自研基于Xilinx PCIe的高性能多路视频采集与显示控制器

1 概述

视频采集与显示子系统可以实时采集多路视频信号，并存储到视频采集队列中，借助高效的硬实时视频帧出入队列管理和PCIe C2H DMA引擎，将采集到的视频帧实时传递到上位机采集缓冲区。在超带宽视频采集情况下，支持采集丢帧操作，后续视频可以正常采集。

视频采集与显示子系统使用高效的PCIe H2C DMA引擎读取上位机显示缓冲区的视频帧，存储到视频显示队列中，并且可以借助外部输入的硬件显示定时脉冲实时访问视频显示队列，按照显示定时脉冲输出视频帧。在外部显示定时模式和超带宽显示情况下，支持显示复制帧操作，后续视频可以正常显示。

对于多路视频采集与显示子系统，在上位机可以使用标准的Linux V4L2视频驱动，实现多路视频信号的采集和显示工作。

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2 子系统结构

3 功能特性

1. 支持多种视频接口：SDI、Display Port(DP)、HDMI、DVI、VGA和Camera Link

2. 支持DDR3-64bit-1600MHz和DDR4-72bit-2400MHz内存接口

3. 支持PCIe链路速率：PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0和PCIe 4.0

4. 支持PCIe链路宽度：PCIe x1、PCIe x2、PCIe x4、PCIe x8和PCIe x16

5. 支持Xilinx器件：7 Series，Ultrascale Series，Ultrascale+ Series

6. 支持多种PCIe驱动：Linux V4L2、Windows WDF和Linux

7. 8个独立的视频采集接口、视频采集队列、PCIe C2H(host-to-card) DMA引擎

8. 8个独立的视频显示接口、视频显示队列、PCIe H2C(card-to-host) DMA引擎

9. 支持全双工8个独立的视频采集和8个独立的视频显示

10. 8个视频采集队列参数（队列元素的地址、个数、大小）软件可配置

11. 8个视频显示队列参数（队列元素的地址、个数、大小）软件可配置

12. 支持超带宽视频采集和超带宽视频显示

13. 支持MSI中断，16个DMA中断和16个User中断

4 性能指标

1. PCIe 3.0 x16配置下，支持8路4K(3840x2160p)@60Hz的采集与显示

2. PCIe 3.0 x8配置下，支持4路4K(3840x2160p)@60Hz的采集与显示

3. PCIe 3.0 x8配置下，支持8路4K(3840x2160p)@30Hz的采集与显示

4. PCIe 2.0 x8配置下，支持8路FHD(1920x1080p)@60Hz的采集与显示

5. PCIe 2.0 x4配置下，支持8路FHD(1920x1080p)@30Hz的采集与显示

5 用户接口

1. 8路AXI4-Stream或FIFO视频采集接口

2. 8路AXI4-Stream或FIFO视频显示接口

3. 外部显示定时脉冲输入

4. User中断输入

5. 视频采集与显示复位输出

6. 视频采集与显示配置输出

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

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