FPGA高端項(xiàng)目：FPGA基于GS2971+GS2972架構(gòu)的SDI視頻收發(fā)+HLS圖像縮放+多路視頻拼接，提供4套工程源碼和技術(shù)支持

1、前言

目前FPGA實(shí)現(xiàn)SDI視頻編解碼有兩種方案：一是使用專用編解碼芯片，比如典型的接收器GS2971，發(fā)送器GS2972，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，比如GS2971接收器直接將SDI解碼為并行的YCrCb422，GS2972發(fā)送器直接將并行的YCrCb422編碼為SDI視頻，缺點(diǎn)是成本較高，可以百度一下GS2971和GS2972的價(jià)格；另一種方案是使用FPGA邏輯資源部實(shí)現(xiàn)SDI編解碼，利用Xilinx系列FPGA的GTP/GTX資源實(shí)現(xiàn)解串，利用Xilinx系列FPGA的SMPTE SDI資源實(shí)現(xiàn)SDI編解碼，優(yōu)點(diǎn)是合理利用了FPGA資源，GTP/GTX資源不用白不用，缺點(diǎn)是操作難度大一些，對(duì)FPGA開發(fā)者的技術(shù)水平要求較高。有意思的是，這兩種方案在本博這里都有對(duì)應(yīng)的解決方案，包括硬件的FPGA開發(fā)板、工程源碼等等。

本設(shè)計(jì)基于Xilinx的Zynq7100-xc7z100ffg900-2中端FPGA開發(fā)板使用GS2971+GS2972架構(gòu)的SDI視頻收發(fā)+HLS圖像縮放+多路視頻拼接，視頻源有兩種，分別對(duì)應(yīng)開發(fā)者手里有沒有SDI相機(jī)的情況，一種是使用HD-SDI相機(jī)，也可以使用SD-SDI或者3G-SDI相機(jī)，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是三種SDI視頻自適應(yīng)的；如果你的手里沒有SDI相機(jī)或者沒有SDI相機(jī)輸入接口，則可使用FPGA內(nèi)部生成的動(dòng)態(tài)彩條模擬SDI相機(jī)視頻；視頻源的選擇通過代碼頂層的define宏定義進(jìn)行選擇，默認(rèn)使用SDI相機(jī)作為視頻源；同軸的SDI視頻通過同軸線連接到GS2971轉(zhuǎn)接板，GS2971解碼芯片將同軸的串行的SDI視頻解碼為并行的BT1120格式視頻，至此，SDI視頻解碼操作已經(jīng)完成，可以進(jìn)行常規(guī)的圖像處理操作了；本設(shè)計(jì)的目的是做HLS圖像縮放+HLS多路視頻拼接后輸出解碼的SDI視頻，針對(duì)目前市面上的主流項(xiàng)目需求，本博設(shè)計(jì)了HDMI輸出方式，需要進(jìn)行BT1120視頻轉(zhuǎn)RGB+HLS圖像縮放+HLS多路視頻拼接+圖像緩存操作；本設(shè)計(jì)使用BT1120轉(zhuǎn)RGB模塊實(shí)現(xiàn)視頻格式轉(zhuǎn)換；圖像縮放采用HLS實(shí)現(xiàn)的圖像縮放架構(gòu)實(shí)現(xiàn)SDI的圖像縮放操作，將原始的1920x1080分辨率的SDI視頻縮小為960x540，當(dāng)然，讀者也可以縮放為其他分辨率；多路視頻拼接方案使用Xilinx官方的Video Mixer IP核方案，該IP最多支持16路視頻拼接；圖像緩存使用Xilinx官方的VDMA架構(gòu)，該架構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，輸入接口為AXIS視頻流，緩存介質(zhì)為PS端DDR3；圖像從DDR3讀出后，進(jìn)入純verilog代碼實(shí)現(xiàn)RGB轉(zhuǎn)BT1120視頻模塊實(shí)現(xiàn)視頻格式轉(zhuǎn)換；最后BT1120視頻經(jīng)過GS2972編碼芯片被編碼為同軸的串行的SDI視頻輸出，并經(jīng)過SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子輸出到顯示器；本博客提供4套工程源碼，具體如下：

