1 实验任务

基于14.1，使用Xilinx TPG（Test Pattern Generator） IP提供视频源，将视频数据通过VDMA写入PS侧内存，然后再通过VDMA将视频数据从PS侧内存读出来，最后通过HDMI接口发送出去，即实现视频转发的功能。

2 系统框图

基于14.1，添加TPG IP核作为视频源，连接到VDMA的写通道，如下图所示：

3 硬件设计

3.1 IP核配置

1. 配置VDMA IP核
   • （1）Basic页面
     • 1）Frame Buffers：选择默认值3，即缓存3帧图像数据
     • 2）Enable Write Channel：勾选，使能写通道
     • 3）Write Burst Size：选择256，最大化传输效率
     • 4）Line Buffer Depth：选择2048，图像分辨率为1920x1080，能够缓存一行像素数据
       
   • （2）Advanced页面
     • 1）保持默认值，采用动态同步锁相模式，写通道为主，读通道为从
       
2. 配置TGP IP核
   • （1）全部保持默认即可
     

3.2 注意事项

为各个接口自动连线：必须手动指定主从接口和互联模块的时钟

1. 为VDMA的M_AXI_S2MM接口连线：从接口是PS的S_AXI_HP0接口
   
2. 为TPG的s_axi_CTRL接口连线：主接口是PS的M_AXI_GP0接口，注意
   • （1）TPG只有一个时钟接口ap_clk，该时钟是AXI4-Stream data interface和AXI4-Lite control interface共用，所以时钟源选择的是Clocking Wizard输出的clk_out1时钟，即视频时钟，使输入视频和输出视频同步
     
3. 将TPG和VDMA连接起来，为VDMA的s_axis_s2mm_aclk连线，自动识别为Clocking Wizard输出的clk_out1时钟，即视频时钟
   

4 软件设计

4.1 注意事项

1. TPG IP核生成一个背景为纯白，叠加一个黑色移动小方块的视频
2. 当VDMA写通道停止时
   • （1）VDMA写通道暂停接收视频数据，TPG暂停产生视频数据
   • （2）VDMA读通道依然在发送数据
     • 1）显示器上小方块停止移动
     • 2）说明VDMA读通道在重复发送同一帧视频数据，该帧视频数据是VDMA写通道在停止前写入的最后一帧
     • 3）符合动态同步锁相模式的工作机制，即读通道（Dynamic Genlock Slave）会操作写通道（Dynamic Genlock Master）上一个周期操作的帧
3. 当VDMA写通道重启时
   • （1）TPG恢复产生视频数据
   • （2）显示器上小方块继续从停止的位置开始移动

4.2 工程源码

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);


	// 启动VDMA读写操作
	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;
}

/*****************************************************************************/

/*****************************************************************************/