*4

同理如果我们需要把cam1在hsize和vsize空间的任何位置显示，我们只要关心cam1每一行图像第一个像素的地址，可以用以下公式v_cnt* hstride*4+offset

 

这里4个通道的640*480分辨率视频，在同一个1920*1080的视频输出显示。vidoe1在左上角，video2在右上角，video3在左下角，video4在右下角。

uifdma_dbuf支持stride参数设置，stride参数可以设置输入数据X(hsize)方向每一行数据的第一个像素到下一个起始像素的间隔地址，利用stride参数可以非常方便地摆放输入视频到内存中的排列方式。

video1的start addr1=0x01000000(第一个图像的起始地址对于PL DDR可以从0地址开始，对于PS DDR建议偏移20MB)

video2的start addr2=0x01000000+(1920-640)*4

video3的start addr3=0x01000000+(1080-480)*1920*4

video4的start addr4=0x01000000+(1080-480)*1920*4+(1920-640)*4

3.3:uifdma_dbuf0的参数设置

3.4:uifdma_dbuf1的参数设置

3.5:uifdma_dbuf2的参数设置

3.6:uifdma_dbuf3的参数设置

3.7:uiFDMA的参数设置

3.8:地址空间分配

配置完成后需要注意地址空间分配，FDMA IP的内存起始地址从0开始

4实验结果

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