現(xiàn)對(duì)上述4套工程源碼做如下解釋，方便讀者理解：
工程源碼15：
輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS2971解碼+BT1120轉(zhuǎn)RGB+HLS圖像縮放+Video Mixer 2路視頻拼接+VDMA圖像緩存+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，圖像縮放方案采用HLS方案，從1920x1080縮放為960x1080，然后將縮放后的視頻復(fù)制為2份以模擬2路視頻，再將這2路視頻進(jìn)行視頻拼接，視頻拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案；最后在HDMII 1920x1080的輸出分辨率下疊加2路拼接視頻，即2分屏顯示；

工程源碼16：
輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS2971解碼+BT1120轉(zhuǎn)RGB+HLS圖像縮放+Video Mixer 4路視頻拼接+VDMA圖像緩存+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，圖像縮放方案采用HLS方案，從1920x1080縮放為960x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為4份以模擬4路視頻，再將這4路視頻進(jìn)行視頻拼接，視頻拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案；最后在HDMII 1920x1080的輸出分辨率下疊加4路拼接視頻，即4分屏顯示；

工程源碼17：
輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS2971解碼+BT1120轉(zhuǎn)RGB+HLS圖像縮放+Video Mixer 8路視頻拼接+VDMA圖像緩存+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，圖像縮放方案采用HLS方案，從1920x1080縮放為480x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為8份以模擬8路視頻，再將這8路視頻進(jìn)行視頻拼接，視頻拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案；最后在HDMII 1920x1080的輸出分辨率下疊加8路拼接視頻，即8分屏顯示；

工程源碼18：
輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS2971解碼+BT1120轉(zhuǎn)RGB+HLS圖像縮放+Video Mixer 16路視頻拼接+VDMA圖像緩存+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，圖像縮放方案采用HLS方案，從1920x1080縮放為240x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為16份以模擬16路視頻，再將這16路視頻進(jìn)行視頻拼接，視頻拼接方案采用Xilinx官方的Video Mixer方案；最后在HDMII 1920x1080的輸出分辨率下疊加16路拼接視頻，即16分屏顯示；

本文詳細(xì)描述了Xilinx的Zynq7100-xc7z100ffg900-2 FPGA開發(fā)板使用GS2971+GS2972架構(gòu)的SDI視頻收發(fā)+HLS圖像縮放+Video Mixer多路視頻拼接+轉(zhuǎn)HDMI輸出，工程代碼編譯通過后上板調(diào)試驗(yàn)證，可直接項(xiàng)目移植，適用于在校學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生項(xiàng)目開發(fā)，也適用于在職工程師做項(xiàng)目開發(fā)，可應(yīng)用于醫(yī)療、軍工等行業(yè)的數(shù)字成像和圖像傳輸領(lǐng)域；
提供完整的、跑通的工程源碼和技術(shù)支持；
工程源碼和技術(shù)支持的獲取方式放在了文章末尾，請(qǐng)耐心看到最后；

免責(zé)聲明

本工程及其源碼即有自己寫的一部分，也有網(wǎng)絡(luò)公開渠道獲取的一部分(包括CSDN、Xilinx官網(wǎng)、Altera官網(wǎng)等等)，若大佬們覺得有所冒犯，請(qǐng)私信批評(píng)教育；基于此，本工程及其源碼僅限于讀者或粉絲個(gè)人學(xué)習(xí)和研究，禁止用于商業(yè)用途，若由于讀者或粉絲自身原因用于商業(yè)用途所導(dǎo)致的法律問題，與本博客及博主無關(guān)，請(qǐng)謹(jǐn)慎使用。。。

2、相關(guān)方案推薦

本博主所有FPGA工程項(xiàng)目–>匯總目錄

其實(shí)一直有朋友反饋，說我的博客文章太多了，亂花漸欲迷人，自己看得一頭霧水，不方便快速定位找到自己想要的項(xiàng)目，所以寫了一篇匯總目錄的博文并置頂，列出我目前已有的所有項(xiàng)目，并給出總目錄，每個(gè)項(xiàng)目的文章鏈接，當(dāng)然，本博文實(shí)時(shí)更新。。。博客鏈接如下：
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本博已有的 SDI 編解碼方案

