FPGA实现模拟视频BT656解码 TW2867四路PAL采集拼接显示 提供工程源码和技术支持
目录
- 1、前言
- 2、模拟视频概述
- 3、模拟视频颜色空间
- 4、逐行与隔行
- 5、BT656数据与解码
-
- BT656数据格式
- BT656数据解码
- 6、TW2867芯片解读与配置
-
- TW2867芯片解读
- TW2867芯片配置
- TW2867时序分析
- 7、设计思路与框架
- 8、vivado工程详解
- 9、上板调试验证
- 10、福利：工程代码的获取
1、前言
大自然的信号都是模拟的，视频信号也不例外。视频信号是指电视信号、静止图象信号和可视电视图像信号。视频信号分为三种制式：PAL、NTSC 和 SECAM。既然 PAL、NTSC、SECAM 都是模拟信号，FPGA 处理的是数字信号（有些 FPGA内部自带 AD，可以处理模拟信号，例如 Altera 的 MAX10），因此中间需要一个芯片做转换，也就是一个 ADC，学名叫做视频解码芯片。
本设计使用TW2867作为视频解码芯片，TW2867可输出PAL或者NTSC，代码中设置了配置参数，可任意选择其一，TW2867解码出4路BT656视频，BT656解码、图像缩放、视频去隔行、图像缓存后HDMI输出。
本文详细描述了FPGA实现模拟视频解码输出的设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，文章末尾有演示视频，可直接项目移植，适用于在校学生、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；
2、模拟视频概述
大自然的信号都是模拟的，视频信号也不例外。视频信号是指电视信号、静止图象信号和可视电视图像信号。视频信号分为三种制式：PAL、NTSC 和 SECAM，接下来简单介绍一下这对于后期调试电路很有帮助。
PAL 制又称为帕尔制。PAL 是英文 Phase Alteration Line 的缩写，意思是逐行倒相，也属于同时制。“PAL”有时亦被用来指 625 线，每秒 25 格，隔行扫描，PAL 色彩编码的电视制式。NTSC 是 National Television Standards Committee 的缩写，意思是“（美国）国家电视标准委员会”。NTSC 负责开发一套美国标准电视广播传输和接收协议。SECAM 制式，又称塞康制，SECAM 是法文 Sequentiel Couleur A Memoire 缩写，意为“按顺序传送彩色与存储”，是一个首先用在法国模拟彩色电视系统。这只是简单的概述，关于 PAL、NTSC 和 SECAM 更详细的资料请参考视频技术手册。
既然 PAL、NTSC、SECAM 都是模拟信号，FPGA 处理的是数字信号（有些 FPGA内部自带 AD，可以处理模拟信号，例如 Altera 的 MAX10），因此中间需要一个芯片做转换，也就是一个 ADC，学名叫做视频解码芯片，本设计使用TW2867作为视频解码芯片。
3、模拟视频颜色空间
颜色空间也就是颜色的集合。有 3 个最常用的模型：RGB（计算机图形学）、YUV/YCbCr（视频系统）和 CMYK（打印系统）。在此只介绍 RGB 和 YUV/YCbCr。RGB 就是 red、green、blue 的缩写，也就是三原色，常用于计算机图像学中。常用的 RGB 格式有 RGB555、RGB565、RGB888 等。RGB565 含义是 red 占 5bit，green 占6bit，blue 占 5biit，一个占 16bit，颜色深度为 65536 色，常见的存储器有 8bit、16bit等，RGB565 的显示系统非常适合使用这种存储器。
在 YUV/YCbCr 空间中，Y 表示明亮度（Luminance、Luma）信号，U 表示色度（Chrominance）信号，V 表示浓度（Chroma）信号，只是对颜色空间另一种表示方法。常见的 YUV 格式有 YUV422、YUV444 等。YUV444 格式如下图所示，每一个像素分别用24bit 量化，分别量化成 Y、Cb、Cr，各占 8bit，从另一个方面说 YUV444 相当于RGB888，数据量是一样的，YUV444 格式如下图所示：
YUV422 格式如下图所示，它相当于在 YUV444 基础之上丢掉 Cb 和 Cr 数据，2 个像素量化成 32bit 数据，包括 2 个 Y，1 个 Cb，1 个 Cr，相当于 1 个像素需要 16bit 表示，相当于 RGB565 数据量。
TW2867输出的是YUV422 格式。
4、逐行与隔行
先简单区分一个概念，隔行扫描（Interlace scan）和逐行扫描（Progressive scan）。如下图所示，这是隔行扫描示意图，也就是先显示奇数行，然后再显示偶数行，这只是其中一种隔行扫描的方式，用途比较广泛，除此之外还有隔 2 行、隔 3 行扫描。
如下图所示，这是逐行扫描示意图，也就从第一行扫描，一直扫描到最后一行。目前显示器是逐行扫描的。
隔行转逐行是通过 DDR3 内存实现的，详细内容请参考工程代码。
5、BT656数据与解码
BT656数据格式
BT656 是一种视频输出格式，TW2867 视频输出是 BT656 格式，只有一小部分不一样，BT656 格式时钟是 27MHz，输出视频格式是 YUV422，隔行输出。
