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编程问答

基于FPGA的GV7600驱动控制器设计，按照BT1120协议传输YCbCr数据

發布時間：2023/12/10 编程问答 36 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了基于FPGA的GV7600驱动控制器设计，按照BT1120协议传输YCbCr数据小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

一、基于FPGA的GV7600驅動控制器設計，按照BT1120協議傳輸YCbCr數據

二、模塊名稱

SDI Data Interface

三、模塊輸入輸出端口定義(interface)

PCB板號：176-A-1，根據10bit HD模式，在硬件pcb上配置如下4個引腳（紅色字體）

信號名稱	信號屬性	信號說明
Sys_clk	input	系統時鐘：30 MHz
Pclk	output	鎖相環輸出給GV7600時鐘：148.5MHZ
Reset	output	GV7600低電平復位1.8ms
Sdi_data	output	輸出數據給GV7600
?	?	?
DETECT_TRS	硬件拉高	將H:V:F timing信號嵌入到并行輸入數據流
656_BYPASS	硬件拉高	選擇video模式
20BIT/10BIT	硬件拉低	選擇輸入10bit數據位數
RATE_SEL0	硬件拉低	根據分辨率要求
?	?	?

?

四、模塊功能(functions)

根據項目需求，通過FPGA驅動GV7600輸出SDI信號

五、模塊行為描述(behavior descriptions)

頂層模塊：端口定義

(輸入：Sys_clk，

輸出：Pclk，Sdi_data，Reset)；

驅動模塊：端口定義

（輸入：Clk，Sys_rstn，BT1120_data_out，

輸出：Pclk，Sdi_data，Reset，）；

BT1120模塊：端口定義

（輸入：Clk，Sys_rstn，

輸出：BT1120_data_out，）；

PLL調用模塊：端口定義

（輸入：Sys_clk，

輸出：c0，locked，）；

模塊分為4個子模塊：1.頂層模塊：做例化；2.驅動模塊：驅動GV7600芯片，FPGA輸出GV7600復位，時鐘和數據信號；3. BT1120模塊：按照BT1120協議傳輸數據；4.鎖相環調用模塊：輸出148.5Mhz時鐘（根據分辨率決定時鐘頻率）；

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1 SDI接口流程圖

?

六、時序說明圖(diagrams)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖2 10bit復用 SDI接口時序

根據《GV7600-SDI并轉串datasheet》，FPGA主要實現驅動GV7600功能，具體需求如下：

選擇模式：10-bit data input HD format????? <文檔P30>???

選擇分辨率：1920*1080，1080p/30Hz Format????? <文檔P36>

七、注意事項

FPGA內部通過鎖相環倍頻輸出給GV7600 148.5MHz時鐘；

注意選擇10bit模式和輸入數據位寬

特別注意有效像素點開始數值（參考bt1120文檔(P12)：數據流定時規范）

GV7600低電平復位：1.8ms；

在1080p分辨率下：VIDEO_START=559/560畫面正常，561畫面立刻抖動；在720p分辨率下：VIDEO_START=4039/ 4040畫面正常，4041畫面立刻抖動

1080p

?	20位	10位復用
并行數據流中的數字行	2200	4400
并行數據流中的數字行消隱	4+272+4	8+544+8
并行數據流中的有效行	1920	3840

10bit

552	553	554	555	556	557	558	559
SAV0	SAV1	SAV2	SAV3	SAV4	SAV5	SAV6	SAV7

`ifdef BT1120_1080P_30HZ

parameter ROW_MAX = 1124; ????????? //每場總計行數

parameter COL_MAX = 4399; ?????????? //每行總計像素點數

parameter ROW_BLACK_S = 41; ???? //開始場有效

parameter ROW_BLACK_E = 1121; //開始場消隱

parameter SAV_COL = 552;???????????????? //276*2

parameter BLANK_START = 7; ??????? //開始272*2=544個消隱區域

parameter SAV_START?? ? = 551; ???? //開始4*2=8個SAV定時基準碼

parameter VIDEO_START = 559;??? //開始每行有效像素點區域，560也可以正常顯示圖像?

parameter EAV_START?? ? = 4399; ?? //開始4*2=8個EAV定時基準碼

parameter DATA_CNT ? ??= 1919;???? //每行有效像素點

parameter VCNT_SUM??? ? = 1079;???? //每場有效行

`endif

八、參考文獻及代碼

文檔一：ITU-R BT.1120-7 建議書?
高清晰度電視演播室信號數字接（https://wenku.baidu.com/view/920afe2d2af90242a895e501.html）

