一、概述
ZingSK开发套件采用核心板加底板的方式,方便用户使用自定义的低成本的底板. ZingSK配套的底板也拥有丰富的接口, ZingSK外观如图1.
图1-1
本实例主要使用底板上的网络接口和扩展接口,扩展接口将CMOS模块的视频接入,并通过软硬件协同设计的方法来实现CMOS视频采集和千兆以太网的传输以及PC上的视频显示.
CMOS芯片将采集到的视频输入到ZYNQ PL部分,通过Xilinx提供的VideoIn_to_AXIStream的IP将数据转为AXI Stream的流格式,为保证传输速度,使用VDMA的IP将视频流数据转为MemoryMap的形式,通过PS与PL的HP高速接口DMA到外部的DDR3中;嵌入式Linux下使用应用程序对VDMA进行控制,使用socket接口进行网络传输,将DDR3中的数据传输到PC的内存中,再做显示;
整体框图如图2所示.
图1-2
实例程序主要由两部分组成,硬件平台的搭建和嵌入式软件部分.
硬件平台的搭建,主要是PL部分,如添加视频输入IP, VDMA以及控制IO等,PS部分,如配置DDR3,程序固化方式(SD卡, NAND Flash, SPI Flash),调试接口串口的配置以及IIC控制器的配置.
嵌入式软件,主要分为FSBL部分和Linux下的驱动和应用程序;FSBL主要完成IIC控制器的初始化,并CMOS输入芯片;Linux下完成各部分的驱动程序及控制程序.
二、快速启动
CMOS视频网络传输可通过以下几步来完成测试.
1. 准备工作,
a. 主机、网线;
b. 6V-2A电源;
c. ZingSK开发套件;
2. 将提供的附件,复制到TF中, 附件清单见表1-1;
3. 将ZingSK的启动模式调成TF卡模式,如下图;
图2-1
4. 开发板连接6 V电源（JP1），不要打开电源。
图 2-2
5. 将包含了例程所需二进制文件的TF卡，插入到ZingSK开发板的TF卡插槽内。
图 2-3
6. 用USB Type-A -USB Mini-B 电缆连接开发板UART与电脑。
图 2-4
7. 将CMOS摄像头和网线连接到下图标识位置。
图2-5
8. 使用“设备管理器”，以确定COM端口。 打开一个串口调试程序，配置为115200/8/n/1/n。
图 2-6
图 2-7
9. 打开电源开关(SP1) ，开发板上电运行。
图 2-8
10. 在串口调试工具的窗口将会显示Linux的引导过程。
图 2-9
11. 约半分钟左右，Linux启动完成将自动运行测试例程，然后打开上位机软件All_player.exe,选择“NET”方式，点击“link”。
上位机软件将会有图像输出。
效果图
三、硬件平台搭建
嵌入式平台的主要分为PS和PL两部分配置.
使用XPS,配置ZYNQ的处理器PS部分,外设中选择下图.
图3-1
选择UART0为了输出调试信息,选择IIC0是使用该控制器来配置HDMI输出芯片SiI9134;
其它都为默认配置,根据板卡实际的DDR3芯片,配置DDR3控制器,作为程序的内存空间;如图7
图3-2
PL部分主要是添加必要的IP来完成CMOS的采集和HDMI的输出.使用到的IP如下图.
