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（非AXI4）S02-CH03_OV7725_HDMI（4 片 DDR 三缓存）

摘要: 3.1 概述在前面的章节，笔者非常详细的提供了一种数据缓存的构架，并且提供了完善的测试例子，对构架的设计做了充分的测试验证。本章内容只要把OV7725 摄像头的图像数据，作为数据源，替换上一章节用代码参数的测 ...

3.1 概述

在前面的章节，笔者非常详细的提供了一种数据缓存的构架，并且提供了完善的测试例子，对构架的设计做了充分的测试验证。本章内容只要把 OV7725 摄像头的图像数据，作为数据源，替换上一章节用代码参数的测试数据就可以。当然说起来简单做起来也不容易，各种小问题，经常会导致开发进度延误，所以读者必须自己学会克服困难的办法。

3.2 构架设计

对于稍微复杂一点的工程项目必须要有优秀的构架设计，优秀的设计构架的意义比具体写代码更有价值，所以笔者建议读者在以后自己的项目中要多学习和思考构架的设计。笔者设计了一种基于消息缓存模式的构架，可以广泛用于图像缓存，数据采集缓存，通信数据缓存等项目中。如下图所示，

摄像头数据经过sensor_decode 模块解码摄像头数据后将RGB时序图像数据输入到MIG_BURTS_IMAGE, 然后再流出来到 vga_lcd_driver 模块，vga_lcd_driver 模块输出的是 RGB 时序，进过 HDMI IP模块后接到 HDMI显示器显示输出。

1) 、OV7725摄像头接口：是连接到开发板的物理接口，摄像头模块安装FEP转CEP扩展卡上，默认安装CEP1接口。

2) 、HDMI 接口：是图形的输出接口，图像数据从 HDMI 接口输出

3) 、sensor_decode模块：解码 OV7725 摄像头的图像数据，然后转为 R/G/B 数据，同时需要产生 HS 信号、VS信号、de 信号提供给后续模块使用。如下面一段代码

assign rgb_o = {rgb565[15:11],3'd0 ,rgb565[10:5] ,2'd0,rgb565[4:0],3'd0};

//assign rgb_o = {grid_data_2,grid_data_2,grid_data_2};

assign clk_ce =out_en? byte_flag_r0:1'b0;

assign vs_o = out_en ? vsync_d[1] : 1'b0;

assign hs_o = out_en ? href_d[1] : 1'b0;

4)、vga_lcd_driver 模块：产生 RGB(VGA)输出时序

5)、MIG_BURST_IMAGE 模块:管理图像数据和内存管理，MIG_BURST_IMAGE 模块中包括了 CH0_FIFO 模块、CH6_FIFO 模块、MIG_DDR 控制器、MSG_FIFO 消息盒、M_S 内存管理状态机，此外还包括 CH0_FIFO 的读请求，以及 CH6_FIFO 的写请求。

3.3 主要模块源码分析

3.3.1 sensor_decode.v

module sensor_decode(

input cmos_clk_i,//cmos senseor clock.

input rst_n_i,//system reset.active low.

input cmos_pclk_i,//input pixel clock.

input cmos_href_i,//input pixel hs signal.

input cmos_vsync_i,//input pixel vs signal.

input [7:0]cmos_data_i,//data.

output cmos_xclk_o,//output clock to cmos sensor.

output hs_o,//hs signal.

output vs_o,//vs signal.

output [23:0] rgb_o,//data output

output clk_ce

);

assign cmos_xclk_o = cmos_clk_i;

parameter[5:0]CMOS_FRAME_WAITCNT = 4'd15;

reg[4:0] rst_n_reg = 5'd0;

reg cmos_href_r;

reg cmos_vsync_r;

reg [7:0]cmos_data_r;

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

cmos_data_r <= cmos_data_i;

cmos_href_r <= cmos_href_i;

cmos_vsync_r<= ~cmos_vsync_i;

end

//reset signal deal with.

always@(posedge cmos_clk_i)

begin

rst_n_reg <= {rst_n_reg[3:0],rst_n_i};

End

reg[1:0]vsync_d;

reg[1:0]href_d;

wire vsync_start;

wire vsync_end;

//vs signal deal with.

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

vsync_d <= {vsync_d[0],cmos_vsync_r};

href_d <= {href_d[0],cmos_href_r};

end

assign vsync_end = vsync_d[1]&(!vsync_d[0]); assign vsync_start = (!vsync_d[1])&vsync_d[0];

reg[6:0]cmos_fps;

//frame count.

