网站建设公司专业网站开发需求,wordpress个人网线,wordpress图片命名,up网络推广公司目录 1、前言免责声明 2、相关方案推荐本博主所有FPGA工程项目--汇总目录本博已有的 SDI 编解码方案本方案的SDI接收发送本方案的SDI接收图像缩放应用本方案的SDI接收纯verilog图像缩放纯verilog多路视频拼接应用本方案的SDI接收OSD动态字符叠加输出应用本方案的SDI接收HLS… 目录 1、前言免责声明 2、相关方案推荐本博主所有FPGA工程项目--汇总目录本博已有的 SDI 编解码方案本方案的SDI接收发送本方案的SDI接收图像缩放应用本方案的SDI接收纯verilog图像缩放纯verilog多路视频拼接应用本方案的SDI接收OSD动态字符叠加输出应用本方案的SDI接收HLS多路视频融合叠加应用本方案的SDI接收GTX 8b/10b编解码SFP光口传输FPGA的SDI视频编解码项目培训 3、详细设计方案设计原理框图视频源选择动态彩条SDI 相机GS2971GS2972架构BT1120转RGBHLS图像缩放详解Video Mixer多路视频拼接VDMA图像缓存RGB转BT1120SDI转HDMI盒子工程源码架构 4、工程源码15详解--SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 2路视频拼接5、工程源码16详解--SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 4路视频拼接6、工程源码17详解--SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 8路视频拼接7、工程源码18详解--SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 16路视频拼接8、工程移植说明vivado版本不一致处理FPGA型号不一致处理其他注意事项 9、上板调试验证准备工作工程15--2路视频缩放拼接输出--视频演示工程16--4路视频缩放拼接输出--视频演示工程17--8路视频缩放拼接输出--视频演示工程18--16路视频缩放拼接输出--视频演示 10、福利工程代码的获取 FPGA高端项目FPGA基于GS2971GS2972架构的SDI视频收发HLS图像缩放多路视频拼接提供4套工程源码和技术支持 1、前言
目前FPGA实现SDI视频编解码有两种方案一是使用专用编解码芯片比如典型的接收器GS2971发送器GS2972优点是简单比如GS2971接收器直接将SDI解码为并行的YCrCb422GS2972发送器直接将并行的YCrCb422编码为SDI视频缺点是成本较高可以百度一下GS2971和GS2972的价格另一种方案是使用FPGA逻辑资源部实现SDI编解码利用Xilinx系列FPGA的GTP/GTX资源实现解串利用Xilinx系列FPGA的SMPTE SDI资源实现SDI编解码优点是合理利用了FPGA资源GTP/GTX资源不用白不用缺点是操作难度大一些对FPGA开发者的技术水平要求较高。有意思的是这两种方案在本博这里都有对应的解决方案包括硬件的FPGA开发板、工程源码等等。
本设计基于Xilinx的Zynq7100-xc7z100ffg900-2中端FPGA开发板使用GS2971GS2972架构的SDI视频收发HLS图像缩放多路视频拼接视频源有两种分别对应开发者手里有没有SDI相机的情况一种是使用HD-SDI相机也可以使用SD-SDI或者3G-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的如果你的手里没有SDI相机或者没有SDI相机输入接口则可使用FPGA内部生成的动态彩条模拟SDI相机视频视频源的选择通过代码顶层的define宏定义进行选择默认使用SDI相机作为视频源同轴的SDI视频通过同轴线连接到GS2971转接板GS2971解码芯片将同轴的串行的SDI视频解码为并行的BT1120格式视频至此SDI视频解码操作已经完成可以进行常规的图像处理操作了本设计的目的是做HLS图像缩放HLS多路视频拼接后输出解码的SDI视频针对目前市面上的主流项目需求本博设计了HDMI输出方式需要进行BT1120视频转RGBHLS图像缩放HLS多路视频拼接图像缓存操作本设计使用BT1120转RGB模块实现视频格式转换图像缩放采用HLS实现的图像缩放架构实现SDI的图像缩放操作将原始的1920x1080分辨率的SDI视频缩小为960x540当然读者也可以缩放为其他分辨率多路视频拼接方案使用Xilinx官方的Video Mixer IP核方案该IP最多支持16路视频拼接图像缓存使用Xilinx官方的VDMA架构该架构简单灵活输入接口为AXIS视频流缓存介质为PS端DDR3图像从DDR3读出后进入纯verilog代码实现RGB转BT1120视频模块实现视频格式转换最后BT1120视频经过GS2972编码芯片被编码为同轴的串行的SDI视频输出并经过SDI转HDMI盒子输出到显示器本博客提供4套工程源码具体如下 现对上述4套工程源码做如下解释方便读者理解 工程源码15 输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS2971解码BT1120转RGBHLS图像缩放Video Mixer 2路视频拼接VDMA图像缓存GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出图像缩放方案采用HLS方案从1920x1080缩放为960x1080然后将缩放后的视频复制为2份以模拟2路视频再将这2路视频进行视频拼接视频拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案最后在HDMII 1920x1080的输出分辨率下叠加2路拼接视频即2分屏显示
