ZYNQ学习之旅–PS_AXI_VDMA（利用VDMA实现将PS端的数据显示在PL端的HDMI上）

目录标题

• 简介
• • 帧缓存
  • 同步锁相（Genlock ）
  • • Genlock Master
    • Genlock Slave
    • Dynamic Genlock Master
    • Dynamic Genlock Slave
  • VDMA 概述
• BD设计
• 软件设计

简介

AXI VDMA（AXI Video Direct Memory Access，以下简称 VDMA），是 Xilinx 提供的软核 IP。其功能
和 AXI DMA（以下简称 DMA）有些类似，都可以为存储器或者 AXI4-Stream 类目标外设之间提供高带宽
直接存储器存取。和 DMA 相比，VDMA 增加了帧缓存的缓冲机制和同步锁相（GenLock）等功能，是为了针对视频图像应用而做的升级版的 DMA。VDMA 集成了视频专用功能，如帧同步和 2D DMA 传输等，非常适合基于 ZYNQ 架构上的图像和视频处理，缩短了开发周期。
DMA 和 VDMA 的对比如表所示。

同步锁相（Genlock ）

在很多的视频应用中，图像输入端和输出端的数据速率不匹配，通常使用帧缓存来避免因速率不匹配而
导致的潜在错误。为了解决单帧缓存区域带来的图像叠加问题，通过分配多个帧缓存区域保存数据，图像输入端在写入其中一个帧缓存时，输出端读取其它的帧缓存。
VDMA 支持四种同步锁相模式，分别是 Genlock Master（同步锁相主模式）、Genlock Slave（同步锁从模式）、Dynamic Genlock Master （动态同步锁相主模式）和 Dynamic Genlock Slave（动态同步锁相从模式）。
VDMA 有一个写通道（S2MM）和一个读通道（MM2S），用户通过写通道将输入端数据写入帧缓存，
通过读通道将从帧缓存中读出数据。VDMA 的每一个通道都可以选择以上四种模式中的一种，接下来我们分别向大家介绍这四种同步模式。

Genlock Master

当写通道（S2MM）或者读通道（MM2S）配置为 Genlock Master 时，该通道不会跳过或者重复任一帧
缓存区域，按照帧缓存顺序读出数据。配置为 Genlock Slave 的通道应当紧跟 Genlock Master 通道变化，但有一定的延迟，延迟的大小在寄存器（*frmdly_stride[28:24]）中配置。

Genlock Slave

当写通道（S2MM）或者读通道（MM2S）配置为 Genlock Slave 时，该通道会通过跳过或者重复一些帧缓存区域的方式，尝试与 Genlock Master 通道同步。

Dynamic Genlock Master

当写通道（S2MM）或者读通道（MM2S）配置为 Dynamic Genlock Master 时，该通道会跳过 Dynamic
Genlock Slave 通道正在操作的帧缓存，通过跳过或者重复一些帧缓存区域的方式来完成。
这里以分配三个帧缓存为例。当配置为 Dynamic Genlock Master 的通道访问帧缓存时，没有检测到 Slave通道访问的帧缓存，那么它会循环访问帧缓存 0 1 2 0 1 2；而如果检测到 Slave 访问的帧缓存区域，它们它会跳过该区域并开始访问下一帧缓存。因此，如果 Slave 通道长时间访问帧缓存 1，则 Master 会循环访问帧缓存 1 和 3。

Dynamic Genlock Slave

当写通道（S2MM）或者读通道（MM2S）配置为 Dynamic Genlock Slave 时，该通道会操作 Dynamic
Genlock Master 通道上一周期操作的帧。

VDMA 概述

VDMA 用于将 AXI Stream 格式的数据流转换为 Memory Map 格式或将 Memory Map 格式的数据转换
为 AXI Stream 数据流，也就是说 VDMA 内核旨在提供从 AXI4 域到 AXI4-Stream 域的视频读/写传输功能，反之亦然，从而实现系统内存（主要指 DDR3）和基于 AXI4-Stream 的目标视频 IP 之间的高速数据移动。VDMA 的框图如下图所示：

软件设计