解锁4K,Xilinx MPSoC ARM + FPGA高清视频采集与显示方案!

当下,随着数字化多媒体技术以令人惊叹的速度不断演进,高清视频处理成为众多领域关注的焦点。今天为大家分享4K HDMI 高清视频方案,基于Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU7EV高性能平台。

方案介绍

4K@60fps视频源经过HDMI IN接口传输至TMDS181IRGZR芯片进行信号转换,转换后的高速串行信号通过GTH高速收发器输入至PL端,利用Xilinx官方的IP核执行信号的解串操作(串转并),并解码出视频流数据,随后通过VDMA IP缓存至DDR中,利用Xilinx官方的IP对视频流数据进行重新编码,并通过IP核执行串化操作(并转串)。最终,经过GTH高速收发器和SN65DP159RGZ芯片的转换后,视频信号通过HDMI OUT接口被输出至4K显示屏。

图 1 视频信号处理流程示意图

方案优势

(一)多通道支持

处理器集成了20个GTH高速串行收发器,支持最高达5路的4K HDMI 视频输入,极大地满足了多屏幕、高分辨率视频处理的复杂应用需求,为用户构建多视频源处理系统提供了坚实基础。

(二)低延时特性

只需通过逻辑资源实现,避免了额外的硬件延迟,确保了视频流的实时传输和处理,真正实现了视频数据的实时同步交互,适用于实时性要求较高的应用场景。

(三)高集成度设计

本方案具备高集成度,简化了电路设计,将众多视频处理功能模块高度整合。不仅降低了系统复杂性,还有效控制了成本,为用户在系统构建和成本控制方面提供了双重优势。

图 2

SOM-TLZU核心板优势


图 3

SOM-TLZU核心板典型应用领域


图 4

4K HDMI 高清视频开发案例

为了简化描述,本文仅摘录部分方案功能描述与测试结果。

开发环境

本文主要介绍基于Xilinx UltraScale+ MPSoC XCZU7EV的4K HDMI 高清视频开发案例,适用开发环境如下。

Windows开发环境:Windows 7 64bit、Windows 10 64bit

Linux开发环境:Ubuntu18.04.4 64bit

开发工具包:Xilinx Unified 2022.2

硬件平台:创龙科技TLZU-EVM评估板

案例说明

通过HDMI IN接口采集4K@60fps视频采集,并通过HDMI OUT接口将采集到的视频进行输出。

案例演示

首先,将小米盒子作为视频源设备、4K显示屏作为输出显示设备连接至评估板,具体硬件连接方式如下所示:

图 5 硬件连接图

硬件连接后,加载PS端裸机程序、PL端程序。完成后即可看到调试串口终端打印如下信息。

图 6

参考产品资料操作,重启4K显示屏后,调试串口终端打印如下信息。YUV_444:表示输出图像格式;3840x2160@60Hz:表示输出图像分辨率与帧率。

图 7

此时,我们可以看到4K显示屏上显示出正常的图像,画面清晰、色彩鲜艳、无卡顿现象,完美呈现出4K高清视频的魅力。

图 8
若您希望深入了解更多XCZU7EV相关的精彩案例演示,可以通过公众号(Tronlong创龙科技)获取详细资料,快来一起试试吧!

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