工程源码16 输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS2971解码BT1120转RGBHLS图像缩放Video Mixer 4路视频拼接VDMA图像缓存GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出图像缩放方案采用HLS方案从1920x1080缩放为960x540然后将缩放后的视频复制为4份以模拟4路视频再将这4路视频进行视频拼接视频拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案最后在HDMII 1920x1080的输出分辨率下叠加4路拼接视频即4分屏显示
工程源码17 输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS2971解码BT1120转RGBHLS图像缩放Video Mixer 8路视频拼接VDMA图像缓存GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出图像缩放方案采用HLS方案从1920x1080缩放为480x540然后将缩放后的视频复制为8份以模拟8路视频再将这8路视频进行视频拼接视频拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案最后在HDMII 1920x1080的输出分辨率下叠加8路拼接视频即8分屏显示
工程源码18 输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS2971解码BT1120转RGBHLS图像缩放Video Mixer 16路视频拼接VDMA图像缓存GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出图像缩放方案采用HLS方案从1920x1080缩放为240x540然后将缩放后的视频复制为16份以模拟16路视频再将这16路视频进行视频拼接视频拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案最后在HDMII 1920x1080的输出分辨率下叠加16路拼接视频即16分屏显示
本文详细描述了Xilinx的Zynq7100-xc7z100ffg900-2 FPGA开发板使用GS2971GS2972架构的SDI视频收发HLS图像缩放Video Mixer多路视频拼接转HDMI输出工程代码编译通过后上板调试验证可直接项目移植适用于在校学生做毕业设计、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
免责声明
本工程及其源码即有自己写的一部分也有网络公开渠道获取的一部分(包括CSDN、Xilinx官网、Altera官网等等)若大佬们觉得有所冒犯请私信批评教育基于此本工程及其源码仅限于读者或粉丝个人学习和研究禁止用于商业用途若由于读者或粉丝自身原因用于商业用途所导致的法律问题与本博客及博主无关请谨慎使用。。。
2、相关方案推荐
本博主所有FPGA工程项目–汇总目录
其实一直有朋友反馈说我的博客文章太多了乱花渐欲迷人自己看得一头雾水不方便快速定位找到自己想要的项目所以写了一篇汇总目录的博文并置顶列出我目前已有的所有项目并给出总目录每个项目的文章链接当然本博文实时更新。。。博客链接如下 点击直接前往
本博已有的 SDI 编解码方案
我的博客主页开设有SDI视频专栏里面全是FPGA编解码SDI的工程源码及博客介绍既有基于GS2971/GS2972的SDI编解码也有基于GTP/GTX资源的SDI编解码既有HD-SDI、3G-SDI也有6G-SDI、12G-SDI等专栏地址链接 点击直接前往
本方案的SDI接收发送
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行图像缓存操作图像缓存方案包括FDMA方案和VDMA方案缓存介质包括PL端DDR3、PS端DDR3最后用GS2971发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供3套工程源码3套工程源码详情请参考“1、前言”中的截图上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
本方案的SDI接收图像缩放应用
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行图像缩放操作图像缩放方案包括纯verilog图像缩放方案和HLS图像缩放方案再进行图像缓存操作图像缓存方案包括FDMA方案和VDMA方案缓存介质包括PL端DDR3、PS端DDR3最后用GS2971发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供3套工程源码3套工程源码详情请参考“1、前言”中的截图上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
本方案的SDI接收纯verilog图像缩放纯verilog多路视频拼接应用
