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基于FPGA搭建一个通用的图像处理平台

本文介绍如何搭建一个通用的图像处理平台，采用HDMI 接口进行输入、输出，可用于测试基于HLS的FPGA图像处理项目。

Zynq-700 ARM/FPGA SoC开发板套件。

02操作步骤

概述

本文演示如何搭建一个简单的基于Xilinx FPGA的图像处理平台，可用于后续基于HLS（高层次综合）的项目，并且可以采用标准的OpenCV库辅助开发。

该项目采用Zybo Z7型号FPGA进行开发，该开发板上集成了HDMI输入输出接口，以及可以连接MIPI相机的CSI-2接口，便于后续开发使用。除了FPGA板卡外，还需要：1. HDMI相机；2. HDMI输入输出相关线缆；3. HDMI接口显示屏。

软件开发方面，采用：1. Vivado 2017.4；2. Xilinx SDK 2017.4；3. Digilent Vivado库。

创建该项目，需要准备以下工作：1. 下载并解压Digilent Vivado库；2. 配置Digilent 板卡参数；3. 新建Zybo-Z7型号Vivado block 工程。

创建工程

在Vivado block design中添加以下IP核：

ZY NQ处理系统（用于图像处理系统的配置核控制），PL时钟0设为200MHZ，PL时钟1设为100MHZ，启用HP0总线（用于和PS端DDR传输图像数据），启用GP0总线（用于系统参数配置）。
DV I2RGB，将HDMI视频流转化为24位宽的RGB数据流。

图2 配置DVI2RGB IP核

Video Timing Controller，用于检测接收的HDMI视频模式。

图3 配置VTC IP核

Video In to AXI4-Stream，将视频数据转换为AXI数据流。

图4 配置VIA IP核

AXI4-Stream Subset Converter ，将24位视频数据转换为RGB格式，分别在VDMA前后使用。

图5 配置AXI4-Stream Subset Converter IP

VDMA ，配置如下：

图6 配置VDMA IP

VTC，视频时序控制器配置如下：

图7 配置VTC IP

RGB2DVI，用于将视频流转换为HDMI数据：

图8 配置RGB2DVI IP

完整Vivado工程

将上述IP组合在一起，完整Vivado工程如下图所示：

图9 完整工程框图

然后将上述工程导入Xilinx SDK中，以创建应用软件。软件里编写以下程序：1. 检测HDMI视频信号，2. 配置视频时序控制器，3. 配置VDMA从PS DDR读出和写入视频数据。

最后，运行上述写好的软件，可以看到相机采集的视频。

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