如上图所示是一行 BT656 数据结构，分成 4 段：EAV（4-byte）、BLANKING（280-byte）、SAV（4-byte）和有效数据（1440-byte），接下来分别介绍。BLANKING：280-byte，0x80 和 0x10 交替出现。有效数据：1440-byte，一共 720 个像素，Y 占 720 个数据，Cb 和 Cr 分别占 360 个数据。EAV 和 SAV：分别占 4-byte，前三个字节相同，是 0XFF，0X00，0X00，最后一个不同，根据这个字节进行解码。
EAV 和 SAV 的结构如上图所示，其中 F、V、H 含义：
F 是场信号，0 表示场 1,1 表示场 2，也就是奇偶场。V 表示场有效，0 表示场数据有效，1 表示是垂直消隐。H 区分 EAV 和 SAV 信号。P3-P0 只是校验保护位，由 F、V、H 进行异或运算得到。如下图所示，这是一帧 BT656 数据格式，一共包括 625 行，每行 1728 个字节，有效数据大小是 720x576，分成 2 场，每场 720x288，其余行是消隐信号。
BT656 规定一行有 1728 个字节，一帧有 625 行，每秒传输 25 帧数据，8bit 总线并行传输。1728x625x25=27000000=27M，经过计算就知道 27MHz 的来历了。在这 625行中有用的数据是 576 行，在 BT656 视频格式中有效视频大小是 720x576，其余的当做消隐处理。
BT656数据解码
压力来了，怎样才能做好 BT656 解码来适应不同的模块呢？根据BT656数据格式，解析并丢弃EAV（4-byte）、BLANKING（280-byte）、SAV（4-byte），保留有效数据（1440-byte），同时恢复行同步、场同步、奇偶场号、数据有效以及像素数据，详细内容请参考工程代码。
6、TW2867芯片解读与配置
TW2867芯片解读
本次设计使用的是专用模拟视频解码芯片 TW2867，支持 4 路模拟视频输入，4 路模拟音频输入，1 路音频输出，视频输出是标准 BT656 格式。由于 FPGA 引脚限制，MIS603 音频部分没有做；TW2867输入 4 路模拟视频信号，输出YUV422数字视频流，每路视频流是 BT656 格式，BT656 视频时钟 27MHz，4 路复合 =27MHzx4=108MHz，视频接口连接到 FPGA。
TW2867视频输出引脚说明如下：
对于 4 路复合视频时钟 108MHz，对硬件要求很高，数据线和时钟线等长布线。
TW2867芯片配置
TW2867 内部有很多寄存器，在此给出几个常用的寄存器及其含义，更多的内容请参考 TW2867 数据手册。
输出使能控制和时钟输出控制：
在这个寄存器中主要关心bit6配置为1，输出使能；bit3-2配置为0，CLKNO1输出27MHz时钟，bit1-0 配置为 2，CLKPO1 输出108MHz 时钟，通过这 2 个时钟可以把 4 路视频信号分开。这个寄存器配置为 0x42。
Bit6：配置为 1，标准 ITU-R656 格式。
Bit5-4：选择视频复合后输出引脚，配置为 1，从 CHID1 输出。
Bit3：配置为 0，正常 ITU-R656 格式。
Bit2：配置为 0，输出视频中有 EAV-SAV 信号。
Bit1：配置为 1，bit7-4 是 EAV/SAV 编码。
Bit0：配置为 0，奇数场和偶数场行数相等。
综上，这个寄存器配置为 0x52。
视频通道输出控制：
这个寄存器配置为 0x02,4 路视频通过时分复用到 VD1[7：0]输出，硬件设计连接到 VD1。
视频功能控制：
Bit7：配置为 0，视频视频数据输出限制到 0-254。
Bit6：配置为 1，ACKG 的输入参考是 ASYNP。
Bit5：配置为 0，输出格式是 YUV422 格式。
Bit4：配置为 1。
Bit3：配置为 0，仅用于测试。
Bit2：配置为 0，消隐时数据输出 0x80 和 0x10。
Bit1：配置为 0，ITU-R BT656 同步信号在消隐部分。
Bit0：配置为 1，HACTIVE 在垂直消隐期间使能。
这个寄存器配置为 0x51。
TW2867时序分析
之前介绍了 BT656 格式时钟 27MHz 的来源，TW2867 支持 4 路实时 BT656 视频，采样时分复用，最大时钟频率是 108MHz，因此需要一个 108MHz 的时钟输入引脚，考虑到方便解调出每路视频信号增加了一个 27MHz 的时钟输入信号，再加上 8 根数据，这样 10 根线就可以输入 4 路视频信号，在硬件设计上大大简化，降低了布线的复杂度。
如下图所示，TW2867 在 4 路视频复合时的时序图，那就是 4 个通道视频轮流输出，即通道 1 视频数据、通道 2 视频数据、通道 3 视频数据、通道 4 视频数据，然后重复。
通过了解视频数据复合方式，那解复合程序就可以设计了，那面说说思路。采用时分复用，每个通道数据轮流输出，那就需要一个计数器实现把每个通道的数据分离，即将 108MHz 时钟数据分成 4 个 27MHz 时钟数据。由于是 4 路视频，需要产生一个模长为 4 的计数器，根据计数器的数据把数据分配到 4 个视频通道上。详细内容请参考工程代码。
7、设计思路与框架
设计思路与框架如下：
图像输入：
4路PAL摄像头；
4路视频通道分离：
将4路复合视频分离出4路独立的视频通路；
BT656解码：