我的博客主頁開設(shè)有SDI視頻專欄，里面全是FPGA編解碼SDI的工程源碼及博客介紹；既有基于GS2971/GS2972的SDI編解碼，也有基于GTP/GTX資源的SDI編解碼；既有HD-SDI、3G-SDI，也有6G-SDI、12G-SDI等；專欄地址鏈接：
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本方案的SDI接收+發(fā)送

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行圖像緩存操作（圖像緩存方案包括FDMA方案和VDMA方案，緩存介質(zhì)包括PL端DDR3、PS端DDR3），最后用GS2971發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供3套工程源碼，3套工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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本方案的SDI接收+圖像縮放應(yīng)用

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行圖像縮放操作（圖像縮放方案包括純verilog圖像縮放方案和HLS圖像縮放方案），再進(jìn)行圖像緩存操作（圖像緩存方案包括FDMA方案和VDMA方案，緩存介質(zhì)包括PL端DDR3、PS端DDR3），最后用GS2971發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供3套工程源碼，3套工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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本方案的SDI接收+純verilog圖像縮放+純verilog多路視頻拼接應(yīng)用

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行圖像縮放操作（圖像縮放方案為純verilog圖像縮放），再進(jìn)行多路視頻拼接（包括2路、4路、8路、16路視頻拼接，拼接方案為純verilogFDMA方案，視頻拼接和圖像緩存為一個(gè)整體，緩存介質(zhì)包括PL端DDR3、PS端DDR3），最后用GS2972編碼器發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供8套工程源碼，8套工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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本方案的SDI接收+OSD動(dòng)態(tài)字符疊加輸出應(yīng)用

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行動(dòng)態(tài)字符疊加（方案為HLS動(dòng)態(tài)字符疊加），再進(jìn)行圖像緩存操作（圖像緩存方案為VDMA方案，緩存介質(zhì)包括PS端DDR3），最后用GS2972編碼器發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供1套工程源碼，工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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本方案的SDI接收+HLS多路視頻融合疊加應(yīng)用

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行多路視頻融合疊加（方案為HLS多路視頻融合疊加），再進(jìn)行圖像緩存操作（圖像緩存方案為VDMA方案，緩存介質(zhì)包括PS端DDR3），最后用GS2972編碼器發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供1套工程源碼，工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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本方案的SDI接收+GTX 8b/10b編解碼SFP光口傳輸

本方案采用GS2971接收SDI視頻，然后進(jìn)行8b/10b編解碼作（8b/10b編解碼方案為GTX高速接口方案，線速率為5G），再通過板載的SFP光口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)回環(huán)，再進(jìn)行圖像緩存操作（圖像緩存方案為FDMA方案，緩存介質(zhì)包括PL端DDR3、PS端DDR3），最后用GS2972編碼器發(fā)送SDI視頻，最終以3G-SDI輸出；提供2套工程源碼，2套工程源碼詳情請(qǐng)參考“1、前言”中的截圖，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，上述所有工程源碼均已上板調(diào)試通過，詳細(xì)設(shè)計(jì)方案請(qǐng)參考我專門的博客，博客鏈接如下：
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FPGA的SDI視頻編解碼項(xiàng)目培訓(xùn)

基于目前市面上FPGA的SDI視頻編解碼項(xiàng)目培訓(xùn)較少的特點(diǎn)，本博專門開設(shè)了FPGA的SDI視頻編解碼高級(jí)項(xiàng)目培訓(xùn)班，專門培訓(xùn)SDI視頻的編解碼，具體培訓(xùn)計(jì)劃細(xì)節(jié)如下：
1、我發(fā)你上述全套工程源碼和對(duì)應(yīng)的工程設(shè)計(jì)文檔網(wǎng)盤鏈接，你保存下載，作為培訓(xùn)的核心資料；
2、你根據(jù)自己的實(shí)際情況安裝好對(duì)應(yīng)的開發(fā)環(huán)境，然后對(duì)著設(shè)計(jì)文檔進(jìn)行淺層次的學(xué)習(xí)；
3、遇到不懂的隨時(shí)問我，包括代碼、職業(yè)規(guī)劃、就業(yè)咨詢、人生規(guī)劃、戰(zhàn)略規(guī)劃等等；
4、每周末進(jìn)行一次騰訊會(huì)議，我會(huì)檢查你的學(xué)習(xí)情況和面對(duì)面溝通交流；
5、你可以移植代碼到你自己的FPGA開發(fā)板上跑，如果你沒有板子，你根據(jù)你自己的需求修改代碼后，編譯工程，把bit發(fā)我，我?guī)湍阆螺d到我的板子上驗(yàn)證；或者你可以買我的開發(fā)板；

