解鎖4K，Xilinx MPSoC ARM + FPGA高清視頻采集與顯示方案！

當下，隨著數(shù)字化多媒體技術以令人驚嘆的速度不斷演進，高清視頻處理成為眾多領域關注的焦點。今天為大家分享4K HDMI 高清視頻方案，基于Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU7EV高性能平臺。

方案介紹

4K@60fps視頻源經(jīng)過HDMI IN接口傳輸至TMDS181IRGZR芯片進行信號轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的高速串行信號通過GTH高速收發(fā)器輸入至PL端，利用Xilinx官方的IP核執(zhí)行信號的解串操作（串轉(zhuǎn)并），并解碼出視頻流數(shù)據(jù)，隨后通過VDMA IP緩存至DDR中，利用Xilinx官方的IP對視頻流數(shù)據(jù)進行重新編碼，并通過IP核執(zhí)行串化操作（并轉(zhuǎn)串）。最終，經(jīng)過GTH高速收發(fā)器和SN65DP159RGZ芯片的轉(zhuǎn)換后，視頻信號通過HDMI OUT接口被輸出至4K顯示屏。

圖 1 視頻信號處理流程示意圖

方案優(yōu)勢

（一）多通道支持

處理器集成了20個GTH高速串行收發(fā)器，支持最高達5路的4K HDMI 視頻輸入，極大地滿足了多屏幕、高分辨率視頻處理的復雜應用需求，為用戶構建多視頻源處理系統(tǒng)提供了堅實基礎。

（二）低延時特性

只需通過邏輯資源實現(xiàn)，避免了額外的硬件延遲，確保了視頻流的實時傳輸和處理，真正實現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)的實時同步交互，適用于實時性要求較高的應用場景。

（三）高集成度設計

本方案具備高集成度，簡化了電路設計，將眾多視頻處理功能模塊高度整合。不僅降低了系統(tǒng)復雜性，還有效控制了成本，為用戶在系統(tǒng)構建和成本控制方面提供了雙重優(yōu)勢。

圖 2

4K HDMI 高清視頻開發(fā)案例

為了簡化描述，本文僅摘錄部分方案功能描述與測試結果。

開發(fā)環(huán)境

本文主要介紹基于Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU7EV的4K HDMI 高清視頻開發(fā)案例，適用開發(fā)環(huán)境如下。

Windows開發(fā)環(huán)境：Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux開發(fā)環(huán)境：Ubuntu18.04.4 64bit

開發(fā)工具包：Xilinx Unified 2022.2

硬件平臺：創(chuàng)龍科技TLZU-EVM評估板

案例說明

通過HDMI IN接口采集4K@60fps視頻采集，并通過HDMI OUT接口將采集到的視頻進行輸出。

案例演示

首先，將小米盒子作為視頻源設備、4K顯示屏作為輸出顯示設備連接至評估板，具體硬件連接方式如下所示：

圖 5 硬件連接圖

硬件連接后，加載PS端裸機程序、PL端程序。完成后即可看到調(diào)試串口終端打印如下信息。

圖 6

參考產(chǎn)品資料操作，重啟4K顯示屏后，調(diào)試串口終端打印如下信息。YUV_444：表示輸出圖像格式；3840x2160@60Hz：表示輸出圖像分辨率與幀率。

圖 7

此時，我們可以看到4K顯示屏上顯示出正常的圖像，畫面清晰、色彩鮮艷、無卡頓現(xiàn)象，完美呈現(xiàn)出4K高清視頻的魅力。

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審核編輯 黃宇