解码BT656，恢复出行、场、de、数据，BT656输出的是YUV422，这里直接提取数据输出YUV444；
颜色空间转换：
YUV444转RGB888，很简单，不多说；
图像缓存去隔行：
BT656分辨率是 720x576，写入DDR前，现将一行像素缩小至320；
在前面的教程中分析过隔行与逐行的区别，由于一行数据需要 2 次写入 DDR 才能写完，因此需要一个计数器，这样写入了 1 行数据，留出的空间是 2 行的空间，为另一场数据写入流出了空间，在留出的空间中写入数据，从而组成一帧完整的数据。详细内容请参考工程代码。
从DDR读出数据，然后将场方向缩小至280，这样视频从输入的720x576变为了320x240，刚好在640x480的屏幕上能放下4路图像；
图像输出：
输出HDMI视频，很简单，不多说。
8、vivado工程详解
开发板：Xilinx Artix7-100T
开发环境：vivado2019.1；
输入：4路PAL摄像头；
输出：HDMI，640x480；
工程代码架构如下：
顶层源码如下：
//
// Module Name : Video_TW2867.v
// Project Name : Video_TW2867
// Target Devices: XC7A100T-2FGG484
// Tool Versions : vivado2019.1
// Description ：
// Dependencies :
// Revision ：1.0 - File Created
// Additional Comments:
//
`timescale 1ns / 1ps
`include "system_parameter.h"
module Video_TW2867 (
//************************clock port**********************//
input i_clk //25MHz
//************************DDR ports*************************//
,inout [31:0] io_ddr3_dq
,inout [3:0] io_ddr3_dqs_n
,inout [3:0] io_ddr3_dqs_p
,output [13:0] o_ddr3_addr
,output [2:0] o_ddr3_ba
,output o_ddr3_ras_n
,output o_ddr3_cas_n
,output o_ddr3_we_n
,output o_ddr3_reset_n
,output o_ddr3_ck_p
,output o_ddr3_ck_n
,output o_ddr3_cke
,output o_ddr3_cs_n
,output [3:0] o_ddr3_dm
,output o_ddr3_odt
//************************TW2867 ports*************************//
,output o_TW2867_i2c_scl
,inout io_TW2867_i2c_sda
,output o_TW2867_rst_n
,input i_video_clk_108m
,input i_video_clk_27m
,input [7:0] i_video_data
//************************HDMI ports***************************//
,output o_tmds_clk_p
,output o_tmds_clk_n
,output [2:0] o_tmds_data_p
,output [2:0] o_tmds_data_n
,output o_hdmi_en
);
//signal for clock and reset
wire w_clk_25MHz ;
wire w_clk_125MHz ;
wire w_clk_100MHz ;
wire w_clk_200MHz ;
wire w_clk_200MHz_loeked ;
wire w_sys_rst_n ;
wire w_sys_clk ;
//signal for TW2867
wire w_tw2867_init_done ;
wire w_ID_error ;
reg [9:0] r_TW2867_init_cnt ;
reg r_TW2867_init_en ;
//video CH1 data
wire w_ch1_axis_tvalid ;
wire w_ch1_axis_tready ;
wire [31: 0] w_ch1_axis_tdata ;
wire [3 : 0] w_ch1_axis_tkeep ;
wire w_ch1_axis_tlast ;
wire [3 : 0] w_ch1_axis_tuser ;
//video CH2 data
wire w_ch2_axis_tvalid ;
wire w_ch2_axis_tready ;
wire [31: 0] w_ch2_axis_tdata ;
wire [3 : 0] w_ch2_axis_tkeep ;
wire w_ch2_axis_tlast ;
wire [3 : 0] w_ch2_axis_tuser ;
//video CH3 data