3、詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)原理框圖

4套工程源碼設(shè)計(jì)原理框圖如下，該設(shè)計(jì)采用HLS圖像縮放+Video Mixer多路視頻拼接+VDMA圖像緩存方案：

視頻源選擇

視頻源有兩種，分別對(duì)應(yīng)開發(fā)者手里有沒有SDI相機(jī)的情況，一種是使用HD-SDI相機(jī)，也可以使用SD-SDI或者3G-SDI相機(jī)，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)是三種SDI視頻自適應(yīng)的；如果你的手里沒有SDI相機(jī)或者沒有SDI相機(jī)輸入接口，則可使用FPGA內(nèi)部生成的動(dòng)態(tài)彩條模擬SDI相機(jī)視頻；視頻源的選擇通過代碼頂層的define宏定義進(jìn)行選擇，默認(rèn)使用SDI相機(jī)作為視頻源；如下：

選擇邏輯代碼部分如下：

選擇邏輯如下：
當(dāng)(注釋) define COLOR_TEST時(shí)，輸入源視頻是SDI相機(jī)；
當(dāng)(不注釋) define COLOR_TEST時(shí)，輸入源視頻是動(dòng)態(tài)彩條；

動(dòng)態(tài)彩條

如果你的手里沒有SDI相機(jī)或者沒有SDI相機(jī)輸入接口，則可使用FPGA內(nèi)部生成的動(dòng)態(tài)彩條模擬SDI相機(jī)視頻；視頻源的選擇通過代碼頂層的define宏定義進(jìn)行，動(dòng)態(tài)彩條可配置為不同分辨率的視頻，視頻的邊框?qū)挾?#xff0c;動(dòng)態(tài)移動(dòng)方塊的大小，移動(dòng)速度等都可以參數(shù)化配置，我這里配置為辨率1920x1080，動(dòng)態(tài)彩條模塊代碼位置和頂層接口和例化如下：


動(dòng)態(tài)彩條模塊的例化請(qǐng)參考工程源碼的頂層代碼；

SDI 相機(jī)

我用到的是SDI相機(jī)為HD-SDI相機(jī)，輸出分辨率為1920x1080@30Hz，本工程對(duì)SDI相機(jī)的選擇要求范圍很寬，可以是SD-SDI、HD-SDI、3G-SDI，因?yàn)楹茉O(shè)計(jì)對(duì)這三種SDI視頻是自動(dòng)識(shí)別并自適應(yīng)的；如果你的手里沒有SDI相機(jī)，也可以去某寶買HDMI轉(zhuǎn)SDI盒子，一百多塊錢就可以搞定，使用筆記本電腦模擬視頻源，用HDMI線連接HDMI轉(zhuǎn)SDI盒子，輸出SDI視頻做事視頻源，可以模擬SDI相機(jī)；

GS2971+GS2972架構(gòu)

本設(shè)計(jì)采用GS2971解碼芯片接收SDI+GS2972芯片編碼發(fā)送SDI，GS2971和GS2972不需要軟件配置，硬件電阻上下拉即可完成配置，本設(shè)計(jì)配置為輸出/輸入BT1120格式視頻，當(dāng)然，你在設(shè)計(jì)電路時(shí)也可以配置為輸出CEA861格式視頻；GS2971+GS2972硬件架構(gòu)如下，提供PDF格式原理圖：

BT1120轉(zhuǎn)RGB

BT1120轉(zhuǎn)RGB模塊的作用是將SMPTE SD/HD/3G SDI IP核解碼輸出的BT1120視頻轉(zhuǎn)換為RGB888視頻，它由BT1120轉(zhuǎn)CEA861模塊、YUV422轉(zhuǎn)YUV444模塊、YUV444轉(zhuǎn)RGB888三個(gè)模塊組成，該方案參考了Xilinx官方的設(shè)計(jì)；BT1120轉(zhuǎn)RGB模塊代碼架構(gòu)如下：