文檔二：SMPTE? STANDARD? for Television — 1280 × 720 Progressive Image Sample Structure — Analog and Digital Representation and Analog Interface（https://wenku.baidu.com/view/8de63ec22cc58bd63186bd93.html）

文檔三：GV7600 Aviia? Transmitter 芯片手冊（http://www.doc88.com/p-2456927070001.html）

附核心模塊代碼（通過BT1120協議將YCbCr轉換SDI輸出）

// BT1120 Encoder //****************************************************************// //Company : ## //Author : MZH //Version : 1.0 //Data of Creation :2017/05/22 //****************************************************************// //BT1120 EAV, SAV Description //BIT6:F ODD EVEN Sign (ODD=0) //BIT5:V FIELD BLANKING Sign (1=BLANKING) //BIT4:H EAV SAV Sign (1=EAV) //BIT3-0 CRC BIT3=V(XOR)H；BIT2=F(XOR)H；BIT1=F(XOR)V；BIT0=F(XOR)V(XOR)H // //Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3-0(P3P2P1P0) Hex Description // 1 0 0 0 0000 0x80 Odd,Active,SAV 10'h200 // 1 0 0 1 1101 0x9d Odd,Active,EAV 10'h274 // 1 0 1 0 1011 0xab Odd,Blank, SAV 10'h2AC // 1 0 1 1 0110 0xb6 Odd,Blank, EAV 10'h2d8// // Every line(4400Bytes): // EAV(8Bytes:3FF 3FF 000 000 000 000 XYZ XYZ) // LineBlanking(560Bytes: 80 10 80 10....) // SAV(8Bytes:3FF 3FF 000 000 000 000 XYZ XYZ) // ActiveVideo(3840Bytes:Cb0 Y0 Cr0 Y1 Cb2 Y2 Cr2 Y3 Cb4 Y4 Cr4 Y5 .... Cb1918 Y1918 Cr1918 Y1919 ) // // Every Field = 1125Lines // Line 0 - 40:odd field blanking // Line 41 - 1121:odd field active // Line 1122 - 1124:odd field blanking// // Clk: // 2200*1125 = 2475000 // 2475000 * 60 = 148.5M //****************************************************************// // COLORBAR DEFINE //生成顏色測試數據 //`define COLOR_HOR_TEST //橫向漸變條紋 `define COLOR_VER_TEST //豎向漸變條紋 `define TB_DATA`define BT1120_1080P_30HZ //選用1280p 30hz//`define BT1120_720P_30HZ //選用720p 30hzmodule BT1120_1080p_720p (input Sys_rstn,input Clk,//input [7: 0] DataY_input,//input [7: 0] DataCb_input,//input [7: 0] DataCr_input,output reg Field_sync, //Odd signaloutput reg DataY_req, //1280x720 每場output reg DataCr_req, //640x720 每場output reg DataCb_req, //640x720 每場output [9: 0] BT1120_data_out);`ifdef BT1120_1080P_30HZ parameter ROW_MAX = 1124; //每場總計行數 parameter COL_MAX = 4399; //每行總計像素點數parameter ROW_BLACK_S = 41; //開始場有效 parameter ROW_BLACK_E = 1121; //開始場消隱parameter SAV_COL = 552; //276*2parameter BLANK_START = 7; //開始272*2=544個消隱區域 parameter SAV_START = 551; //開始4*2=8個SAV定時基準碼 parameter VIDEO_START = 559; //開始每行有效像素點區域，560也可以正常顯示圖像 parameter EAV_START = 4399; //開始4*2=8個EAV定時基準碼parameter DATA_CNT = 1919; //每行有效像素點 parameter VCNT_SUM = 1079; //每場有效行 `endif`ifdef BT1120_720P_30HZ parameter ROW_MAX = 749; parameter COL_MAX = 6599;parameter ROW_BLACK_S = 25; parameter ROW_BLACK_E = 745;parameter SAV_COL = COL_MAX - 2567;// SAV_COL = 4032parameter BLANK_START = 7; parameter SAV_START = 4031; parameter VIDEO_START = 4039; parameter EAV_START = 6599;parameter DATA_CNT = 1279; parameter VCNT_SUM = 719; `endif`ifdef TB_DATA reg[7:0] DataY,DataCr,DataCb; reg[11:0] cnt_Y; //計數：每行有效像素點數 reg[11:0] cntt; //計數：每場有效行數wire[7:0] DataY_input,DataCr_input,DataCb_input; assign DataY_input = DataY; assign DataCr_input = 8'd128; assign DataCb_input = 8'd128; `endif`ifdef COLOR_VER_TEST //豎條紋 always@(posedge Clk or negedge Sys_rstn)begin //create tb dataif(!Sys_rstn)beginDataY <= 255;cnt_Y <= 12'd0;end else if (DataY_req) beginif (cnt_Y==DATA_CNT) beginDataY <= 255;cnt_Y <= 12'd0;endelse beginDataY <= DataY-1;cnt_Y <= cnt_Y+1;endend end `endif`ifdef COLOR_HOR_TEST //橫條紋 always @(posedge Clk or negedge Sys_rstn) begin //creat tb dataif (!Sys_rstn) begincnt_Y <= 12'd0;endelse if (DataY_req) beginif (cnt_Y==DATA_CNT) begincnt_Y <= 12'd0;end else begincnt_Y <= cnt_Y+1;endend end always @(posedge Clk or negedge Sys_rstn) begin //creat tb dataif (!Sys_rstn) beginDataY <= 8'd0;cntt <= 12'd0;endelse if (DataY_req) beginif (cnt_Y==DATA_CNT) beginDataY <= DataY+1;cntt <= cntt+1; if (cntt==VCNT_SUM) beginDataY <= 0;cntt <= 0;endendend end `endifreg [12:0] hcnt; reg [11:0] vcnt; reg [9:0] data_out_temp;assign BT1120_data_out = data_out_temp;wire [9: 0] dataY_input_temp; wire [9: 0] dataCb_input_temp; wire [9: 0] dataCr_input_temp;// REAL DATA assign dataCb_input_temp = {DataCb_input,2'b00}; assign dataY_input_temp = {DataY_input,2'b00}; assign dataCr_input_temp = {DataCr_input,2'b00};always @ (posedge Clk or negedge Sys_rstn ) //行場計數 beginif (!Sys_rstn) begin hcnt <= 13'd0;vcnt <= 12'd0; endelse beginif (hcnt == COL_MAX) begin hcnt <= 13'd0;vcnt <= (vcnt == ROW_MAX) ? 12'd0: (vcnt + 1'b1); endelse beginhcnt <= hcnt + 1'b1;endend endalways@(posedge Clk or negedge Sys_rstn)begin //輸出奇偶場同步if(!Sys_rstn)beginField_sync <= 1'b0;endelse beginField_sync <= ((hcnt==13'd0)&&((vcnt==12'd0)))? 1:0; end end reg V_VALID; always @ (posedge Clk or negedge Sys_rstn ) //輸出有效標志 beginif (!Sys_rstn) begin V_VALID = 1'b1;endelse begincase (vcnt)0: V_VALID = 1'b1;ROW_BLACK_S: V_VALID = 1'b0; //偶場有效區ROW_BLACK_E: V_VALID = 1'b1;default: V_VALID = V_VALID;endcaseend endreg[1:0] h_state; always@(posedge Clk or negedge Sys_rstn)begin //表示每行四個不同區間if(!Sys_rstn)beginh_state <= 2'd0;endelse if(hcnt==10'd0)beginh_state <= 2'd0;endelse begincase(h_state)2'd0:begin //EAVh_state <= (hcnt==BLANK_START)? 2'd1:2'd0;end2'd1:begin //BLANKh_state <= (hcnt==SAV_START)? 2'd2:2'd1;end 2'd2:begin //SAVh_state <= (hcnt==VIDEO_START)? 2'd3:2'd2;end 2'd3:begin //VIDEOh_state <= (hcnt==EAV_START)? 2'd0:2'd3; //每行有效數據區end default:beginh_state <= 2'd0;endendcaseend end always@(posedge Clk or negedge Sys_rstn)begin //產生輸入請求信號if(!Sys_rstn)beginDataY_req <= 1'b0;DataCr_req <= 1'b0;DataCb_req <= 1'b0;endelse beginif( h_state==2'd3 )beginDataY_req <= ( V_VALID == 1'b0 )? hcnt[0]:1'b0; DataCb_req <= ( V_VALID == 1'b0 )? (hcnt[1:0]==2'b00):1'b0;DataCr_req <= ( V_VALID == 1'b0 )? (hcnt[1:0]==2'b10):1'b0; end else beginDataY_req <= 1'b0;DataCr_req <= 1'b0;DataCb_req <= 1'b0;end end endalways @ (posedge Clk or negedge Sys_rstn ) //BT_1120協議 beginif (!Sys_rstn) begin data_out_temp <= 10'h200;endelse begin //發EAV和SAV前兩個數據if ((hcnt == 0 )|| (hcnt == 1) || (hcnt == SAV_COL) || (hcnt == (SAV_COL+1))) begin data_out_temp <= 10'h3FF;endelse if ( (hcnt == 2) || (hcnt == 3) ||(hcnt == 4) ||(hcnt == 5) || (hcnt == (SAV_COL+2)) || (hcnt == (SAV_COL+3))|| (hcnt == (SAV_COL+4))|| (hcnt == (SAV_COL+5)) ) begindata_out_temp <= 10'h000;end else if ((hcnt == 6) || (hcnt == 7)) begin //發EAV最后兩個數據//if (((vcnt >= 0) && (vcnt <= ROW_BLACK_S)) || ((vcnt >= ROW_BLACK_E) && (vcnt <= ROW_MAX))) begin if (V_VALID) begin data_out_temp <= 10'h2D8; //{8'hB6,2'b00}; EAV odd field blanking endelse begindata_out_temp <= 10'h274; //{8'h9D,2'b00}; EAV odd field active endend // BLACKINGelse if ((hcnt > 7) && (hcnt < SAV_COL) ) begindata_out_temp <= 10'h200;end else if ((hcnt == (SAV_COL+6)) || (hcnt == (SAV_COL+7))) begin //發SAV最后兩個數據 if (V_VALID) begin data_out_temp <= 10'h2AC; //{8'hAB,2'b00}; SAV odd field blanking endelse begindata_out_temp <= 10'h200; //{8'h80,2'b00}; SAV odd field activeendend // DATAelse begin if (V_VALID) begin data_out_temp <= 10'h200;endelse begincase (hcnt[1:0])2'd0: begindata_out_temp <= dataCb_input_temp;end 2'd1,2'd3: begindata_out_temp <= dataY_input_temp;end 2'd2: begindata_out_temp <= dataCr_input_temp;end default: begindata_out_temp <= 10'h200;endendcaseend end end endendmodule/*-----------------------------------------------———————————————— 版權聲明：本文為CSDN博主「Davemissyou」的原創文章，遵循CC 4.0 BY-SA版權協議，轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。原文鏈接：https://blog.csdn.net/Davemissyou/article/details/89016374

