[米联客-XILINX-H3_CZ08_7100] FPGA_SDK高级篇连载-12双摄像头采集显示方案(FDMA)

本帖最后由 FPGA课程于 2024-10-8 09:08 编辑

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
实验平台：米联客-MLK-H3-CZ08-7100开发板
板卡获取平台：https://milianke.tmall.com/
登录“米联客”FPGA社区 http://www.uisrc.com 视频课程、答疑解惑！

1概述

米联客uifdma是基于AXI4总线接口开发的一种DMA数据管理IP,该IP可以统一视频数据、普通ADC数据、PLDDR接口和PSDDR接口，具有更加广泛的通用性。并且该IP是米联客对所有开发者开源的。

关于FEP-GPIO-CEPX3扩展卡介绍请阅读“附录1”。

关于OV5640摄像头介绍请阅读“附录1”。

关于VDMA IP的使用请阅读“附录2”

本文实验目的：

1:掌握ui-fdma和ui_fdmadbuf在视频采集方案的应用

2:掌握多个AXI-FDMA同时传输视频的同步解决方法

3:掌握uifdma_dbuf视频格式中Stride参数的使用

4:掌握uifdma_dbuf和VDMA之间如何进行帧同步，如何实现3帧图形缓存，确保图形不撕裂。

2系统框图

3硬件电路分析

硬件接口和子卡模块请阅读“附录1”

配套工程的FPGA PIN脚定义路径为soc_prj/uisrc/04_pin/ fpga_pin.xdc。

4搭建SOC系统工程
4.1PL图形化编程
图片1.jpg

上图中高亮部是FDMA的帧同步计数器，CAM0的帧同步计数器提供给CAM1使用。

另外，我们对CAM0和CAM1的IP在BD图像模块中做了层级封装，这样可以让复杂的BD图像设计，看起来更加简洁，如下图所示。

这个技巧如下，选中需要层级封装的IP，右击选择Create Hierarchy

1:CAM0中FDMA IP设置

关键设置：

1`WBaseaddr 0x10000000 设置缓存的起始地址

2`WDsizebits 设置缓存的大小，2^23次方代表8MB大小

3`WBufsize 设置图像采用三缓存

4`WXsize设置行像素640

5`WXStride设置行Stride参数为1280，改参数用于2个视频在一个显存中显示

6`WYsize设置场像素为480

2:CAM1中FDMA IP设置

1`WBaseaddr 0x1012CA00 设置缓存的起始地址,通过设置该地址可以让图像在指定的偏移位置显示

2`WDsizebits 设置缓存的大小，2^23次方代表8MB大小

3`WBufsize 设置图像采用三缓存

4`WXsize设置行像素640

5`WXStride设置行Stride参数为1280，改参数用于2个视频在一个显存中显示

6`WYsize设置场像素为480

3:多路视频同屏显示原理

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h_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h_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h_cnt* hstride*4+offset

比如我们这里背景输出到显示器的分辨率为1280*720,cam1的分辨率是640*480需要移动上图的右下脚，offset=(1280-640)*4*(720-480)

4:视频输出VDMA IP设置

以下设置视频输出VDMA为从模式，帧同步跟随主模式的CAM0/uifdma_dbuf

4.2设置地址分配

以sccb方式初始化摄像头的地址空间截图

4.3添加PIN约束

1：选中PROJECT MANAGERà Add SourcesàAdd or create constraints，添加XDC约束文件。

2：打开提供例程，复制约束文件中的管脚约束到XDC文件，或者查看原理图，自行添加管脚约束，并保存。

以下是添加配套工程路径下已经提供的pin脚文件。配套工程的pin脚约束文件在uisrc/04_pin路径

4.4编译并导出平台文件

1:单击Block文件à右键àGenerate the Output ProductsàGlobalàGenerate。

2:单击Block文件à右键à Create a HDL wrapper(生成HDL顶层文件)àLet vivado manager wrapper and auto-update(自动更新)。

3:生成Bit文件。

4:导出到硬件: FileàExport HardwareàInclude bitstream

5:导出完成后，对应工程路径的soc_hw路径下有硬件平台文件：system_wrapper.xsa的文件。根据硬件平台文件system_wrapper.xsa来创建需要Platform平台。