HLS圖像縮放詳解

該方案采用HLS方案C++代碼實(shí)現(xiàn)，并綜合成RTL后封裝為IP，可在vivado中調(diào)用該IP，關(guān)于這個(gè)方案詳情，請(qǐng)參考我之前的博客，博客鏈接如下：
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該IP在vivado中的綜合資源占用情況如下：

HLS圖像縮放需要在SDK中運(yùn)行驅(qū)動(dòng)和用戶程序才能正常工作，我在工程中給出了C語言程序，具體參考工程源碼；

Video Mixer多路視頻拼接

采用Xilinx官方的Video Mixer IP核實(shí)現(xiàn)多路視頻拼接，Video Mixer最多只能實(shí)現(xiàn)16路視頻拼接，以工程15的2路視頻拼接為例，Video Mixer的資源消耗截圖如下：

Video Mixer IP核UI配置界面如下：

Video Mixer需要在SDK中運(yùn)行驅(qū)動(dòng)和用戶程序才能正常工作，我在工程中給出了C語言程序，具體參考工程源碼；

VDMA圖像緩存

圖像緩存使用Xilinx官方的VDMA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)圖像3幀緩存，緩存介質(zhì)為板載的PS端DDR3；VDMA圖像緩存架構(gòu)由Video In to AXI4-Stream、VDMA、Zynq軟核、Video Timing Controller、AXI4-Stream To Video Out構(gòu)成；詳情請(qǐng)參考后面的“工程源碼架構(gòu)小節(jié)”，VDMAIP核UI配置界面如下：

VDMA加需要在SDK中運(yùn)行驅(qū)動(dòng)和用戶程序才能正常工作，我在工程中給出了C語言程序，具體參考工程源碼；

RGB轉(zhuǎn)BT1120

在SDI輸出方式下需要使用該模塊；RGB轉(zhuǎn)BT1200模塊的作用是將用戶側(cè)的RGB視頻轉(zhuǎn)換為BT1200視頻輸出給SMPTE SD/HD/3G SDI IP核；RGB轉(zhuǎn)BT1120模塊由RGB888轉(zhuǎn)YUV444模塊、YUV444轉(zhuǎn)YUV422模塊、SDI視頻編碼模塊、數(shù)據(jù)嵌入模塊組成，該方案參考了Xilinx官方的設(shè)計(jì)；BT1120轉(zhuǎn)RGB模塊代碼架構(gòu)如下：

SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子

在SDI輸出方式下需要使用到SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子，因?yàn)槲沂掷锏娘@示器沒有SDI接口，只有HDMI接口，為了顯示SDI視頻，只能這么做，當(dāng)然，如果你的顯示器有SDI接口，則可直接連接顯示，我的SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子在某寶購(gòu)買，不到100塊；我用的截圖如下：

工程源碼架構(gòu)

本博客提供4套工程源碼，4套代碼的vivado Block Design設(shè)計(jì)具有相似性，以工程15的2路視頻拼接為例，Block Design截圖如下，其他工程與之類似；

以工程15的2路視頻拼接為例，工程源碼架構(gòu)如下圖，其工程16、17、18、19與之類似：

4套工程源碼PL端時(shí)鐘由Zynq軟核提供，所以需要運(yùn)行運(yùn)行SDK以啟動(dòng)Zynq，此外，HLS圖像縮放、VDMA、Video Mixer等IP核都需要運(yùn)行軟件驅(qū)動(dòng)才能正常工作，所以，以工程15的2路視頻拼接為例，SDK軟件代碼架構(gòu)如下，其他3套工程與之類似：

