【ZYNQ】学习笔记：VDMA彩条显示实验Part2
【学习视频】正点原子https://www.bilibili.com/video/BV11j411f7Co
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【ZYNQ】学习笔记：VDMA彩条显示实验Part1 https://www.cnblogs.com/steven913/p/17298510.html
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【学习笔记】
【1】端口定义
AXI4-Lite接口：用于配置VDMA；
AXI4 Memory Map：存储映射接口；
AXI4-Stream接口
S_AXI_LITE：从(Slave)的AXI4-Lite接口，受到ZYNQ的PS端的配置，即连接到PS端的M_AXI_GP0接口。
S_AXIS_S2MM：AXI4-Stream的VDMA写路径，将数据从外部写入MM，所以VMDA为从(Slave)，该接口开头为S。
M_AXIS_MM2S：AXI4-Stream的VDMA读路径，将数据从MM读出，所以VDMA为主(Master)，该接口开头为M。
由于本次实验通过AXI4-Stream输出视频数据，故使用M_AXIS_MM2S接口。
M_AXI_MM2S、M_AXI_S2MM：存储映射接口，读写存储器DDR。
由于DDR位于ZYNQ的PS端，且本次实验仅用到VDMA的数据读取路径，故M_AXI_MM2S连接到PS端的S_AXI_HP0接口。
mm2s_frame_ptr_out[5:0]：帧指针信号，告诉我们读端口正在访问哪一个帧缓存。
s2mm_frame_ptr_out[5:0]：帧指针信号，告诉我们写端口正在访问哪一个帧缓存。
mm2s_introut：读端口中断信号
2smm_introut：写端口中断信号
【2】VDMA配置
地址位宽(Address Width) n bit，最大能访问2^n个地址，n=32~64。
同时使能写通道(Write Channel)和读通道(Read Channel)时，帧缓存(Frame Buffers)一般设置为3。
本次实验仅使能读通道，帧缓存设置为1即可。
读通道数据位宽(Memory Data Width)
读通道突发长度(Read Burst Size)：AXI4-Stream突发传输的大小，此处设为64bit。
Stream接口的数据位宽(Stream Data Width)：由于我们读取的是RGB888的数据，故设为24bit。
行缓存深度(Line Buffer Depth)：根据图像输出设备的需求进行选择。本实验打算输出1920bit，但这里没有刚好的，故设为2048bit。
【3】自动连线
这里似乎出了一个小问题，即axi_vdma_0模块与ZYNQ的PS模块使用的是AXI互联，而不是AXI Smart连接；由于无法更改(进行自动连接配置时，Bridge IP为灰色)，只能用AXI互联。不知道这在之后的实验中会有什么影响。我采用的时Vivado2022.2版本，正点原子为2018.3版本。
正点原子的教学视频采用的时AXI Smart连接，如下图：
AXI SmartConnect和AXI Interconnect IP核都是用于连接存储映射的IP核即MM2S和S2MM。
AXI SmartConnect被更加紧密地集成到了Vivado设计中，集成度高，需要的人为干预更少；AXI Interconnect可以用在所有的存储映射设计中。
针对中高性能、带宽的应用，使用SmartConnect可为我们提供更好的优化，即为系统提供更大的带宽和更低的延时；针对低性能(如 AXI4-Lite)设计可以采用AXI Interconnect，这也使得占用更小的设计面积(更少的器件数量)。
【4】导入AXI4-Stream to Video Out 并连线
IP核AXI4-Stream to Video Out的作用是将AXI4-Stream信号转换为Video Out信号(可在LCD屏上显示)。
该IP核还需与Video Timing Controller(VTC)一同使用。
虽然IP核之间使用的是AXI4-Stream协议，但是整体视频系统(ZYNQ与各种显示设备之间)采用的却是独立的行同步、场同步信号以及时序信号，所以需要AXI4-Stream to Video Out这个IP核将处理IP核间信号的AXI4-Stream Video Protocol接口转换成视频系统所需要的独立同步信号和时序接口。这就是该IP核的作用和它出现的原因。
【5】配置AXI4-Stream to Video Out
每个时钟所处理的像素数量(Pixels Per Clock)：1
视频输出的元件位宽(Native Video Output Component Width)：我们输出的是RGB888，故每个通道的输出位宽为8bit，所以设置为8
FIFO深度(FIFO Depth)：1024
时钟模式(Clock Mode)：普通时钟(Common)，AXI4-Stream的aclk与Video Clock相同，即同步时钟；独立时钟(Independent)，AXI4-Stream的aclk与Video Clock不同，即异步时钟，此时会比Common模式多出一个vid_io_out_clk和vid_io_out_reset端口。
滞后等级(Hysteresis Level)：为了把Stream接口输入的视频信号同步到VTC输入的时序信息上，所以在同步的过程中需要对输入的视频数据进行缓冲。滞后等级决定了需要缓存数据到什么样的程度才开始时序同步过程。滞后等级的最大值与FIFO深度保持一致。建议将其设置得小一些，以便IP核早一些开始进行时钟同步。
【6】AXI4-Stream to Video Out IP核的FIFO Depth(即Buffer缓冲深度)如何设置
如果FIFO太小，数据很有可能会被读空(数据空缺)，导致视频输出数据的丢失和错位。(FIFO有满标志，所以一般不会溢出)
需要上游数据速率和下游视频输出时钟(速率)大致上相等。
如果输入Buffer的数据速率大于Buffer输出数据的速率，那么Buffer深度就可以设小一些；
如果输入Buffer的数据速率小于Buffer输出数据的速率，那么Buffer深度就可以设大一些。
【7】VTC的Slave模式
即，VDMA(根据输入视频数据和FIFO缓冲的大小)通过信号控制VTC什么时候产生输出时序。
减少向上游amster的反向压力；减小延迟和向下游的缓冲。
通过控制VTC来控制视频数据时序同步的过程(视频速率和VTC的相位关系)，使得FIFO的读写速率大致相等(FIFO不空也不满)。
如果FIFO总是满的，FIFO会频繁向上级给出暂停输入的信号，导致上级FIFO也容易出现此情况，最终使得暂停信号不断向上传递造成系统问题。
【8】
当视频输入与VTC输入进行时序同步后，才会进行视频输出。
