1 實驗任務

基于14.1，使用Xilinx TPG（Test Pattern Generator） IP提供視頻源，將視頻數據通過VDMA寫入PS側內存，然后再通過VDMA將視頻數據從PS側內存讀出來，最后通過HDMI接口發送出去，即實現視頻轉發的功能。

2 系統框圖

基于14.1，添加TPG IP核作為視頻源，連接到VDMA的寫通道，如下圖所示：

3 硬件設計

3.1 IP核配置

1. 配置VDMA IP核
   • （1）Basic頁面
     • 1）Frame Buffers：選擇默認值3，即緩存3幀圖像數據
     • 2）Enable Write Channel：勾選，使能寫通道
     • 3）Write Burst Size：選擇256，最大化傳輸效率
     • 4）Line Buffer Depth：選擇2048，圖像分辨率為1920x1080，能夠緩存一行像素數據
       
   • （2）Advanced頁面
     • 1）保持默認值，采用動態同步鎖相模式，寫通道為主，讀通道為從
       
2. 配置TGP IP核
   • （1）全部保持默認即可
     

3.2 注意事項

為各個接口自動連線：必須手動指定主從接口和互聯模塊的時鐘

1. 為VDMA的M_AXI_S2MM接口連線：從接口是PS的S_AXI_HP0接口
   
2. 為TPG的s_axi_CTRL接口連線：主接口是PS的M_AXI_GP0接口，注意
   • （1）TPG只有一個時鐘接口ap_clk，該時鐘是AXI4-Stream data interface和AXI4-Lite control interface共用，所以時鐘源選擇的是Clocking Wizard輸出的clk_out1時鐘，即視頻時鐘，使輸入視頻和輸出視頻同步
     
3. 將TPG和VDMA連接起來，為VDMA的s_axis_s2mm_aclk連線，自動識別為Clocking Wizard輸出的clk_out1時鐘，即視頻時鐘
   

4 軟件設計

4.1 注意事項

1. TPG IP核生成一個背景為純白，疊加一個黑色移動小方塊的視頻
2. 當VDMA寫通道停止時
   • （1）VDMA寫通道暫停接收視頻數據，TPG暫停產生視頻數據
   • （2）VDMA讀通道依然在發送數據
     • 1）顯示器上小方塊停止移動
     • 2）說明VDMA讀通道在重復發送同一幀視頻數據，該幀視頻數據是VDMA寫通道在停止前寫入的最后一幀
     • 3）符合動態同步鎖相模式的工作機制，即讀通道（Dynamic Genlock Slave）會操作寫通道（Dynamic Genlock Master）上一個周期操作的幀
3. 當VDMA寫通道重啟時
   • （1）TPG恢復產生視頻數據
   • （2）顯示器上小方塊繼續從停止的位置開始移動

4.2 工程源碼

4.2.1 main.c文件

/********************************************************************/#include "vdma/vdma_api.h"#include "xparameters.h"
#include "stdio.h"
#include "sleep.h"
#include "xv_tpg.h"/********************************************************************/#define TPG_DEVICE_ID		XPAR_V_TPG_0_DEVICE_ID
#define VDMA_DEVICE_ID		XPAR_AXIVDMA_0_DEVICE_ID
#define MEMORY_BASEADDR		XPAR_PS7_DDR_0_S_AXI_BASEADDR#define IMAGE_WIDTH			1920
#define IMAGE_HEIGHT		1080/********************************************************************//********************************************************************/XV_tpg TpgInst;
XAxiVdma VdmaInst;int FrameBufferAddr = (MEMORY_BASEADDR + 0x02000000);/********************************************************************/int main()
{//int Status;u32 BackGndPatternId;u32 ForeGndPatternId;u32 BoxSize;u32 BoxColorRed;u32 BoxColorGreen;u32 BoxColorBlue;u32 MotionSpeed;//printf("Vdma Video Forward Test.\n");//Status = XV_tpg_Initialize(&TpgInst, TPG_DEVICE_ID);if (Status == XST_FAILURE) {printf("Error : video test pattern generator initialization failed.\n");return XST_FAILURE;}//BackGndPatternId = 0x8;ForeGndPatternId = 0x1;BoxSize       = 0x20;BoxColorRed   = 0x00;BoxColorGreen = 0x00;BoxColorBlue  = 0x00;MotionSpeed = 0x2;XV_tpg_Set_width(&TpgInst, IMAGE_WIDTH);XV_tpg_Set_height(&TpgInst, IMAGE_HEIGHT);XV_tpg_Set_bckgndId(&TpgInst, BackGndPatternId);XV_tpg_Set_boxSize(&TpgInst, BoxSize);XV_tpg_Set_boxColorR(&TpgInst, BoxColorRed);XV_tpg_Set_boxColorG(&TpgInst, BoxColorGreen);XV_tpg_Set_boxColorB(&TpgInst, BoxColorBlue);XV_tpg_Set_motionSpeed(&TpgInst, MotionSpeed);XV_tpg_Set_ovrlayId(&TpgInst, ForeGndPatternId);XV_tpg_Start(&TpgInst);XV_tpg_EnableAutoRestart(&TpgInst);// 啟動VDMA讀寫操作Status = run_vdma_frame_buffer(&VdmaInst, VDMA_DEVICE_ID, IMAGE_WIDTH, IMAGE_HEIGHT, FrameBufferAddr, 0, 0, BOTH);if (Status == XST_FAILURE) {printf("Error : run vdma frame buffer failed.\n");return XST_FAILURE;}//while (1) {//sleep(10);printf("Stop vdma channel.\n");
//    	XAxiVdma_DmaStop(&VdmaInst, XAXIVDMA_READ);XAxiVdma_DmaStop(&VdmaInst, XAXIVDMA_WRITE);//sleep(5);printf("Start vdma channel.\n");
//		XAxiVdma_DmaStart(&VdmaInst, XAXIVDMA_READ);XAxiVdma_DmaStart(&VdmaInst, XAXIVDMA_WRITE);}//return XST_SUCCESS;
}/*****************************************************************************//*****************************************************************************/