米尔ARM+FPGA架构开发板PCIE2SCREEN示例分析与测试

本次测试内容为基于ARM+FPGA架构的米尔MYD-JX8MMA7开发板其ARM端的测试例程pcie2screen并介绍一下FPGA端程序的修改。

01.测试例程pcie2screen

例程pcie2screen是配合MYD-JX8MMA7开发板所带的MYIR_PCIE_5T_CMOS 工程的测试例，它的作用是显示FPGA所连接的摄像头所采集的视频。运行该程序后屏幕会显示一个标题为demo的窗口。

使用鼠标点击 ready按钮，demo 窗口会显示连续的视频，说明摄像头、DDR、PCIE接口各部分正常。如果没有接摄像头，该程序会显示杂乱无章的图像。

该测试例的源码没有包括在SDK中，可以向米尔公司的技术人员索取。该实例程序是用Qt开发的，使用了OpenGL技术。程序包括以下几个主要的类：

• MainWindow：QMainWindow子类，是显示窗口的。

• uOpenglYuv：QOpenGLWidget子类，用于显示采集到的图像。该类的initializeGL函数用于初始化OpenGL。paintGL函数是用于绘制图像的，其中最核心的语句是：

glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA, vW, vH, 0, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, pRGB);

其中的pRGB保存从FPGA读取的数据。从这句我们可以看出该程序所要求的图像的格式。

xdma_getImg：主线程类

xdma_programe：对RIFFA接口进行了封装，其中的read_pack用于读取FPGA数据，被主线程循环调用。其函数定义如下：

int xdma_programe::read_pack(char *pData, int len)
{
    //int buffer[1920 * 1080];
    //int buffer[1024 * 768];
    int buffer[1280 * 720];
    int i;

    if(dev_fd != NULL)
    {
        fpga_send(dev_fd, 0, buffer, len / 4, 0, 1, 25000);
        fpga_recv(dev_fd, 0, buffer, len / 4, 25000);
        memcpy(pData, (char *)buffer, len);

        return len;
    }
    else
    {
        return 0;
    }
}

从函数中可以看出，在每次读数据前，该函数先向FPGA写一次数据（数据无意义，和FPGA的状态机有关），每次读入一整帧的数据。

02.FPGA端程序的修改

FPGA端的逻辑控制在chnl_tester.v中，它定义了一个状态机，用于对数据收发进行控制。状态机定义如下：

always @(posedge CLK or posedge RST) begin
        if (RST) begin
                rLen <= #1 0;
                rCount <= #1 0;
                rState <= #1 0;
                rData <= #1 0;
                vout_vs_r <= #1 0;
        end
        else begin
          case (rState)                3'd0: begin // Wait for start of RX, save length
                        if (CHNL_RX) begin
                                rLen <= #1 CHNL_RX_LEN;
                                rCount <= #1 0;
                                rState <= #1 3'd1;
                        end
                end                3'd1: begin // Wait for last data in RX, save value
                        if (CHNL_RX_DATA_VALID) begin
                                rData <= #1 CHNL_RX_DATA;
                                rCount <= #1 rCount + (C_PCI_DATA_WIDTH/32);
                        end
                        if (rCount >= rLen)begin
                                rState <= #1 3'd2;
                                end
                end

                3'd2: begin // Prepare for TX
                        if (read_valid) begin               
                             rCount <= #1 0;
                             rState <= #1 3'd3;
                             end
                end

                3'd3: begin // Start TX with save length and data value
                        if (CHNL_TX_DATA_REN) begin
                                //rData <= #1 data_in;
                                rCount <= #1 rCount + (C_PCI_DATA_WIDTH/32);
                                if (rCount >= rLen)
                                        rState <= #1 3'd4;                
                        end
                end
                3'd4: begin
            if (vout_vs_r)        
                rState <= #1 3'd5;
            else begin               
                        vout_vs_r <= #1 1;
                        rState <= #1 3'd4;
                        rCount <= #1 0;
                        end
                end       
                3'd5: begin
             if (vs_flag) begin        
                 rState <= #1 3'd0;
                 vout_vs_r <= #1 0;
                 end
             else                
                 rState <= #1 3'd5;
         end                                     
          endcase
        end
end

我们手头没有摄像头进行测试，所以简单修改该程序，使程序发送蓝色渐变色带信号。

核心修改如下：

……
reg [31:0] rColor = 0;
……
assign CHNL_TX_DATA = (read_en)? {rColor, rColor}:64'd0;
……
                3'd3: begin // Start TX with save length and data value
                        if (CHNL_TX_DATA_REN) begin
                                //rData <= #1 data_in;
//                                if (rCount % 5 == 4)
                rColor <= #1 rColor + 1;
                                if(rColor >= 255)
                                    rColor <= #1 0;
                                rCount <= #1 rCount + (C_PCI_DATA_WIDTH/32);
                                if (rCount >= rLen)
                                        rState <= #1 3'd4;               
                        end
                end
……

03.测试结果
    
我们没有修改ARM端的测试程序，仍然使用厂家提供的pcie2screen，只是重新烧写FPGA程序。程序的运行效果参见如下：

米尔MYC-JX8MMA7核心板及开发板。

米尔MYC-JX8MMA7核心板及开发板，采用ARM+FPGA的处理架构，采用NXP i.MX8M Mini及Xilinx Artix-7处理器，四核 Cortex-A53、Cortex-M4、Artix-7 CPU，1.8GHz主频，基于ARM+FPGA处理架构，具备高性能、低成本、低功耗等特点，两者各司其职，各自发挥原本架构的独特优势。搭载的Artix-7 CPU对标Zynq 7010的FPGA资源，能够满足高速数据采集的需求，并且采用PCIE高速通信，支持200~300MB/S的通信能力。能够提供出色的视频和音频体验，将媒体的特定功能与针对低功耗优化的高性能处理相结合，具备1080p 60Hz的H.265和VP9解码器，满足高清显示的要求。

为了方便开发者研究评估，米尔提供配套MYD-JX8MMA7开发板，采用12V/2A直流供电，搭载了1路千兆以太网接口、2路SFP光模块接口、1路USB2.0协议M.2 B型插座的5G模块接口、1路SDIO/串口协议的WIFI/蓝牙接口、1路HDMI显示接口、1路LVDS显示接口、1路MIPI CSI接口、1路DVP摄像头接口、1路音频输入输出接口、2路USB HOST Type A、1路USB Type-C、2路Micro SD、1路FMC扩展接口、1路兼容树莓派扩展模块接口。

关于米尔，领先的嵌入式处理器模组厂商。