wire w_ch3_axis_tvalid ;
wire w_ch3_axis_tready ;
wire [31: 0] w_ch3_axis_tdata ;
wire [3 : 0] w_ch3_axis_tkeep ;
wire w_ch3_axis_tlast ;
wire [3 : 0] w_ch3_axis_tuser ;
//video CH4 data
wire w_ch4_axis_tvalid ;
wire w_ch4_axis_tready ;
wire [31: 0] w_ch4_axis_tdata ;
wire [3 : 0] w_ch4_axis_tkeep ;
wire w_ch4_axis_tlast ;
wire [3 : 0] w_ch4_axis_tuser ;
//signal for Write DDR
wire [31 : 0] w_DDR_wr_dma_baseaddr ;
wire [15 : 0] w_DDR_wr_dma_vsize ;
wire [15 : 0] w_DDR_wr_dma_hsize ;
wire [15 : 0] w_DDR_wr_dma_stridesize ;
wire w_DDR_wr_dma_start ;
wire w_DDR_wr_dma_pause ;
wire w_DDR_wr_dma_force_stop ;
wire w_DDR_wr_dma_busy ;
wire w_DDR_wr_dma_done ;
wire [1 : 0] w_DDR_wr_dma_inter_err ;
wire w_DDR_wr_axi_noack_err ;
wire [3 : 0] w_DDR_wr_dma_parameter_err;
wire w_DDR_wr_clk ;
wire w_DDR_wr_en ;
wire [31:0] w_DDR_wr_din ;
wire w_DDR_wr_full ;
wire w_DDR_wr_almost_full ;
wire [10:0] w_DDR_wr_wr_data_count ;
//signal for DDR
wire w_ddr_init_done ;
//signal for read image from ddr
wire w_rd_vsync ;
wire w_rd_hsync ;
wire w_rd_active ;
wire [31:0] w_image_data ;
wire [15:0] w_DDR_rd_dma_hsize ;
wire [15:0] w_DDR_rd_dma_vsize ;
wire [15:0] w_DDR_rd_dma_stridesize ;
wire w_DDR_rd_dma_start ;
wire [31:0] w_DDR_rd_dma_base_addr ;
wire w_DDR_rd_dma_busy ;
wire w_DDR_rd_dma_done ;
wire [1:0] w_ch1_frame_cnt ;
wire [1:0] w_ch2_frame_cnt ;
wire [1:0] w_ch3_frame_cnt ;
wire [1:0] w_ch4_frame_cnt ;
wire w_frame_start ;
//signal for HDMI display
wire [23:0] w_HDMI_data ;
//*****************************************************************************//
//part: Clock and Reset
//*****************************************************************************//
Clock_Unit_v1_0 helai_Clock_Unit (
.i_clk (i_clk )//25MHz外部时钟
,.o_clk_25MHz (w_clk_25MHz )//for VGA
,.o_clk_125MHz (w_clk_125MHz )
,.o_clk_100MHz ( )
,.o_clk_200MHz (w_clk_200MHz )//for DDR
,.o_clk_200MHz_loeked(w_clk_200MHz_loeked)//for DDR
);
//*****************************************************************************//
//part: TW2867 初始化
//*****************************************************************************//
//控制启动TW2867的初始化启动时间，等复位稳定后即可启动
always @ (posedge w_sys_clk ) begin
if(w_sys_rst_n == 1'b0) r_TW2867_init_cnt <= 10'd0;
else if(r_TW2867_init_cnt == 10'd1000) r_TW2867_init_cnt <= r_TW2867_init_cnt;