4、工程源碼15詳解–>SDI收發(fā)+HLS圖像縮放+Video Mixer 2路視頻拼接

開發(fā)板FPGA型號(hào)：Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2；
開發(fā)環(huán)境：Vivado2019.1；
輸入：HD-SDI相機(jī)，分辨率1920x1080@30Hz；
輸出：3G-SDI，1080P分辨率下的960x540的2路視頻拼接2分屏顯示；
SDI接收方案：GS2971解碼芯片；
SDI發(fā)送方案：GS2972編碼芯片；
縮放方案：HLS圖像縮放方案；
輸入輸出縮放：輸入1920x1080–>輸出960x540；
視頻拼接方案：Video Mixer 2路視頻拼接；
圖像緩存方案：VDMA方案；
圖像緩存路徑：PS端DDR3；
工程作用：此工程目的是讓讀者掌握FPGA實(shí)現(xiàn)SDI接收+圖像縮放+2路視頻拼接的設(shè)計(jì)能力，以便能夠移植和設(shè)計(jì)自己的項(xiàng)目；
工程Block Design和工程代碼架構(gòu)請(qǐng)參考第3章節(jié)“工程源碼架構(gòu)“小節(jié)內(nèi)容；
工程的資源消耗和功耗如下：

5、工程源碼16詳解–>SDI收發(fā)+HLS圖像縮放+Video Mixer 4路視頻拼接

開發(fā)板FPGA型號(hào)：Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2；
開發(fā)環(huán)境：Vivado2019.1；
輸入：HD-SDI相機(jī)，分辨率1920x1080@30Hz；
輸出：3G-SDI，1080P分辨率下的960x540的4路視頻拼接4分屏顯示；
SDI接收方案：GS2971解碼芯片；
SDI發(fā)送方案：GS2972編碼芯片；
縮放方案：HLS圖像縮放方案；
輸入輸出縮放：輸入1920x1080–>輸出960x540；
視頻拼接方案：4路視頻拼接；
圖像緩存方案：VDMA方案；
圖像緩存路徑：PS端DDR3；
工程作用：此工程目的是讓讀者掌握FPGA實(shí)現(xiàn)SDI接收+圖像縮放+4路視頻拼接的設(shè)計(jì)能力，以便能夠移植和設(shè)計(jì)自己的項(xiàng)目；
工程Block Design和工程代碼架構(gòu)請(qǐng)參考第3章節(jié)“工程源碼架構(gòu)“小節(jié)內(nèi)容；
工程的資源消耗和功耗如下：

6、工程源碼17詳解–>SDI收發(fā)+HLS圖像縮放+Video Mixer 8路視頻拼接

開發(fā)板FPGA型號(hào)：Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2；
開發(fā)環(huán)境：Vivado2019.1；
輸入：HD-SDI相機(jī)，分辨率1920x1080@30Hz；
輸出：3G-SDI，1080P分辨率下的480x540的8路視頻拼接8分屏顯示；
SDI接收方案：GS2971解碼芯片；
SDI發(fā)送方案：GS2972編碼芯片；
縮放方案：HLS圖像縮放方案；
輸入輸出縮放：輸入1920x1080–>輸出480x540；
視頻拼接方案：8路視頻拼接；
圖像緩存方案：VDMA方案；
圖像緩存路徑：PS端DDR3；
工程作用：此工程目的是讓讀者掌握FPGA實(shí)現(xiàn)SDI接收+圖像縮放+8路視頻拼接的設(shè)計(jì)能力，以便能夠移植和設(shè)計(jì)自己的項(xiàng)目；
工程Block Design和工程代碼架構(gòu)請(qǐng)參考第3章節(jié)“工程源碼架構(gòu)“小節(jié)內(nèi)容；
工程的資源消耗和功耗如下：

7、工程源碼18詳解–>SDI收發(fā)+HLS圖像縮放+Video Mixer 16路視頻拼接

開發(fā)板FPGA型號(hào)：Xilinx–Zynq7100–xc7z100ffg900-2；
開發(fā)環(huán)境：Vivado2019.1；
輸入：HD-SDI相機(jī)，分辨率1920x1080@30Hz；
輸出：3G-SDI，1080P分辨率下的240x540的8路視頻拼接16分屏顯示；
SDI接收方案：GS2971解碼芯片；
SDI發(fā)送方案：GS2972編碼芯片；
視頻拼接方案：16路視頻拼接；
圖像緩存方案：VDMA方案；
圖像緩存路徑：PS端DDR3；
工程作用：此工程目的是讓讀者掌握FPGA實(shí)現(xiàn)SDI接收+圖像縮放+16路視頻拼接的設(shè)計(jì)能力，以便能夠移植和設(shè)計(jì)自己的項(xiàng)目；
工程Block Design和工程代碼架構(gòu)請(qǐng)參考第3章節(jié)“工程源碼架構(gòu)“小節(jié)內(nèi)容；
工程的資源消耗和功耗如下：

