為了更快速的開發我需要的帶快取的hdmi收發通路，將上一節的demo進行修改來實現。當然，可以從頭開始自己進行配置，我就這麼做了，但是因為fpga配置的不同，還要修改更多的驅動程式碼，相當麻煩，所以就直接拿demo的工程來用吧。（我一開始參考了TRD的工程程式碼，跟hdmi demo的配置還是有區別的，比如RX通道的參考時鐘，TRD用了SI5324的晶體，而demo用的是fpga輸出的時鐘）。

1 Vivado 工程修改

將上節的zcu102 hdmi demo工程開啟，選擇File -> Save Projeject As
將名稱設定為zcu102_hdmi_frame

開啟block design
因為不使用音訊功能，所以將audio相關的連線和模組刪除。刪除前參考TRD的設計，可以看到v_hdmi_tx_ss的s_axis_audio_aclk和s_axis_audio_aresetn需要進行連線，其他的直接刪除或接0即可。
刪除下面的模組。

將tx和rx的s_axis_audio_aresetn和fid訊號連線刪除。將s_axis_audio_aclk連線到s_axi_cpu_aclk。

新增Video Mixer IP

雙擊IP進行配置

新增Video Frame Buffer Write IP

雙擊進行配置，視訊格式選擇了RGB8、YUV8、YUYV三種常見的HDMI視訊格式。

新增AXI Data FIFO IP
雙擊進行配置，將資料頻寬改為128，Write FIFO Depthe設定為512，delay設定為ON。

將v_tpg_ss_0這個結構改名為v_dma_ss，然後將剛才新增的這些IP都拖進來。
雙擊結構中的v_tpg，將所有功能勾選。

雙擊結構中的axi_gpio，將GPIO Width改為3。結構中的tpg、mix、frmbuf_wr都需要用GPIO來實現非同步復位，這是官方Linux驅動的要求，就按照它的辦吧。當然不用linux的話也可以將這些復位管腳接到reset模組。

然後新增3個slice分別定位到0、1、2位，分別連線到tpg、mix、frmbuf_wr模組。

雙擊zynq ps，新增兩個主AXI HPM FPD和兩個從AXI HP FPD。第一個主介面用來低速的AXI外設配置(100MHz)，第二個主介面用來高速的AXI外設配置(300MHz)；第一個從介面用來實現HDMI TX通道資料讀取(300MHz)，第二個從介面用來實現HDMI RX通道資料寫入(300MHz)。

在zynq_us_ss_0中新增AXI Interconnect IP

新增AXI Interconnect IP
雙擊進行配置，4輸入1輸出，Max Performence,Enable Register Slice, Enable Data FIFO



再新增一個AXI Interconnect IP，1輸入1輸出，其它配置跟前邊的相同。

再新增一個AXI Interconnect IP，1輸入4輸出，選擇Minimal Area,Enable Register Slice選擇Outer,Enable Data FIFO選擇NONE
將原有的一個AXI Interconnect IP也配置成相同的模式1輸入4輸出，並將fmch_axi_iic重新連線到M03_AXI介面。
將中斷前的concat改為6輸入。連線tpg、mix、frmbuf_wr的中斷輸出。

最終vmda相關的連線如下圖

zynq_us相關的連線如下圖

總體連線如下圖

auto assign address將所有ip的暫存器偏移進行配置，然後將不用的OCM、QSPI、PCIE儲存空間unmap掉


validate design驗證設計

將不會用到的audio相關rtl程式碼以及audio相關的xdc約束刪除。

直接點選Generate Bitstream
在有cache的基礎上大概編譯了半個小時。
資源使用較demo來說dsp、bram和lut佔用增長了許多

Export Hardware, Launch SDK完成這一階段的設計

2 SDK 工程修改

對於HDMI RX通道來說，完全被修改了，需要重新設計驅動程式碼。
對於HDMI TX通道來說，我保留了TPG模組，所以可以將程式碼部分修改即可進行HDMI輸出測試，這樣也挺好的。
生成了一個新的exdes_wrapper_hw_platform_1，將原來的*_0刪除。
因為驅動要變，所以重新生成一個Passthrough_A53例程，並進行修改，重新生成前需要將原有程式程式碼和bsp刪除。勾選刪除原始檔。
使用預設配置生成一個新的bsp：zcu102_hdmi_frame_bsp
匯入hdmi Passthrough_A53例程。
可以看到例子中有錯誤，這是因為我們刪掉了audio相關的東西以及一些其他內容導致的。我們現在開始剪裁這個程式碼，使他滿足我們現在的fpga邏輯。
結果發現簡單的修改就能正常編譯了。。