5搭建Vitis-sdk工程

创建soc_base sdk platform和APP工程的过程不再重复，如果不清楚请参考本章节第一个demo。

5.1创建SDK Platform工程

5.2创建camx2_5640 APP测试工程

6程序分析
6.1主程序分析

/********************MILIANKE**************************
*Company : MiLianKe Electronic Technology Co., Ltd.
*WebSite:https://www.milianke.com
*TechWeb:https://www.uisrc.com
*tmall-shop:https://milianke.tmall.com
*jd-shop:https://milianke.jd.com
*taobao-shop1: https://milianke.taobao.com
*Create Date: 2021/10/15
*File Name: 5640_test.c
*Description:
*Declaration:
*The reference demo provided by Milianke is only used for learning.
*We cannot ensure that the demo itself is free of bugs, so users
*should be responsible for the technical problems and consequences
*caused by the use of their own products.
*Copyright: Copyright (c) MiLianKe
*Revision: 1.0
****************************************************/
#include "xil_exception.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xil_cache.h"
#include "xgpio.h"
#include "sccb_iic.h"
#include "ov5640_cfg.h"
#include "sys_intr.h"
#include "HDMIdma_intr.h"
#define BUF_BASE_SIZE 0x10000000//DDR中基地址
#define BUF_RANG_SIZE 0x800000//每个FDMA缓存的地址偏移大小
#define BUF1_ADDR BUF_BASE_SIZE + BUF_RANG_SIZE*0//图像基地址1
#define BUF2_ADDR BUF_BASE_SIZE + BUF_RANG_SIZE*1//图像基地址2
#define BUF3_ADDR BUF_BASE_SIZE + BUF_RANG_SIZE*2//图像基地址3
u8 *VIDEOOUT_DBUF[BUFFERSIZE];
extern XScuGic Intc; //GIC
extern XHDMIDma HDMIDma;
extern XHDMIPsu HDMIPsu;
extern XAVBuf AVBuf;
extern Run_Config RunCfg;
#define VIDEO_OUT_VDMA_ID XPAR_AXI_VDMA_0_DEVICE_ID
void init_intr_sys(void)
{
Init_Intr_System(&Intc);//initialize global interrupt source
pl_intr_init(&Intc);
HDMIdma_init(&RunCfg ,&Intc);//setup HDMI channel
HDMIdma_Setup_Intr_System(&RunCfg);//enable HDMI channel
Setup_Intr_Exception(&Intc);//enable global interrupt source
}
XGpio rstn_5640;
XGpio sscb_cam0;
XGpio sscb_cam1;
int main()
{
u8 mode_s =0;
Xil_DCacheDisable();
Xil_ICacheDisable();
video_buffer_init(VIDEOOUT_DBUF[0]);//初始化HDMI中断
init_intr_sys();
VIDEOOUT_DBUF[0] = (u8*)BUF1_ADDR;
VIDEOOUT_DBUF[1] = (u8*)BUF2_ADDR;
VIDEOOUT_DBUF[2] = (u8*)BUF3_ADDR;
memset(VIDEOOUT_DBUF[0], 0x00, BUFFERSIZE);//初始化内存
memset(VIDEOOUT_DBUF[1], 0x00, BUFFERSIZE);
memset(VIDEOOUT_DBUF[2], 0x00, BUFFERSIZE);
Xil_DCacheFlushRange((INTPTR)VIDEOOUT_DBUF[0], BUFFERSIZE);
Xil_DCacheFlushRange((INTPTR)VIDEOOUT_DBUF[1], BUFFERSIZE);
Xil_DCacheFlushRange((INTPTR)VIDEOOUT_DBUF[2], BUFFERSIZE);
XGpio_Initialize(&rstn_5640, XPAR_GPIO_RSTN_DEVICE_ID);
XGpio_SetDataDirection(&rstn_5640, 1, 0x0);
XGpio_DiscreteWrite(&rstn_5640, 1, 0x0);
sccb_gpio_init(&sscb_cam0,XPAR_CAM0_GPIO_SCCB_DEVICE_ID);
sccb_gpio_init(&sscb_cam1,XPAR_CAM1_GPIO_SCCB_DEVICE_ID);
ov5640_init(sscb_cam0,640,480,0x46,0x07);
ov5640_init(sscb_cam1,640,480,0x40,0x01);
XGpio_DiscreteWrite(&rstn_5640, 1, 0x1);
while(1)
{
video_buffer_update(VIDEOOUT_DBUF[mode_s],&RunCfg);
if(mode_s >=2 ) mode_s = 0;
else mode_s ++;
sleep(1);
}
return XST_SUCCESS;
}

复制代码

由于采用uifdma_dbuf的参数实在PL图形化设计中配置好的，因此，在PS部分的代码非常简单。

6.2:OV5640的镜像参数

本文中的摄像头模块采用了最新的FEP-CEPX3-CARD模块，该模块2个摄像头是对称放置，为了让2个图像都是同一方向，需要把其中的一路图像设置镜像

ov5640_init(sscb_cam0,640,480,0x46,0x07); ov5640_init(sscb_cam1,640,480,0x40,0x01);

我们可以简单了解下OV5640和镜像相关的2个寄存器：

以看出来，只是两个寄存器：0x3820控制上下翻转，0x3821控制左右翻转。

7双目采集方案演示
7.1硬件准备

需要注意这里的 MLK-H3-CZ08-7100FC,扩展卡默认使用 1.8V IO 配的也是 1.8V 的子卡和摄像头

7.2实验结果

本方案路径下也提供了开发板自带的 CEP 接口摄像头采集的 demo

您还未登录

登录后即可体验更多功能