else r_TW2867_init_cnt <= r_TW2867_init_cnt + 1'b1;
end
always @ (posedge w_sys_clk ) begin
if(r_TW2867_init_cnt == 16'd800) r_TW2867_init_en <= 1'b1 ;
else r_TW2867_init_en <= 1'b0 ;
end
TW2867_Init_Top_v1_0 #(
.P_SYS_CLK (100_000_000 )
,.P_I2C_CLK (200_000 )//200KHz
,.P_ID_WR_ADDR (8'h50 )
,.P_ID_RD_ADDR (8'h51 )
,.P_SIMULATION (1'b0 )
)helai_TW2867_Init(
.i_sys_clk (w_sys_clk )
,.i_reset_n (w_sys_rst_n )
,.i_init_en (r_TW2867_init_en )
,.o_i2c_sclk (o_TW2867_i2c_scl )
,.io_i2c_sdat (io_TW2867_i2c_sda )
,.o_tw2867_rst_n (o_TW2867_rst_n )
,.o_ch_status_valid( )//通道状态数据有效
,.o_ch_number ( )//通道号
,.o_ch_status ( )//通道状态数据
,.o_init_done (w_tw2867_init_done)
,.o_ID_error (w_ID_error )
,.o_bir_en ( )
);
//*****************************************************************************//
//part: TW2867 视频解码、采集
//*****************************************************************************//
TW2867_Decode_v1_0 helai_TW2867_Decode (
.i_clk_108M (i_video_clk_108m )//w_video_clk_108MHz
,.i_clk_27M (i_video_clk_27m )//w_video_clk_27MHz
,.i_rst_n (w_tw2867_init_done)//w_sys_rst_n
,.i_mux_data (i_video_data )
//------------------video CH1------------------
,.i_ch1_s_aresetn (w_sys_rst_n )
,.i_ch1_m_aclk (w_sys_clk )
,.o_ch1_m_axis_tvalid(w_ch1_axis_tvalid )
,.i_ch1_m_axis_tready(w_ch1_axis_tready )
,.o_ch1_m_axis_tdata (w_ch1_axis_tdata )
,.o_ch1_m_axis_tkeep (w_ch1_axis_tkeep )
,.o_ch1_m_axis_tlast (w_ch1_axis_tlast )
,.o_ch1_m_axis_tuser (w_ch1_axis_tuser )
//------------------video CH2------------------
,.i_ch2_s_aresetn (w_sys_rst_n )
,.i_ch2_m_aclk (w_sys_clk )
,.o_ch2_m_axis_tvalid(w_ch2_axis_tvalid )
,.i_ch2_m_axis_tready(w_ch2_axis_tready )
,.o_ch2_m_axis_tdata (w_ch2_axis_tdata )
,.o_ch2_m_axis_tkeep (w_ch2_axis_tkeep )
,.o_ch2_m_axis_tlast (w_ch2_axis_tlast )
,.o_ch2_m_axis_tuser (w_ch2_axis_tuser )
//------------------video CH3------------------
,.i_ch3_s_aresetn (w_sys_rst_n )
,.i_ch3_m_aclk (w_sys_clk )
,.o_ch3_m_axis_tvalid(w_ch3_axis_tvalid )
,.i_ch3_m_axis_tready(w_ch3_axis_tready )
,.o_ch3_m_axis_tdata (w_ch3_axis_tdata )
,.o_ch3_m_axis_tkeep (w_ch3_axis_tkeep )
,.o_ch3_m_axis_tlast (w_ch3_axis_tlast )
,.o_ch3_m_axis_tuser (w_ch3_axis_tuser )
//------------------video CH4------------------
,.i_ch4_s_aresetn (w_sys_rst_n )
,.i_ch4_m_aclk (w_sys_clk )
,.o_ch4_m_axis_tvalid(w_ch4_axis_tvalid )
