14 - VDMA彩条显示实验

1 实验任务

本实验任务是PS端写彩条数据至DDR3内存中，然后通过PL端的VDMA IP核将彩条数据通过HDMI接口输出显示。

2 系统框图

本实验是用HDMI接口固定输出1080P的彩条图，所以：

1. rgb2lcd模块实际是rgb2dvi模块
2. AXI GPIO不存在，因为不需要读取LCD屏幕的ID
3. 动态时钟配置改为PLL，输出固定频率，与AXI-Interconnect不连
4. VTC输出固定时序，与AXI-Interconnect不连
   

3 硬件设计

注意事项：

1. VTC的clken引脚
   • 该引脚不连接，VTC也能正常工作
   • pg016中描述该引脚是"Video Core active-High Clock Enable"，即高有效
   • 在Block Design中添加VTC后，clken引脚前边有个小圆圈，且双击该引脚，Polarity参数显示为ACTIVE_LOW，即低有效
   • 将该引脚接常量1，视频输出正常
   • 将该引脚接常量0，视频无法输出，VTC未工作
   • 结论：以文档为准，clken高电平有效
2. rgb2dvi模块
   • 使用正点原子的rgb2dvi模块，数据的3个字节是G在中间，R和B在两头
   • 使用Digilent的rgb2dvi模块，数据的3个字节是B在中间，R和G在两头（调试时一脸懵逼）
     

4 软件设计

注意事项：

1. PS往DDR3写入数据后，要使用Xil_DCacheFlushRange刷新；
2. run_triple_frame_buffer函数并非只能用于三帧缓存的情况，实际1-32帧缓存均可使用该函数（取名triple可能和VDMA模式使用三帧缓存有关）；ReadSetup函数和WriteSetup函数会根据VDMA配置时选择的Frame Buffers数量设置相应数量的帧缓冲区起始地址；本实验选择Frame Buffers数量=1，PS端只往DDR3中写入一帧彩条图；
3. XAxiVdma_DmaStop函数往VDMACR寄存器的bit0写0（Run / Stop controls the running and stopping of the VDMA channel. ），当前VDMA操作完成后停止（0 = Stop – VDMA stops when current (if any) VDMA operations are complete）