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行图像缩放操作图像缩放方案为纯verilog图像缩放再进行多路视频拼接包括2路、4路、8路、16路视频拼接拼接方案为纯verilogFDMA方案视频拼接和图像缓存为一个整体缓存介质包括PL端DDR3、PS端DDR3最后用GS2972编码器发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供8套工程源码8套工程源码详情请参考“1、前言”中的截图上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
本方案的SDI接收OSD动态字符叠加输出应用
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行动态字符叠加方案为HLS动态字符叠加再进行图像缓存操作图像缓存方案为VDMA方案缓存介质包括PS端DDR3最后用GS2972编码器发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供1套工程源码工程源码详情请参考“1、前言”中的截图上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
本方案的SDI接收HLS多路视频融合叠加应用
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行多路视频融合叠加方案为HLS多路视频融合叠加再进行图像缓存操作图像缓存方案为VDMA方案缓存介质包括PS端DDR3最后用GS2972编码器发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供1套工程源码工程源码详情请参考“1、前言”中的截图上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
本方案的SDI接收GTX 8b/10b编解码SFP光口传输
本方案采用GS2971接收SDI视频然后进行8b/10b编解码作8b/10b编解码方案为GTX高速接口方案线速率为5G再通过板载的SFP光口实现数据回环再进行图像缓存操作图像缓存方案为FDMA方案缓存介质包括PL端DDR3、PS端DDR3最后用GS2972编码器发送SDI视频最终以3G-SDI输出提供2套工程源码2套工程源码详情请参考“1、前言”中的截图详细设计方案请参考我专门的博客上述所有工程源码均已上板调试通过详细设计方案请参考我专门的博客博客链接如下 点击直接前往
FPGA的SDI视频编解码项目培训
基于目前市面上FPGA的SDI视频编解码项目培训较少的特点本博专门开设了FPGA的SDI视频编解码高级项目培训班专门培训SDI视频的编解码具体培训计划细节如下 1、我发你上述全套工程源码和对应的工程设计文档网盘链接你保存下载作为培训的核心资料 2、你根据自己的实际情况安装好对应的开发环境然后对着设计文档进行浅层次的学习 3、遇到不懂的随时问我包括代码、职业规划、就业咨询、人生规划、战略规划等等 4、每周末进行一次腾讯会议我会检查你的学习情况和面对面沟通交流 5、你可以移植代码到你自己的FPGA开发板上跑如果你没有板子你根据你自己的需求修改代码后编译工程把bit发我我帮你下载到我的板子上验证或者你可以买我的开发板
3、详细设计方案
设计原理框图
4套工程源码设计原理框图如下该设计采用HLS图像缩放Video Mixer多路视频拼接VDMA图像缓存方案
视频源选择
视频源有两种分别对应开发者手里有没有SDI相机的情况一种是使用HD-SDI相机也可以使用SD-SDI或者3G-SDI相机因为本设计是三种SDI视频自适应的如果你的手里没有SDI相机或者没有SDI相机输入接口则可使用FPGA内部生成的动态彩条模拟SDI相机视频视频源的选择通过代码顶层的define宏定义进行选择默认使用SDI相机作为视频源如下 选择逻辑代码部分如下 选择逻辑如下 当(注释) define COLOR_TEST时输入源视频是SDI相机 当(不注释) define COLOR_TEST时输入源视频是动态彩条
动态彩条
如果你的手里没有SDI相机或者没有SDI相机输入接口则可使用FPGA内部生成的动态彩条模拟SDI相机视频视频源的选择通过代码顶层的define宏定义进行动态彩条可配置为不同分辨率的视频视频的边框宽度动态移动方块的大小移动速度等都可以参数化配置我这里配置为辨率1920x1080动态彩条模块代码位置和顶层接口和例化如下 动态彩条模块的例化请参考工程源码的顶层代码
SDI 相机
我用到的是SDI相机为HD-SDI相机输出分辨率为1920x108030Hz本工程对SDI相机的选择要求范围很宽可以是SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI因为很设计对这三种SDI视频是自动识别并自适应的如果你的手里没有SDI相机也可以去某宝买HDMI转SDI盒子一百多块钱就可以搞定使用笔记本电脑模拟视频源用HDMI线连接HDMI转SDI盒子输出SDI视频做事视频源可以模拟SDI相机
GS2971GS2972架构
本设计采用GS2971解码芯片接收SDIGS2972芯片编码发送SDIGS2971和GS2972不需要软件配置硬件电阻上下拉即可完成配置本设计配置为输出/输入BT1120格式视频当然你在设计电路时也可以配置为输出CEA861格式视频GS2971GS2972硬件架构如下提供PDF格式原理图
BT1120转RGB
BT1120转RGB模块的作用是将SMPTE SD/HD/3G SDI IP核解码输出的BT1120视频转换为RGB888视频它由BT1120转CEA861模块、YUV422转YUV444模块、YUV444转RGB888三个模块组成该方案参考了Xilinx官方的设计BT1120转RGB模块代码架构如下