8、工程移植說明

vivado版本不一致處理

1：如果你的vivado版本與本工程vivado版本一致，則直接打開工程；
2：如果你的vivado版本低于本工程vivado版本，則需要打開工程后，點(diǎn)擊文件–>另存為；但此方法并不保險(xiǎn)，最保險(xiǎn)的方法是將你的vivado版本升級(jí)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，解決如下：

打開工程后會(huì)發(fā)現(xiàn)IP都被鎖住了，如下：

此時(shí)需要升級(jí)IP，操作如下：

FPGA型號(hào)不一致處理

如果你的FPGA型號(hào)與我的不一致，則需要更改FPGA型號(hào)，操作如下：



更改FPGA型號(hào)后還需要升級(jí)IP，升級(jí)IP的方法前面已經(jīng)講述了；

其他注意事項(xiàng)

1：由于每個(gè)板子的DDR不一定完全一樣，所以MIG IP需要根據(jù)你自己的原理圖進(jìn)行配置，甚至可以直接刪掉我這里原工程的MIG并重新添加IP，重新配置；
2：根據(jù)你自己的原理圖修改引腳約束，在xdc文件中修改即可；
3：純FPGA移植到Zynq需要在工程中添加zynq軟核；

9、上板調(diào)試驗(yàn)證

準(zhǔn)備工作

需要準(zhǔn)備的器材如下：
FPGA開發(fā)板；
SDI攝像頭，沒有攝像頭則選擇動(dòng)態(tài)彩條；
SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子；
HDMI顯示器；
我的開發(fā)板了連接如下：

圖中居左者為GS2971接收芯片，對(duì)應(yīng)的金色同軸線連接SDI相機(jī)；居右者為GS2972發(fā)送芯片，對(duì)應(yīng)的黑色同軸線連接SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子；SDI轉(zhuǎn)HDMI盒子再連接顯示器；

工程15–>2路視頻縮放拼接輸出–>視頻演示

輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS971 SDI接收+圖像縮放+2路視頻拼接+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，輸入視頻從1920x1080縮放為960x1080，然后將縮放后的視頻復(fù)制為2份以模擬2路視頻，再將這2路視頻進(jìn)行視頻拼接，最后在HDMI 1920x1080的輸出分辨率下疊加2路拼接視頻，即2分屏顯示；輸出視頻演示如下：

工程16–>4路視頻縮放拼接輸出–>視頻演示

輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS971 SDI接收+圖像縮放+4路視頻拼接+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，輸入視頻從1920x1080縮放為960x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為4份以模擬4路視頻，再將這4路視頻進(jìn)行視頻拼接，最后在3G-SDI 1920x1080的輸出分辨率下疊加4路拼接視頻，即4分屏顯示；輸出視頻演示如下：

工程17–>8路視頻縮放拼接輸出–>視頻演示

輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS971 SDI接收+圖像縮放+8路視頻拼接+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，輸入視頻從1920x1080縮放為480x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為8份以模擬8路視頻，再將這8路視頻進(jìn)行視頻拼接，最后在3G-SDI 1920x1080的輸出分辨率下疊加8路拼接視頻，即8分屏顯示；輸出視頻演示如下：

工程18–>16路視頻縮放拼接輸出–>視頻演示

輸入視頻為HD-SDI相機(jī)，輸入分辨率為1920x1080@30Hz，經(jīng)過GS971 SDI接收+圖像縮放+8路視頻拼接+GS2972編碼后，以3G-SDI接口方式輸出，輸入視頻從1920x1080縮放為240x540，然后將縮放后的視頻復(fù)制為16份以模擬16路視頻，再將這16路視頻進(jìn)行視頻拼接，最后在3G-SDI 1920x1080的輸出分辨率下疊加16路拼接視頻，即16分屏顯示；輸出視頻演示如下：

10、福利：工程代碼的獲取

福利：工程代碼的獲取
代碼太大，無法郵箱發(fā)送，以某度網(wǎng)盤鏈接方式發(fā)送，
資料獲取方式：私，或者文章末尾的V名片。
網(wǎng)盤資料如下：