/***************************** Include Files *********************************/
#include "stdio.h"
#include "xparameters.h"
#include "xstatus.h"
#include "xaxivdma.h"
#include "vdma_api.h"
#include "xil_cache.h"
#include "xuartps.h"
#include "sleep.h"
/************************** Constant Definitions *****************************/
#define VDMA_DEVICE_ID		XPAR_AXIVDMA_0_DEVICE_ID
#define IMAGE_WIDTH			1920
#define IMAGE_HEIGHT		1080
#define MEMORY_BASEADDR		XPAR_PS7_DDR_0_S_AXI_BASEADDR#define UART_DEVICE_ID		XPAR_XUARTPS_0_DEVICE_ID
#define UART_BASEADDR    	XPAR_XUARTPS_0_BASEADDR
/**************************** Type Definitions *******************************//***************** Macros (Inline Functions) Definitions *********************//************************** Function Prototypes ******************************/
s32  UartPsInit(XUartPs *UartPsInstPtr, XUartPsFormat* UartFormatPtr);void GenPureColor(u8* DestAddr, u32 ImageWidth, u32 ImageHeight);
void GenColorBar(u8* DestAddr, u32 ImageWidth, u32 ImageHeight);
/************************** Variable Definitions *****************************/
XAxiVdma VdmaInst;
XUartPs UartInst;int FrameBufferAddr = (MEMORY_BASEADDR + 0x02000000);XUartPsFormat UartFormat = {XUARTPS_DFT_BAUDRATE,     // 115200XUARTPS_FORMAT_8_BITS,XUARTPS_FORMAT_NO_PARITY,XUARTPS_FORMAT_1_STOP_BIT
};
/*****************************************************************************/int main()
{//int Status;u8* VdmaBufferAddr = (u8*)FrameBufferAddr;char cmd;// 串口初始化Status = UartPsInit(&UartInst, &UartFormat);if (Status != XST_SUCCESS) {printf("UART Initialization Failed.\n");return XST_FAILURE;}// 写入纯色图（用于确定RGB的字节位置）
//	GenPureColor(VdmaBufferAddr, (u32)IMAGE_WIDTH, (u32)IMAGE_HEIGHT);// 写入彩条图GenColorBar(VdmaBufferAddr, (u32)IMAGE_WIDTH, (u32)IMAGE_HEIGHT);//Status = run_triple_frame_buffer(&VdmaInst, VDMA_DEVICE_ID, IMAGE_WIDTH, IMAGE_HEIGHT, FrameBufferAddr, 0, 0);if (Status == XST_FAILURE) {printf("VDMA Run Failed.\n");}//printf("VDMA Control Ready (s=start, q=stop):\n");while (1) {if (XUartPs_IsReceiveData(UART_BASEADDR)) {cmd = XUartPs_ReadReg(UART_BASEADDR, XUARTPS_FIFO_OFFSET);if (cmd == 's') {  // 启动VDMAif (XAxiVdma_DmaStart(&VdmaInst, XAXIVDMA_READ) == XST_SUCCESS) {printf("VDMA Start Succeeded.\n");} else {printf("VDMA Start Failed.\n");}}else if (cmd == 'q') {  // 停止VDMAXAxiVdma_DmaStop(&VdmaInst, XAXIVDMA_READ);printf("VDMA Stop Succeeded.\n");}}usleep(10000); // 降低CPU占用}//return 0;
}
/*****************************************************************************/
s32 UartPsInit(XUartPs *UartInstPtr, XUartPsFormat* UartFormatPtr)
{//s32 Status;XUartPs_Config *UartConfigPtr;// 查找UART配置UartConfigPtr = XUartPs_LookupConfig(UART_DEVICE_ID);if(NULL == UartConfigPtr){return XST_FAILURE;}// 初始化UARTStatus = XUartPs_CfgInitialize(UartInstPtr, UartConfigPtr, UartConfigPtr->BaseAddress);if (Status != XST_SUCCESS) {return XST_FAILURE;}// 设置UART数据格式XUartPs_SetDataFormat(UartInstPtr, UartFormatPtr);// 设置UART操作模式XUartPs_SetOperMode(UartInstPtr, XUARTPS_OPER_MODE_NORMAL);//return XST_SUCCESS;
}
/*****************************************************************************/
void GenPureColor(u8* DestAddr, u32 ImageWidth, u32 ImageHeight)
{// 禁用缓存（如果目标内存是非缓存区域）Xil_DCacheDisable();for (u32 y = 0; y < ImageHeight; y++) {for (u32 x = 0; x < ImageWidth; x++) {// 计算当前像素的内存位置（3字节/像素）u32 PixelOffset = (y * ImageWidth + x) * 3;u8* PixelAddr = DestAddr + PixelOffset;// 写入RGB三个字节PixelAddr[0] = 0x00;PixelAddr[1] = 0x00;PixelAddr[2] = 0xff;}}// 如果需要，刷新缓存Xil_DCacheFlushRange((INTPTR)DestAddr, ImageWidth * ImageHeight * 3);//return;
}/*****************************************************************************/
void GenColorBar(u8* DestAddr, u32 ImageWidth, u32 ImageHeight)
{// 定义8种颜色（R, G, B顺序）const u8 color_bars[8][3] = {{0x00, 0x00, 0x00}, // 黑{0xff, 0xff, 0xff}, // 白{0xff, 0x00, 0x00}, // 蓝{0x00, 0xff, 0x00}, // 绿{0x00, 0x00, 0xff}, // 红{0xff, 0xff, 0x00}, // 青{0xff, 0x00, 0xff}, // 紫{0x00, 0xff, 0xff}  // 黄};// 计算每个色条的宽度u32 BarWidth = ImageWidth / 8;// 禁用缓存（如果目标内存是非缓存区域）Xil_DCacheDisable();for (u32 y = 0; y < ImageHeight; y++) {for (u32 x = 0; x < ImageWidth; x++) {// 计算当前色条索引u32 BarIndex = x / BarWidth;// 计算当前像素的内存位置（3字节/像素）u32 PixelOffset = (y * ImageWidth + x) * 3;u8* PixelAddr = DestAddr + PixelOffset;// 写入RGB三个字节PixelAddr[0] = color_bars[BarIndex][0];PixelAddr[1] = color_bars[BarIndex][1];PixelAddr[2] = color_bars[BarIndex][2];}}// 如果需要，刷新缓存Xil_DCacheFlushRange((INTPTR)DestAddr, ImageWidth * ImageHeight * 3);//return;
}