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

begin

cmos_fps <= 7'd0;

end

else if(vsync_start)

begin

cmos_fps <= cmos_fps + 7'd1;

end

else if(cmos_fps >= CMOS_FRAME_WAITCNT)

begin

cmos_fps <= CMOS_FRAME_WAITCNT;

end

//wait frames and output enable.

reg out_en;

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

begin

out_en <= 1'b0;

end

else if(cmos_fps >= CMOS_FRAME_WAITCNT)

begin

out_en <= 1'b1;

end

else

begin

out_en <= out_en;

end

//output data 8bit changed into 16bit in rgb565.

reg [7:0] cmos_data_d0;

reg [15:0]cmos_rgb565_d0;

reg byte_flag;

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

byte_flag <= 0;

else if(cmos_href_r)

byte_flag <= ~byte_flag;

else

byte_flag <= 0;

end

reg byte_flag_r0;

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

byte_flag_r0 <= 0;

else

byte_flag_r0 <= byte_flag;

end

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

cmos_data_d0 <= 8'd0;

else if(cmos_href_r)

cmos_data_d0 <= cmos_data_r; //MSB -> LSB

else if(~cmos_href_r)

cmos_data_d0 <= 8'd0;

end

reg [15:0] rgb565;

always@(posedge cmos_pclk_i)

begin

if(!rst_n_reg[4])

rgb565 <= 16'd0;

else if(cmos_href_r&byte_flag)

rgb565 <= {cmos_data_d0,cmos_data_r}; //MSB -> LSB

else if(~cmos_href_r)

rgb565 <= 8'd0;

End

//以下代码是利用摄像头输出的时序，产生自动定义的测试数据//

reg [7:0]cnt_test;

reg [8:0]cnt_temp;

reg [11:0]vcounter;

reg [15:0]vcnt=10'd0;

always@(posedge cmos_pclk_i) begin

if(!rst_n_reg[4]) begin

vcnt<=16'd0;

end else begin

if(vsync_start)

vcounter <=12'd0;

if(!vcnt[15])vcnt <= vcnt+1'b1;

else if({href_d[0],cmos_href_r}==2'b01)

vcounter <= vcounter + 12'd1;

end

reg [11:0]hcounter;

always@(posedge cmos_pclk_i) begin

if(!cmos_href_r)

hcounter <=12'd0;

else

hcounter <= hcounter + 12'd1;

end

reg[7:0] grid_data_1;

reg[7:0] grid_data_2;

always @(posedge cmos_pclk_i)//格子图像

begin

if((hcounter[2]==1'b1)^(vcounter[4]==1'b1))

grid_data_1 <= 8'h00;

else

grid_data_1 <= 8'hff;

if((hcounter[6]==1'b1)^(vcounter[6]==1'b1))

grid_data_2 <= 8'h00;

else

grid_data_2 <= 8'hff;

End

assign rgb_o = {grid_data_2,grid_data_2,grid_data_2};

//以上代码是利用摄像头输出的时序，产生自动定义的测试数据//

//assign rgb_o = {rgb565[15:11],3'd0 ,rgb565[10:5] ,2'd0,rgb565[4:0],3'd0}; assign clk_ce =out_en? byte_flag_r0:1'b0;

assign vs_o = out_en ? vsync_d[1] : 1'b0;

assign hs_o = out_en ? href_d[1] : 1'b0;

ila_2 sensor_sg (

.clk(cmos_pclk_i), // input wire clk

.probe0(vs_o), // input wire [0:0] probe0

.probe1(hs_o), // input wire [0:0] probe1

.probe2(clk_ce), // input wire [0:0] probe2

.probe3(vcounter[8:0]), // input wire [0:0] probe3

.probe4(grid_data_2) // input wire [0:0] probe4 );*/

OV7725输入的图像是 640X480 分辨率的图形,为了观察数据的方便，未来观察行场信号是否正确，笔者先利用上一课中用到的测试图形方案数据代码 OV7725 产生的 RGB数据，而行场信号继续使用 OV7725 产生的行场信号。这么做的目的，主要是我们在对 OV7725 解码的时候可能采样的颜色时序会出问题，但是一开始又不能定位问题，这样可以循序渐进式解决问题。

3.3.2 vga_lcd_driver.v

module vga_lcd_driver(

input clk,

input [7:0] r_i,

input [7:0] g_i,

input [7:0] b_i,

output [7:0] r_o,

output [7:0] g_o,

output [7:0] b_o,

output de,

output vsync,

output hsync

);

reg [11:0] hcounter;

reg [11:0] vcounter;

// Colours converted using The RGB

// -- Set the video mode to 1920x1080x60Hz (150MHz pixel clock needed)

/* parameter hVisible = 1920;

parameter hStartSync = 1920+88;

parameter hEndSync = 1920+88+44;

parameter hMax = 1920+88+44+148; //2200

parameter vVisible = 1080;

parameter vStartSync = 1080+4;

parameter vEndSync = 1080+4+5;

parameter vMax = 1080+4+5+36; //1125

// -- Set the video mode to 1440x900x60Hz (106.47MHz pixel clock needed)