HLS图像缩放详解
该方案采用HLS方案C代码实现并综合成RTL后封装为IP可在vivado中调用该IP关于这个方案详情请参考我之前的博客博客链接如下 点击直接前往 该IP在vivado中的综合资源占用情况如下 HLS图像缩放需要在SDK中运行驱动和用户程序才能正常工作我在工程中给出了C语言程序具体参考工程源码
Video Mixer多路视频拼接
采用Xilinx官方的Video Mixer IP核实现多路视频拼接Video Mixer最多只能实现16路视频拼接以工程15的2路视频拼接为例Video Mixer的资源消耗截图如下 Video Mixer IP核UI配置界面如下 Video Mixer需要在SDK中运行驱动和用户程序才能正常工作我在工程中给出了C语言程序具体参考工程源码
VDMA图像缓存
图像缓存使用Xilinx官方的VDMA架构实现图像3帧缓存缓存介质为板载的PS端DDR3VDMA图像缓存架构由Video In to AXI4-Stream、VDMA、Zynq软核、Video Timing Controller、AXI4-Stream To Video Out构成详情请参考后面的“工程源码架构小节”VDMAIP核UI配置界面如下 VDMA加需要在SDK中运行驱动和用户程序才能正常工作我在工程中给出了C语言程序具体参考工程源码
RGB转BT1120
在SDI输出方式下需要使用该模块RGB转BT1200模块的作用是将用户侧的RGB视频转换为BT1200视频输出给SMPTE SD/HD/3G SDI IP核RGB转BT1120模块由RGB888转YUV444模块、YUV444转YUV422模块、SDI视频编码模块、数据嵌入模块组成该方案参考了Xilinx官方的设计BT1120转RGB模块代码架构如下
SDI转HDMI盒子
在SDI输出方式下需要使用到SDI转HDMI盒子因为我手里的显示器没有SDI接口只有HDMI接口为了显示SDI视频只能这么做当然如果你的显示器有SDI接口则可直接连接显示我的SDI转HDMI盒子在某宝购买不到100块我用的截图如下
工程源码架构
本博客提供4套工程源码4套代码的vivado Block Design设计具有相似性以工程15的2路视频拼接为例Block Design截图如下其他工程与之类似 以工程15的2路视频拼接为例工程源码架构如下图其工程16、17、18、19与之类似 4套工程源码PL端时钟由Zynq软核提供所以需要运行运行SDK以启动Zynq此外HLS图像缩放、VDMA、Video Mixer等IP核都需要运行软件驱动才能正常工作所以以工程15的2路视频拼接为例SDK软件代码架构如下其他3套工程与之类似
4、工程源码15详解–SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 2路视频拼接
开发板FPGA型号Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2 开发环境Vivado2019.1 输入HD-SDI相机分辨率1920x108030Hz 输出3G-SDI1080P分辨率下的960x540的2路视频拼接2分屏显示 SDI接收方案GS2971解码芯片 SDI发送方案GS2972编码芯片 缩放方案HLS图像缩放方案 输入输出缩放输入1920x1080–输出960x540 视频拼接方案Video Mixer 2路视频拼接 图像缓存方案VDMA方案 图像缓存路径PS端DDR3 工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA实现SDI接收图像缩放2路视频拼接的设计能力以便能够移植和设计自己的项目 工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节“工程源码架构“小节内容 工程的资源消耗和功耗如下
5、工程源码16详解–SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 4路视频拼接
开发板FPGA型号Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2 开发环境Vivado2019.1 输入HD-SDI相机分辨率1920x108030Hz 输出3G-SDI1080P分辨率下的960x540的4路视频拼接4分屏显示 SDI接收方案GS2971解码芯片 SDI发送方案GS2972编码芯片 缩放方案HLS图像缩放方案 输入输出缩放输入1920x1080–输出960x540 视频拼接方案4路视频拼接 图像缓存方案VDMA方案 图像缓存路径PS端DDR3 工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA实现SDI接收图像缩放4路视频拼接的设计能力以便能够移植和设计自己的项目 工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节“工程源码架构“小节内容 工程的资源消耗和功耗如下
6、工程源码17详解–SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 8路视频拼接