,.i_ch4_m_axis_tready(w_ch4_axis_tready )
,.o_ch4_m_axis_tdata (w_ch4_axis_tdata )
,.o_ch4_m_axis_tkeep (w_ch4_axis_tkeep )
,.o_ch4_m_axis_tlast (w_ch4_axis_tlast )
,.o_ch4_m_axis_tuser (w_ch4_axis_tuser )
);
//*******************************************************************************
//part: DDR
//*******************************************************************************
WR_Frame_Buffer_Ctl_v1_0 helai_WR_FBC(
.i_axi_rst_n (w_sys_rst_n )
,.i_axi_clk (w_sys_clk )
//--------------CH1 AXIS Port ----------------------/
,.i_ch1_s_axis_tvalid (w_ch1_axis_tvalid )
,.o_ch1_s_axis_tready (w_ch1_axis_tready )
,.i_ch1_s_axis_tdata (w_ch1_axis_tdata )
,.i_ch1_s_axis_tkeep (w_ch1_axis_tkeep )
,.i_ch1_s_axis_tlast (w_ch1_axis_tlast )
,.i_ch1_s_axis_tuser (w_ch1_axis_tuser )
//--------------CH2 AXIS Port ----------------------/
,.i_ch2_s_axis_tvalid (w_ch2_axis_tvalid )
,.o_ch2_s_axis_tready (w_ch2_axis_tready )
,.i_ch2_s_axis_tdata (w_ch2_axis_tdata )
,.i_ch2_s_axis_tkeep (w_ch2_axis_tkeep )
,.i_ch2_s_axis_tlast (w_ch2_axis_tlast )
,.i_ch2_s_axis_tuser (w_ch2_axis_tuser )
//--------------CH3 AXIS Port ----------------------/
,.i_ch3_s_axis_tvalid (w_ch3_axis_tvalid )
,.o_ch3_s_axis_tready (w_ch3_axis_tready )
,.i_ch3_s_axis_tdata (w_ch3_axis_tdata )
,.i_ch3_s_axis_tkeep (w_ch3_axis_tkeep )
,.i_ch3_s_axis_tlast (w_ch3_axis_tlast )
,.i_ch3_s_axis_tuser (w_ch3_axis_tuser )
//--------------CH4 AXIS Port ----------------------//
,.i_ch4_s_axis_tvalid (w_ch4_axis_tvalid )
,.o_ch4_s_axis_tready (w_ch4_axis_tready )
,.i_ch4_s_axis_tdata (w_ch4_axis_tdata )
,.i_ch4_s_axis_tkeep (w_ch4_axis_tkeep )
,.i_ch4_s_axis_tlast (w_ch4_axis_tlast )
,.i_ch4_s_axis_tuser (w_ch4_axis_tuser )
//--------------Write DDR port --------------------//
,.o_wr_dma_baseaddr (w_DDR_wr_dma_baseaddr )
,.o_wr_dma_vsize (w_DDR_wr_dma_vsize )
,.o_wr_dma_hsize (w_DDR_wr_dma_hsize )
,.o_wr_dma_stridesize (w_DDR_wr_dma_stridesize )
,.o_wr_dma_start (w_DDR_wr_dma_start )
,.o_wr_dma_pause (w_DDR_wr_dma_pause )
,.o_wr_dma_force_stop (w_DDR_wr_dma_force_stop )
,.i_wr_dma_busy (w_DDR_wr_dma_busy )
,.i_wr_dma_done (w_DDR_wr_dma_done )
,.i_wr_dma_inter_err (w_DDR_wr_dma_inter_err )
,.i_wr_axi_noack_err (w_DDR_wr_axi_noack_err )
,.i_wr_dma_parameter_err(w_DDR_wr_dma_parameter_err)
,.o_wr_en (w_DDR_wr_en )
,.o_wr_din (w_DDR_wr_din )