XPAR_V_TPG_SS_0_AXI_GPIO_DEVICE_ID
換成XPAR_V_DMA_SS_AXI_GPIO_DEVICE_ID

XPAR_V_TPG_SS_0_V_TPG_DEVICE_ID換成
XPAR_V_DMA_SS_V_TPG_DEVICE_ID

先不管mix和frmbuf_wr的驅動，直接用保留的TPG測試HDMI TX的輸出。
燒錄fpga,燒錄ps，螢幕一閃，看來能用啊。

因為不能TPG的輸入時MIX，所以沒有passthrough功能了，手動配置，按”c”選擇輸出colorbar，顯示器能夠顯示，表明HDMI TX通道是能夠正常用的，只要編寫mix的驅動就可以了。
而且從前面圖中的log可以看到

RX stream is up

所以說明輸入通道也是ok的，只要編寫frmbuf_wr的驅動就可以了。
把兩個驅動編寫完畢，再用三重緩衝的方式將視訊記憶體排程起來，應該就能夠間接實現passthrough功能了。

雖然這樣能用，但是還有audio相關的程式碼沒有刪除或是遮蔽，最好處理一下。。

下面的log測試了輸出不同解析度和tpg產生的pattern圖形，都是正常的。

Starting colorbar
RX stream is up
TX stream is up
--------
Pass-Through :
        Color Format:     RGB
        Color Depth:      8
        Pixels Per Clock: 2
        Mode:             Progressive
        Frame Rate:       60Hz
        Resolution:       [email protected]
        Pixel Clock:      148500000
--------
Starting colorbar
TX stream is down
TX stream is up
--------
Colorbar :
        Color Format:     RGB
        Color Depth:      8
        Pixels Per Clock: 2
        Mode:             Progressive
        Frame Rate:       60Hz
        Resolution:       [email protected]
        Pixel Clock:      148500000
--------

---------------------------
---   RESOLUTION MENU   ---
---------------------------
 1 -  720 x 480p
 2 -  720 x 576p
 3 - 1280 x 720p
 4 - 1680 x 720p
 5 - 1920 x 1080p
 6 - 2560 x 1080p
 7 - 3840 x 2160p
 8 - 4096 x 2160p
 9 - 1920 x 1080i
10 -  640 x 480p (VGA / DMT0659)
11 -  800 x 600p (SVGA / DMT0860)
12 - 1024 x 768p (XGA / DMT1060)
13 - 1280 x 768p (WXGA / CVT1260E)
14 - 1366 x 768p (WXGA+ / DMT1360)
15 - 1280 x 1024p (SXGA / DMT1260G)
16 - 1680 x 1050p (WSXGA+ / CVT1660D)
17 - 1600 x 1200p (UXGA / DMT1660)
18 - 1920 x 1200p (WUXGA / CVT1960D)
19 -  720 x 480i (NTSC)
20 -  720 x 576i (PAL)
21 - 3840 x 2160p (SB) (Custom)
99 - Exit
Starting colorbar> 4
TX stream is down
TX stream is up
--------
Colorbar :
        Color Format:     RGB
        Color Depth:      8
        Pixels Per Clock: 2
        Mode:             Progressive
        Frame Rate:       60Hz
        Resolution:       [email protected]
        Pixel Clock:      99000000
--------
Starting colorbar> 3
TX stream is down
TX stream is up
--------
Colorbar :
        Color Format:     RGB
        Color Depth:      8
        Pixels Per Clock: 2
        Mode:             Progressive
        Frame Rate:       60Hz
        Resolution:       [email protected]
        Pixel Clock:      74250000
--------
Starting colorbar> 5
TX stream is down
TX stream is up
--------
Colorbar :
        Color Format:     RGB
        Color Depth:      8
        Pixels Per Clock: 2
        Mode:             Progressive
        Frame Rate:       60Hz
        Resolution:       [email protected]
        Pixel Clock:      148500000
--------
Returning to main menu.