/* parameter hVisible = 1440;

parameter hStartSync = 1440+80;

parameter hEndSync = 1440+80+152;

parameter hMax = 1440+80+152+232; //1904

parameter vVisible = 900;

parameter vStartSync = 900+1;

parameter vEndSync = 900+1+3;

parameter vMax = 900+1+3+28; //932

// -- Set the video mode to 1280x720x60Hz (75MHz pixel clock needed)

parameter hVisible = 1280;

parameter hStartSync = 1280+72;

parameter hEndSync = 1280+72+80;

parameter hMax = 1280+72+80+216; //1647

parameter vVisible = 720;

parameter vStartSync = 720+3;

parameter vEndSync = 720+3+5;

parameter vMax = 720+3+5+22; //749

// -- Set the video mode to 800x600x60Hz (40MHz pixel clock needed)

parameter hVisible = 800;

parameter hStartSync = 840; //800+40

parameter hEndSync = 968; //800+40+128

parameter hMax = 1056; //800+40+128+88

parameter vVisible = 600;

parameter vStartSync = 601; //600+1

parameter vEndSync = 605; //600+1+4

parameter vMax = 628; //600+1+4+23

// -- Set the video mode to 640x480x60Hz (25MHz pixel clock needed)

parameter hVisible = 640;

parameter hStartSync = 656; //640+16

parameter hEndSync = 752; //640+16+96

parameter hMax = 800; //640+16+96+48

parameter vVisible = 480;

parameter vStartSync = 490; //480+10

parameter vEndSync = 492; //480+10+2

parameter vMax = 525; //480+10+2+33

//------------------------------------------

//v_sync counter & generator

always@(posedge clk) begin

if(hcounter < hMax - 12'd1) //line over

hcounter <= hcounter + 12'd1;

else

hcounter <= 12'd0;

end

always@(posedge clk) begin

if(hcounter == hMax - 12'd1) begin

if(vcounter < vMax - 12'd1) //frame over

vcounter <= vcounter + 12'd1;

else

vcounter <= 12'd0;

end

assign hsync = ((hcounter >= (hStartSync - 2'd2))&&(hcounter < (hEndSync - 2'd2)))? 1'b0:1'b1; //Generate the hSync Pulses

assign vsync = ((vcounter >= (vStartSync - 1'b1))&&(vcounter < (vEndSync - 1'b1)))? 1'b0:1'b1; //Generate the vSync Pulses

assign de = (vcounter >= vVisible || hcounter >= hVisible) ? 1'b0 : 1'b1;

assign r_o = r_i;

assign g_o = g_i;

assign b_o = b_i;

endmodule

vga_lcd_driver模块的作用是产生一副 640X480 分辨率的RGB使出时序，RGB 的数据来源来自 CH6_FIFO。读者可以修改不同分辨率输出不同的测试图形。

3.3.3 CH0_FIFO FIFO IP 设置

Step1:设置 Native 和 Independent Clocks Block RAM

Step2:设置 FIFO 采用 Firt Word Fall Through 模式，FIFO 的写是 64bit 2048 深度 FIFO 的读是 512bit 256 深度

Step3:默认设置

Step4:设置计数器

wire CH0_empty;

CH0_FIFO CH0_FIFO_INST (

.rst(CH0_FIFO_RST), // input wire rst

.wr_clk(CH0_wclk_i), // input wire wr_clk

.rd_clk(CH0_rclk_i),// input wire rd_clk

.din(CH0_data_i), // input wire [63 : 0] din

.wr_en(CH0_wren_i), // input wire wr_en

.rd_en(CH0_rden_i), // input wire rd_en

.dout(CH0_data_o), // output wire [512 : 0] dout

.full(), // output wire full

.empty(CH0_empty), // output wire empty

.rd_data_count(CH0_rusdw_o) // output wire [7 : 0] rd_data_count

);

3.3.4 CH6_FIFO FIFO IP 设置

Step1:设置 Native 和 Common Clocks Block RAM

Step2:设置 FIFO 采用 Firt Word Fall Through 模式，FIFO 的写是 32bit 32 深度 FIFO 的读是 64bit 16 深度

Step3:这一页设置默认

Step4:设置读FIFO 的 counter 计数器宽度是6bit

//----------------CH6 fifo

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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3.1 概述

3.2 构架设计

3.3 主要模块源码分析

3.3.1 sensor_decode.v

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3.3.3 CH0_FIFO FIFO IP 设置

3.3.4 CH6_FIFO FIFO IP 设置

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