基于Camera Link和PCIe DMA的多通道视频采集和显示系统

基于Camera Link和PCIe DMA的多通道视频采集和显示系统
在主机端PCIe驱动的控制和调度下，视频采集与显示系统可以同时完成对多个Camera Link接口视频采集以及Camera Link接口视频回放驱动工作，既可采用行缓存机制（无需帧缓存，无需DDR），也可采用帧缓存机制（使用DDR），使用PCIe接口和主机进行数据的传输，设备端内嵌多通道DMA引擎完成多个DA数据的H2C（Host to Card）和AD数据的C2H（Card to Host）传输，支持MSI中断机制，完全释放主机/CPU/GPU采集&回放的密集任务量，特别适用于高速视频采集和显示的应用。

内核特性：

1. 多种PCIe驱动：
   a) Xilinx XDMA驱动，Windows和Linux版本
   b) 自研驱动，Windows和Linux版本
2. 每个通道的采集和回放DMA地址队列深度大于32
3. 多通道DMA引擎，支持连续式DMA（CDMA）和链式DMA（SGDMA）
4. 支持MSI中断机制，传统的寄存器读写
5. 支持H2C（Host to Card）和C2H（Card to Host）的全双工数据传输
6. 支持Camera Link接口的相机和显示器
7. 支持DDR3-1600和DDR4-2400接口的内存颗粒或内存条
8. 自适应PCIe链路速率：PCIe 1.0，PCIe 2.0，PCIe 3.0和PCIe 4.0
9. 自适应PCIe链路宽度：PCIe x1，PCIe x2，PCIe x4，PCIe x8，PCIe x16
10. 支持Xilinx器件：Spartan-6，Virtex-5，Virtex-6，Artix-7，Kintex-7，Virtex-7，Ultrascale，Ultrascale+

对外接口：

1. PCIe接口
2. DDR3/DDR4接口
3. Camera Link接口

性能指标：

1. PCIe 2.0 x4：DMA Read(C2H)速率大于1750MB/s，DMA Write(H2C)速率大于1710MB/s
2. PCIe 2.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于3490MB/s，DMA Write(H2C)速率大于3400MB/s
3. PCIe 3.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于6850MB/s，DMA Write(H2C)速率大于6800MB/s
4. PCIe 3.0 x16：DMA Read(C2H)速率大于13300MB/s，DMA Write(H2C)速率大于13800MB/s
5. 64bit DDR3-1600，72bit DDR3-1600，64bit DDR4-2400，72bit DDR4-2400
6. Camera Link：base，medium，full

资源使用：
1通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：9343，FFs：14043，BRAM：10，PCIe：1

1通道CDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：11265，FFs：19089，BRAM：48，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：14803，FFs：20712，BRAM：75，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：19055，FFs：27529，BRAM：94，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：20235，FFs：29327，BRAM：55，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XC7K325为例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：26432，FFs：38087，BRAM：55，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：18747，FFs：36805，BRAM：78，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XCKU060为例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：25886，FFs：51406，BRAM：78，PCIe：1

8通道CDMA资源使用（XCVU9P为例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：34531，FFs：75161，BRAM：150，PCIe：1

8通道SGDMA资源使用（XCVU9P为例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：46256，FFs：101538，BRAM：150，PCIe：1

可交付资料：

1. 详细的用户手册
2. Design File：Post-synthesis EDIF netlist or RTL Source
3. Timing and layout constraints，Test or Design Example Project
4. 技术支持：邮件，电话，现场，培训服务

联系方式：
Email：[email protected]

视频采集与显示系统结构框图

系统结构描述：
Camera Link RX模块负责从相机采集视频，以AXIS接口输出到S2MM模块
S2MM模块负责把采集到的视频写入预设的DDR4缓存区。
SGDMA模块负责把DDR4缓冲区的数据搬移到用户的采集缓冲区，或把用户回放缓冲区的数据搬移到DDR4缓冲区。
MM2S模块负责读取预设的DDR4缓存区的数据显示输出。
Camera Link TX模块接收MM2S输出的数据，显示到显示器。
Register Files模块用来配置以及控制S2MM和M2SS模块，并且返回这些模块的状态。
S2MM和M2SS的中断请求发送到Interrupt模块，发出MSI中断。
DDR4控制器完成对4GB-DDR4的读写访问，支持2400MHz主频，72-bit接口宽度，ECC
PCIe Gen3 Integrated Endpoint Block实现PCIe协议规范，支持Gen 3，8-lane endpoint配置
PCIe驱动采用WDF框架来开发，支持win7/win10操作系统，或者Linux操作系统。用户应用程序访问采集缓冲区可以获得采集数据，或者把回放数据传输到回放缓冲区进行回放。