----------------------
---   VIDEO MENU   ---
----------------------
  1 - Color bars
  2 - Solid red
  3 - Solid green
  4 - Solid blue
  5 - Solid black
  6 - Solid white
  7 - Horizontal ramp
  8 - Vertical ramp
  9 - Rainbow color
 10 - Checker board
 11 - Cross hatch
 12 - Noise
 13 - Black (Video Mask)
 14 - White (Video Mask)
 15 - Red (Video Mask)
 16 - Green (Video Mask)
 17 - Blue (Video Mask)
 18 - Noise (Video Mask)
 99 - Exit

其中的9 - Rainbow color看起來效果不錯，以前都是拿的ZedBoard的VGA介面進行測試的，RGB三色的深度太小，顯示出來都是離散的色塊，現在拿RGB24來顯示，果然比較平滑了。

修改顏色格式為RGB、YUV444、YUV422也都是能用的，但是切換的時候應該是有個bug，會同時將顏色深度變為12,顯示器就會不正常顯示了。

感覺這個demo的測試程式還是寫的非常好的，比較穩定，以後要是還會用到的話，可以拿來借鑑。

3 程式梳理

下面對demo程式進行梳理，將他的程式流程整理出來。
這裡就不畫框圖了，文字整理。

1. 雜項
   
   • 宣告相關變數、結構體指標
   • 列印啟動資訊，包含了elf編譯的時間
   • 標誌位初始化
2. 初始化基本功能
   
   • 初始化ps端的iic0、iic1
   • 使用iic1配置U34 iic擴充套件晶片（0x74），將iic1匯流排switch到(第5個通道，0x10)U20時鐘晶片(驅動裡面是Si5324，實際是Si5328)
   • 使用iic1-ch5，配置Si5328時鐘晶片（0x69）
     
     1. 3,0x15。在校準時關閉時鐘輸出。
     2. 4,0x92。自動選擇時鐘並可逆，history delay default。
     3. 6,0x0f。輸出訊號電平CKOUT1、CKOUT2：Low swing LVDS
     4. 10,0x08。CKOUT2 disabled，CKOUT1 enabled。
     5. 11,0x42。CKIN2 disabled，CKIN1 enabled。
     6. 19,0x23。設定快速時鐘
     7. 137,0x01。使能快速鎖定。
     8. 輸入設定為晶體輸入114285000Hz，輸出為156250000Hz。
        
        • 使用軟體計算出分頻倍頻數值。
        • 0,0x54。使用xtal輸入，使能free running。
        • 配置分頻倍頻係數到晶片。
     9. 仔細看了一下，這個晶片實際在ZCU102裡面是驅動SFP的，不知道幹嘛還要這個，直接刪掉？？。。。
   • 使用pl端的axi_iic，配置Si5324時鐘晶片（0x68）
     
     1. 配置與Si5328前半部分相同。
     2. 輸入時鐘選擇CKIN1，輸出選擇CKOUT1。
     3. 完成配置。
   • 沒有使用HDCP功能，很大一部分程式碼被註釋了
   • 初始化中斷功能Gic
3. 初始化HDMI相關功能
   
   • 預設配置初始化HDMI_TX_SS模組
   • 將HDMI_TX_SS模組的中斷服務程式繫結到對應Gic的中斷號上
   • 使能Gic中HDMI_TX_SS的中斷
   • 配置HDMI_TX_SS模組的回撥函式介面
     
     1. XV_HDMITXSS_HANDLER_CONNECT-> TxConnectCallback
     2. XV_HDMITXSS_HANDLER_TOGGLE-> TxToggleCallback
     3. XV_HDMITXSS_HANDLER_VS-> TxVsCallback
     4. XV_HDMITXSS_HANDLER_STREAM_UP-> TxStreamUpCallback
     5. XV_HDMITXSS_HANDLER_STREAM_DOWN-> TxStreamDownCallback
     6. 各個回撥函式功能如其名稱
   • 配置HDMI_RX_SS模組中的EDID資訊
   • 預設配置初始化HDMI_RX_SS模組
   • 將HDMI_RX_SS模組的中斷服務程式繫結到對應Gic的中斷號上
   • 使能Gic中HDMI_RX_SS的中斷
   • 配置HDMI_RX_SS模組的回撥函式介面
     
