本實驗基於ECE-CV K7-75T FPGA開發板實現。
軟件使用Vivado 2018.1。
基於HDMI的視頻流輸入輸出實驗
1 HDMI概述
HDMI高清多媒體界面（英語：High Definition Multimedia Interface）是一種全數字化視頻和聲音發送接口，可以發送未壓縮的音頻及視頻信號。HDMI可用於機頂盒、DVD播放機、個人計算機、電視遊樂器、綜合擴大機、數字音響與電視機等設備。HDMI可以同時發送音頻和視頻信號，由於音頻和視頻信號採用同一條線材，大大簡化系統線路的安裝難度。
圖1 HDMI硬件實物
如圖1，紅框爲ECE-CV板的HDMI輸入輸出接口，最高支持到1080P@60HZ的圖像輸入和輸出功能。
圖2 HDMI_IN 和HDMI_OUT原理圖
如圖2所示爲ECE底板的HDMI_IN和HDMI_OUT的原理圖，下面對ECE-EDA和ECE-CV的HDMI接口的引腳介紹如表1所示：
表1 ECE-CV板HDMI接口引腳介紹
信號名稱 Kintex7引腳標號 電平 備註
HDMI_RX0_P R25 TMDS_33 HDMI接收數據0正
HDMI_RX1_P T24 TMDS_33 HDMI接收數據1正
HDMI_RX2_P T22 TMDS_33 HDMI接收數據2正
HDMI_RX_CLK_P N21 TMDS_33 HDMI接收時鐘正
HDMI_RX_CEC P24 LVCMOS33 HDMI遙控器信號
HDMI_RX_HPD N24 LVCMOS33 HDMI熱插拔檢測信號
HDMI_RX_SDA M25 LVCMOS33 HDMI IIC數據
HDMI_RX_SCL L25 LVCMOS33 HDMI IIC時鐘
HDMI_TX0_P M21 TMDS_33 HDMI發送數據0正
HDMI_TX1_P N19 TMDS_33 HDMI發送數據1正
HDMI_TX2_P P16 TMDS_33 HDMI發送數據2正
HDMI_TX_CLK_P P23 TMDS_33 HDMI發送時鐘正
HDMI_TX_CEC L24 LVCMOS33 HDMI遙控器信號
HDMI_TX_HPD M24 LVCMOS33 HDMI熱插拔檢測信號
HDMI_TX_SDA U16 LVCMOS33 HDMI IIC數據
HDMI_TX_SCL N16 LVCMOS33 HDMI IIC時鐘
2 HDMI IP介紹
如圖3所示，rgb2dvi IP 實現RGB並行圖像數據信號轉換成串行差分信號輸出。19201080P@60HZ的像素時鐘爲148.5MHZ。
圖3 rgb2dvi IP
圖4 rgb2dvi IP設置
如圖4所示，其他項均默認，TMDS clock range 選擇大於120MHZ。
如圖5 Dvi2rgb IP實現串行視頻差分信號轉RGB並行圖像數據。參考時鐘爲200MHZ。
圖5 dvi2rgb IP
圖6 dvi2rgb IP設置
如圖6所示，TMDS clock range 選擇大於120MHZ，Preferred resolution選擇19201080。
3 HDMI輸入輸出實驗系統搭建
筆記本電腦的HDMI輸出1080P@60HZ的視頻ECE-CV平臺，經過HDMI_IN到核心板再到HDMI_OUT再到顯示屏，顯示屏正常輸出視頻。整個硬件平臺如圖7所示。
圖7 ECE-CV數字圖像處理硬件平臺
如圖8，爲HDMI_IN_OUT最終系統連接圖。
HDMI_IN_OUT系統由外部OSC輸入100MHZ時鐘，經過Clock Wizard IP的倍頻輸出200MHZ時鐘到Dvi2rgb IP作爲參考時鐘，同時輸出reset_n（locked ）信號爲全局復位信號。復位信號（reset_n）經過Utility Vector Logic IP取反輸出‘1’復位‘0’有效rst信號。Dvi2rgb IP的參考時鐘（Refclk）爲200MHZ，差分數據信號輸入爲TMDS_IN，經過Dvi2rgb IP轉換爲RBG888的VGA時序信號以及輸出像素時鐘（Pixelclk）。Rgb2dvi IP接收RBG888的VGA時序信號輸出TMDS_OUT的差分數據信號。xlconstant IP爲HDMI的輸入和輸出提供熱插拔信號輸出爲‘1’。
圖8 HDMI輸入輸出實驗系統連接圖
4 實驗結果展示
歡迎關注微信公衆號：FPGA開源工作室
獲取更多學習資料。