四、嵌入式软件设计
1.FSBL设计
软件主要分为两部分,FSBL与Linux下的程序;FSBL主要完成ZYNQ平台的
启动,内存的初始化,IO的中断初始化,以及CMOS与HDMI的配置;
FSBL中主要的C程序如下,具体函数请参阅官方手册;
IIC0的控制,
//初始化IIC控制器
XIicPs_LookupConfig(…);
XIicPs_CfgInitialize(…);
//设置IIC时钟频率
XIicPs_SetSClk(…);
//发送数据
iic_writex(… );
IIC1配置CMOS的具体配置参数如下，
{0x20,0xc0,0x00},// Mirror Row and Columns
{0x09,0x03,0x37},// Exposure
{0x05,0x00,0x00},// H_Blanking //
{0x06,0x00,0x19},// V_Blanking
{0x0A,0x80,0x00},// change latch
{0x2B,0x00,0x0b},// Green 1 Gain
{0x2C,0x00,0x0f},// Blue Gain
{0x2D,0x00,0x0f},// Red Gain
{0x2E,0x00,0x0b},// Green 2 Gain
{0x10,0x00,0x51},// set up PLL power on
{0x11,0x19,0x04}, // 25M
{0x12,0x00,0x04},// PLL_p1_Divider
{0x10,0x00,0x53},// set USE PLL
{0x98,0x00,0x00},// disble calibration
{0x01,0x03,0xe8},// set start row
{0x02,0x03,0xe8},// set start column
{0x03,0x03,0xbf},
{0x04,0x06,0x3F},
{0x22,0x00,0x01},// set row mode in bin mode
{0x23,0x00,0x01},// set column mode in bin mode
{0x49,0x00,0xA8},// row black target //49s
{0x0B,0x00,0x01} // RESTART(U)
2.嵌入式Linux软件设计
硬件平台：ZingSK开发套件
开发环境：Windows7-32位、VMware 9.0 + Ubuntu 12.04、arm- xilinx- linux-gnueabi交叉编译环境
嵌入式Linux: zynq_base_trd_14.3(基于ZingSK修改)
本例程运行需要一系列二进制文件如下表所示:
文件名
描述
BOOT.BIN
由EDK bootgen工具创建，包含 FSBL (First Stage Boot Loader), FPGA bit-stream, U-Boot(基于zynq_base_trd_14.3构建)
uImage
Linux kernel(基于zynq_base_trd_14.3内核编译)
devicetree.dtb
Device Tree Blob
uramdisk.image.gz
根文件系统
init.sh
运行应用程序
cmos_tcp.elf
测试程序
表1-1
1)、Device Tree修改部分：
修改显示模式为1080P：
xylon-video-params {
pixel-data-invert = <0>;
pixel-clock-active-high = <1>;
pixel-component-format = "ARGB";
pixel-component-layer = <0>,<1>;
active-layer = <0>;
videomode = "1920x1080";
……
2)、应用程序流程：
应用代码片段：
VDMA设置，CMOS->VDMA->DDR：
if ((fd_vdma = open("/dev/xvdma", O_RDWR)) < 0)
{
printf("Cannot open device node xvdma\n");
// exit(1);
}
xvdma_dev.device_id = vdma_id;
if (ioctl(fd_vdma, XVDMA_GET_DEV_INFO, &xvdma_dev) < 0)
{
printf("%s: Failed to get info for device id:%d", __func__, vdma_id);
}
if(vdma_direction == DMA_DEV_TO_MEM) // frome device to memory
{// rx
chan_cfg.chan = xvdma_dev.rx_chan;
buf_info.chan = xvdma_dev.rx_chan;
buf_info.mem_type = DMA_DEV_TO_MEM;
}
else // from memory to devie
{
chan_cfg.chan = xvdma_dev.tx_chan;
buf_info.chan = xvdma_dev.tx_chan;
buf_info.mem_type = DMA_MEM_TO_DEV;
}
…….
配置CMOS摄像头API：
void setup_cmos_camera(int cmd, int value)
{
int fd;
fd = open ("/dev/mt9p031",O_RDWR);
if (fd < 0) {
perror("open");
//exit(-1);
}
printf ("\n/dev/mt9p031 opened, fd=%d\n",fd);
if(ioctl(fd, cmd, &value) < 0)
perror("ioctl");
close(fd);
}
网络套接字：
if((listenfd = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0)) < 0)
{
perror("fail to socket!");
exit(-1);
}
bzero(&myaddr, sizeof(myaddr));
myaddr.sin_family = PF_INET;
myaddr.sin_port = htons(8000);
myaddr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);
if(bind(listenfd, (SA *)&myaddr, sizeof(myaddr)) < 0)
{
perror("fail to bind!");
exit(-1);
}
listen(listenfd, 10);
……
捕获一帧图像：
int get_frame(unsigned char *frame_rgb, unsigned char *video_base_address)
{
int i;
unsigned char *in_ptr = video_base_address;
unsigned char *out_ptr = frame_rgb;
in_ptr = video_base_address;
for(i = 0; i < FRAME_HEIGHT; i++) {
memcpy(out_ptr, in_ptr, FRAME_WIDTH * 4);
in_ptr += STRIDE_LENGTH;
out_ptr += FRAME_WIDTH * 4;
}
return 0;
}
五、实例小结
本实例主要利用ZYNQ的逻辑部分去完成视频的采集显示,利用ZYNQ
的PS部分运行Linux操作系统,从而完成复杂的控制与人机界面工作.
运行操作系统后,可以实现复杂的界面程序,并可方便的使用鼠标键盘,网络等接口,体现出ZYNQ的另一优势.
|
楼主
标题置顶
标题高亮