,.i_wr_full (w_DDR_wr_full )
,.i_wr_almost_full (w_DDR_wr_almost_full )
,.i_wr_wr_data_count (w_DDR_wr_wr_data_count )
,.o_ch1_frame_cnt (w_ch1_frame_cnt )
,.o_ch2_frame_cnt (w_ch2_frame_cnt )
,.o_ch3_frame_cnt (w_ch3_frame_cnt )
,.o_ch4_frame_cnt (w_ch4_frame_cnt )
);
DDR_Top_v1_0 helai_DDR_Top(
//globle signal
.i_rst (~w_clk_200MHz_loeked )
,.i_ddr_clk_i (w_clk_200MHz )
,.o_sys_clk (w_sys_clk )//目前是100MHz
,.o_sys_rst ( )
// DDR port
,.ddr3_dq (io_ddr3_dq )
,.ddr3_dqs_n (io_ddr3_dqs_n )
,.ddr3_dqs_p (io_ddr3_dqs_p )
,.ddr3_addr (o_ddr3_addr )
,.ddr3_ba (o_ddr3_ba )
,.ddr3_ras_n (o_ddr3_ras_n )
,.ddr3_cas_n (o_ddr3_cas_n )
,.ddr3_we_n (o_ddr3_we_n )
,.ddr3_reset_n (o_ddr3_reset_n )
,.ddr3_ck_p (o_ddr3_ck_p )
,.ddr3_ck_n (o_ddr3_ck_n )
,.ddr3_cke (o_ddr3_cke )
,.ddr3_cs_n (o_ddr3_cs_n )
,.ddr3_dm (o_ddr3_dm )
,.ddr3_odt (o_ddr3_odt )
,.init_calib_complete (w_ddr_init_done )
// Read port
,.i_rd_dma_start (w_DDR_rd_dma_start )
,.i_rd_dma_base_addr (w_DDR_rd_dma_base_addr )
,.o_rd_dma_busy (w_DDR_rd_dma_busy )
,.o_rd_dma_done (w_DDR_rd_dma_done )
,.i_rd_dma_hsize (w_DDR_rd_dma_hsize )
,.i_rd_dma_vsize (w_DDR_rd_dma_vsize )
,.i_rd_dma_stridesize (w_DDR_rd_dma_stridesize )
,.i_rd_frame_start (w_frame_start )
,.i_rd_clk (w_clk_25MHz )
,.i_rd_en (w_rd_active )
,.o_rd_data_out (w_image_data )
,.o_rd_data_valid ( )
,.o_rd_empty ( )
,.o_rd_almost_empty ( )
,.o_rd_rd_data_count ( )
,.o_rd_fifo_wcount ( )
//Write port
,.i_wr_dma_baseaddr (w_DDR_wr_dma_baseaddr )
,.i_wr_dma_vsize (w_DDR_wr_dma_vsize )
,.i_wr_dma_hsize (w_DDR_wr_dma_hsize )
,.i_wr_dma_stridesize (w_DDR_wr_dma_stridesize )
,.i_wr_dma_start (w_DDR_wr_dma_start )
,.i_wr_dma_pause (w_DDR_wr_dma_pause )
,.i_wr_dma_force_stop (w_DDR_wr_dma_force_stop )
,.o_wr_dma_busy (w_DDR_wr_dma_busy )
,.o_wr_dma_done (w_DDR_wr_dma_done )
,.o_wr_dma_inter_err (w_DDR_wr_dma_inter_err )
,.o_wr_axi_noack_err (w_DDR_wr_axi_noack_err )
,.o_wr_dma_parameter_err(w_DDR_wr_dma_parameter_err)
,.i_wr_clk (w_sys_clk )
,.i_wr_en (w_DDR_wr_en )
,.i_wr_din (w_DDR_wr_din )
,.o_wr_full (w_DDR_wr_full )
,.o_wr_almost_full (w_DDR_wr_almost_full )
,.o_wr_wr_data_count (w_DDR_wr_wr_data_count )
);
assign w_sys_rst_n = w_ddr_init_done ; //DDR 初始化完成后，系统其它部分再开始工作
//*******************************************************************************/
//part: 读DDR