开发板FPGA型号Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2 开发环境Vivado2019.1 输入HD-SDI相机分辨率1920x108030Hz 输出3G-SDI1080P分辨率下的480x540的8路视频拼接8分屏显示 SDI接收方案GS2971解码芯片 SDI发送方案GS2972编码芯片 缩放方案HLS图像缩放方案 输入输出缩放输入1920x1080–输出480x540 视频拼接方案8路视频拼接 图像缓存方案VDMA方案 图像缓存路径PS端DDR3 工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA实现SDI接收图像缩放8路视频拼接的设计能力以便能够移植和设计自己的项目 工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节“工程源码架构“小节内容 工程的资源消耗和功耗如下
7、工程源码18详解–SDI收发HLS图像缩放Video Mixer 16路视频拼接
开发板FPGA型号Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2 开发环境Vivado2019.1 输入HD-SDI相机分辨率1920x108030Hz 输出3G-SDI1080P分辨率下的240x540的8路视频拼接16分屏显示 SDI接收方案GS2971解码芯片 SDI发送方案GS2972编码芯片 视频拼接方案16路视频拼接 图像缓存方案VDMA方案 图像缓存路径PS端DDR3 工程作用此工程目的是让读者掌握FPGA实现SDI接收图像缩放16路视频拼接的设计能力以便能够移植和设计自己的项目 工程Block Design和工程代码架构请参考第3章节“工程源码架构“小节内容 工程的资源消耗和功耗如下
8、工程移植说明
vivado版本不一致处理
1如果你的vivado版本与本工程vivado版本一致则直接打开工程 2如果你的vivado版本低于本工程vivado版本则需要打开工程后点击文件–另存为但此方法并不保险最保险的方法是将你的vivado版本升级到本工程vivado的版本或者更高版本 3如果你的vivado版本高于本工程vivado版本解决如下 打开工程后会发现IP都被锁住了如下 此时需要升级IP操作如下
FPGA型号不一致处理
如果你的FPGA型号与我的不一致则需要更改FPGA型号操作如下 更改FPGA型号后还需要升级IP升级IP的方法前面已经讲述了
其他注意事项
1由于每个板子的DDR不一定完全一样所以MIG IP需要根据你自己的原理图进行配置甚至可以直接删掉我这里原工程的MIG并重新添加IP重新配置 2根据你自己的原理图修改引脚约束在xdc文件中修改即可 3纯FPGA移植到Zynq需要在工程中添加zynq软核
9、上板调试验证
准备工作
需要准备的器材如下 FPGA开发板 SDI摄像头没有摄像头则选择动态彩条 SDI转HDMI盒子 HDMI显示器 我的开发板了连接如下 图中居左者为GS2971接收芯片对应的金色同轴线连接SDI相机居右者为GS2972发送芯片对应的黑色同轴线连接SDI转HDMI盒子SDI转HDMI盒子再连接显示器
工程15–2路视频缩放拼接输出–视频演示
输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS971 SDI接收图像缩放2路视频拼接GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出输入视频从1920x1080缩放为960x1080然后将缩放后的视频复制为2份以模拟2路视频再将这2路视频进行视频拼接最后在HDMI 1920x1080的输出分辨率下叠加2路拼接视频即2分屏显示输出视频演示如下 GS2971接收2路视频缩放拼接GS2972发送 工程16–4路视频缩放拼接输出–视频演示
输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS971 SDI接收图像缩放4路视频拼接GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出输入视频从1920x1080缩放为960x540然后将缩放后的视频复制为4份以模拟4路视频再将这4路视频进行视频拼接最后在3G-SDI 1920x1080的输出分辨率下叠加4路拼接视频即4分屏显示输出视频演示如下 GS2971接收4路视频缩放拼接GS2972发送 工程17–8路视频缩放拼接输出–视频演示
输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS971 SDI接收图像缩放8路视频拼接GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出输入视频从1920x1080缩放为480x540然后将缩放后的视频复制为8份以模拟8路视频再将这8路视频进行视频拼接最后在3G-SDI 1920x1080的输出分辨率下叠加8路拼接视频即8分屏显示输出视频演示如下 GS2971接收8路视频缩放拼接GS2972发送 工程18–16路视频缩放拼接输出–视频演示
输入视频为HD-SDI相机输入分辨率为1920x108030Hz经过GS971 SDI接收图像缩放8路视频拼接GS2972编码后以3G-SDI接口方式输出输入视频从1920x1080缩放为240x540然后将缩放后的视频复制为16份以模拟16路视频再将这16路视频进行视频拼接最后在3G-SDI 1920x1080的输出分辨率下叠加16路拼接视频即16分屏显示输出视频演示如下 GS2971接收16路视频缩放拼接GS2972发送 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