九、經驗總結

SDI總結（調試包括：在不同分辨率下的BT656,BT1120）

? ? ? SDI調試的關鍵是行計數，每行EAV和SAV的起始計數至關重要；10bit SDI_1080p和10bit SDI_sd存在兩方面差異：1、bt656和bt1120的協議不同，2、硬件Pcb上RATE_SEL0引腳配置不同；

1、每一行的組成

行（line）=結束碼（EAV）+水平消隱（Horizontal blanking）+起始碼（SAV）+有效數據（Active Video）

起始碼（SAV）和結束碼（EAV），它是標志著一行開始結束的重要標記，bt656協議：

? ? ? 圖3?10bit復用 SDI_sd接口時序

2、為什么一行中的有效數據是 1440 字節，因為PAL制式的SDTV的分辨率為 720*576，即一行有720個有效點，由于采集的是彩色圖像，那么一行就是由亮度信息（Y）和色差信息（CbCr）組成的，由于YCbCr是422格式，故一行中有720列Y，720列CbCr，因此，一行的有效字節數就為 720 x 2 = 1440 字節。bt1120協議：

? ? 圖4??10bit復用 SDI_hd接口時序

3、定義行計數器時，需要明確每行的總數據和有效數據，總數據和有效數據即（EAV和SAV的起始計數）正確與否決定了是否顯示圖像，在整個模塊代碼編寫中查閱總數據和有效數據的數值花費了80%的時間，最終在（bt1120文檔(P12)：數據流定時規范）中找到確定數值；

4、10bit復用時，每行有4400個數據，3840個有效數據，故一行中有1920列Y，1920列CbCr，分辨率：1920*1080

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于FPGA的GV7600驱动控制器设计，按照BT1120协议传输YCbCr数据的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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