// ******************************************************************************/
//从DDR中读取图像
Image_Output_IF_Timing_v2_2 #(
.P_H_FRONT_PORCH (`P_VGA_H_FRONT )
,.P_H_SYNC_PULSE (`P_VGA_H_SYNC )
,.P_H_BACK_PORCH (`P_VGA_H_BACK )
,.P_H_ACT_SIZE (`P_VGA_H_ACTIVE )
,.P_V_FRONT_PORCH (`P_VGA_V_FRONT )
,.P_V_SYNC_PULSE (`P_VGA_V_SYNC )
,.P_V_BACK_PORCH (`P_VGA_V_BACK )
,.P_V_ACT_SIZE (`P_VGA_V_ACTIVE )
,.P_FIFO_RCW (12 )
) helai_read_Image(
.i_clk (w_clk_25MHz )//w_sys_clk
,.i_resetn (w_clk_200MHz_loeked )
,.i_timing_en (w_clk_200MHz_loeked )
,.o_frame_start (w_frame_start )
,.o_frame_done ( )
,.o_vsync (w_rd_vsync )
,.o_hsync (w_rd_hsync )
,.o_active (w_rd_active )
,.o_fvld ( )
,.o_sol ( )
,.i_axi_clk (w_sys_clk )
,.i_axi_rst_n (w_sys_rst_n )
,.o_dma_start (w_DDR_rd_dma_start )
,.o_dma_base_addr (w_DDR_rd_dma_base_addr )
,.o_dma_hsize (w_DDR_rd_dma_hsize )
,.o_dma_vsize (w_DDR_rd_dma_vsize )
,.o_dma_stridesize(w_DDR_rd_dma_stridesize)
,.i_rd_dma_busy (w_DDR_rd_dma_busy )
,.i_rd_dma_done (w_DDR_rd_dma_done )
,.i_ch1_frame_cnt (w_ch1_frame_cnt )
,.i_ch2_frame_cnt (w_ch2_frame_cnt )
,.i_ch3_frame_cnt (w_ch3_frame_cnt )
,.i_ch4_frame_cnt (w_ch4_frame_cnt )
);
//*******************************************************************************/
//part: HDMI display
// ******************************************************************************/
rgb2dvi #(
.kGenerateSerialClk(1'b0)
,.kClkRange (1 )
,.kRstActiveHigh (1'b1)
)helai_HDMI(
// DVI 1.0 TMDS video interface
.TMDS_Clk_p (o_tmds_clk_p )
,.TMDS_Clk_n (o_tmds_clk_n )
,.TMDS_Data_p(o_tmds_data_p)
,.TMDS_Data_n(o_tmds_data_n)
//Auxiliary signals
,.aRst (1'b0 )
,.aRst_n (1'b1 )
// Video in
,.vid_pData (w_HDMI_data )//RBG {8'd255,8'd0,8'd0}
,.vid_pVDE (w_rd_active )
,.vid_pHSync(w_rd_hsync )
,.vid_pVSync(w_rd_vsync )
,.PixelClk (w_clk_25MHz )
,.SerialClk (w_clk_125MHz )// 5x PixelClk
);
//assign w_HDMI_data = {w_image_data[23:16],w_image_data[7:0],w_image_data[15:8]};//RBG888输出模式
assign w_HDMI_data = {w_image_data[23:19],w_image_data[21:19], //上位机显示的图像是由RGB565转换成的RGB888，此处为了做一样的颜色补偿，
w_image_data[7:3] ,w_image_data[5:3] , //采用了这种输出显示的方式
w_image_data[15:10],w_image_data[11:10]};
assign o_hdmi_en = 1'b1 ;
endmodule
资源消耗和功耗预估如下：
9、上板调试验证
由于某些保密因素，暂无法展示输出，请见谅。。。
10、福利：工程代码的获取
福利：工程代码的获取
代码太大，无法邮箱发送，以某度网盘链接方式发送，
资料获取方式：私，或者文章末尾的V名片。
网盘资料如下：