     1. XV_HDMIRXSS_HANDLER_CONNECT-> RxConnectCallback
     2. XV_HDMIRXSS_HANDLER_AUX-> RxAuxCallback
     3. XV_HDMIRXSS_HANDLER_AUD-> RxAudCallback
     4. XV_HDMIRXSS_HANDLER_LNKSTA-> RxLnkStaCallback
     5. XV_HDMIRXSS_HANDLER_STREAM_DOWN-> RxStreamDownCallback
     6. XV_HDMIRXSS_HANDLER_STREAM_INIT-> RxStreamInitCallback
     7. XV_HDMIRXSS_HANDLER_STREAM_UP-> RxStreamUpCallback
     8. 各個回撥函式功能如其名稱
   • 預設配置初始化Video_PHY模組
   • 將Video_PHY模組的中斷服務程式繫結到對應Gic的中斷號上
   • 使能Gic中Video_PHY的中斷
   • 配置Video_PHY模組的回撥函式介面
     
     1. XVPHY_HDMI_HANDLER_TXINIT-> VphyHdmiTxInitCallback
     2. XVPHY_HDMI_HANDLER_TXREADY-> VphyHdmiTxReadyCallback
     3. XVPHY_HDMI_HANDLER_RXINIT-> VphyHdmiRxInitCallback
     4. XVPHY_HDMI_HANDLER_RXREADY-> VphyHdmiRxReadyCallback
     5. VphyErrorCallback
     6. 各個回撥函式功能如其名稱
4. 初始化其他影象相關模組
   
   • 預設配置，初始化AXI_GPIO模組
   • 復位TPG模組
   • 預設配置，初始化TPG模組
5. 設定程式異常回調函式，並使能異常檢測
6. 初始化HDMI Menu軟體模組
7. 初始化Video_PHY和HDMI_TX_SS模組，使能Colorbar、1080p、RGB8輸出配置，HDMI RX不接的情況下會輸入，加入RX接了輸入訊號，會快速的觸發中斷，改為passthrough模式？
8. 進入程式的主迴圈
   
   • 根據是否接入了RX訊號，來進行模式配置
     
     1. RX電纜連線、RX資料流建立成功會將StartTxAfterRxFlag置為TRUE，觸發執行StartTxAfterRx
        
        • 清除StartTxAfterRxFlag為FALSE
        • 關閉Video_PHY的TX TMDS的OBUFTDS差分時鐘
        • 開啟HDMI TX的流，設定畫素速率、顏色深度、顏色格式、scrambler？、時鐘速率、寫log
        • 開啟Video_PHY的RX TMDS的OBUFTDS差分時鐘輸出
        • 判斷HDMI TX和HDMI RX是否繫結在了一個GT收發器上
          
          1. 不在一個GT上，需要對收發參考時鐘進行頻率一致的設定
          2. 在一個GT上
             
             • 復位Si5324
             • 重新初始化Si5324
        • 復位TPG模組
        • 重新根據HDMI解析度配置TPG模組
        • 如果HDMI TX和HDMI RX繫結在一個GT上，開啟Video_PHY的TX TMDS的OBUFTDS差分時鐘
     2. TX電纜連線、RX連線會將TxRestartColorbar置為TRUE
        
        • 清除TxRestartColorbar為FALSE
        • 執行EnableColorBar
   • TX的流建立成功後，會將IsStreamUp置為TRUE
     
     1. 清除IsStreamUp為FASLE
     2. 通過AXI_IIC根據Video_PHY的資訊配置DP159晶片
     3. 開啟Video_PHY的TX TMDS的OBUFTDS差分時鐘
   • 執行HDMI Menu程式模組，響應指令並作出動作
   • 根據VphyErrorFlag標誌來進行錯誤處理，Video_PHY的錯誤回撥函式會將VphyErrorCallback置為TRUE
     asd

4 總結

把HDMI的Demo的大概結構已經理清楚了，下一次拿以前寫好的mix和frmbuf_wr的驅動新增到工程，把初始化以及相關的中斷程式寫好來進行帶幀緩衝的透傳功能。當然，可以將一些影象處理演算法加進來，這樣系統的功能就比較強大了~
幀同步的方法看起來是需要在XV_HDMITXSS_HANDLER_VS中斷裡面去做，就先這樣吧。