創(chuàng)龍基于ZYNQ的CameraLink圖像采集與邊緣檢測(cè)開(kāi)發(fā)詳解

peng85246

1.案例說(shuō)明

• PL端接入CameraLink相機(jī)，通過(guò)Base模式采集圖像（1280*1024），然后通過(guò)VDMA緩存到PS端DDR。
• 使用AXI4-Stream Switch IP核將圖像復(fù)分成兩路，一路用于邊緣檢測(cè)處理（Sobel算法），另一路直接回顯。
• 利用Video Mixer IP核將圖像疊加，通過(guò)HDMI輸出原始圖像或者算法處理后的圖像。本案例支持CameraLink Base/Full模式、彩色/黑白相機(jī)。
  

此開(kāi)發(fā)詳解基于創(chuàng)龍ZYNQ Z-7045/Z-7100評(píng)估板TLZ7xH-EVM展開(kāi)。

2.案例框圖


3.申請(qǐng)IP核license
本開(kāi)發(fā)案例使用的Video Mixer和Chroma Resampler IP核，需要到官網(wǎng)下載IP核免費(fèi)license，否則將無(wú)法通過(guò)TcL腳本生成Vivado工程。
請(qǐng)參照創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評(píng)估板（ZYNQ Z-7045/Z-7100）用戶手冊(cè)《Xilinx Vivado 2017.4及License安裝教程》文檔，導(dǎo)入IP核。


成功導(dǎo)入后，點(diǎn)擊View License Status可以查看新添加的IP核license如下圖。



4.Vivado工程說(shuō)明
參照創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評(píng)估板（ZYNQ Z-7045/Z-7100）《基于TcL腳本生成Vivado工程及編譯》文檔，使用TcL腳本生成Vivado工程。
（1）生成評(píng)估板TLZ7xH-EVM、ZYNQ型號(hào)為xc7z100的Vivado工程：
Vivado# vivado -mode batch -source tl_cameralink_edge_display_project.tcl  -tclargs tlz7xh-evm  xc7z100ffg900-2
（2）生成評(píng)估板TLZ7xH-EVM、ZYNQ型號(hào)為xc7z045的Vivado工程：
Vivado# vivado -mode batch -source tl_cameralink_display_project.tcl  -tclargs tlz7xh-evm  xc7z045ffg900-2
進(jìn)入Vivado工程所在的runs路徑，雙擊.xpr文件打開(kāi)工程。


點(diǎn)擊"IP INTEGRATOR -> Open Block Design"，打開(kāi)Vivado工程如下圖所示。

Base模式

點(diǎn)擊Address Editor選項(xiàng)，可以看到IP核分配的地址，在PS端可以通過(guò)配置這些地址（寄存器）來(lái)控制IP核。



5.案例演示
實(shí)驗(yàn)硬件說(shuō)明
CameraLink相機(jī)參考型號(hào)：

• 彩色RS-A5241-CC107-S00，支持Full/Base，分辨率2560*2048，幀率107Hz
• 黑白R(shí)S-A5241-CM107-S00，支持Full/Base，分辨率2560*2048，幀率107Hz
  

參考下表和圖將相機(jī)接到評(píng)估板CameraLink接口，顯示器接到HDMI OUT接口。

模式	接口（相機(jī)-評(píng)估板）
Base	CL0-CON18

Base模式

基于Linux系統(tǒng)測(cè)試
評(píng)估板上電啟動(dòng)進(jìn)入文件系統(tǒng)，執(zhí)行如下指令新建一個(gè)"/lib/firmware"文件夾。將由Vivado工程編譯生成的xxx.bin文件傳送到評(píng)估板文件系統(tǒng)的"/lib/firmware/"目錄下，并重命名為system_wrapper.bin。
參考創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評(píng)估板（Z-7045/Z-7100）用戶手冊(cè)《生成PL設(shè)備樹(shù)及動(dòng)態(tài)加載PL程序和設(shè)備樹(shù)》文檔，生成設(shè)備樹(shù)，然后將編譯好的dtbo文件拷貝到文件系統(tǒng)"lib/firmware"目錄下。
Target# mkdir -p /lib/firmware/



HDMI OUT芯片接的是PS端的I2C，需要加載PS端設(shè)備樹(shù)，加載成功后如下圖所示。
Target#mkdir /configfs
Target#mount -t configfs configfs /configfs
Target#mkdir /configfs/device-tree/overlays/full
Target#echo -n zynq-zc706-overlay.dtbo >  /configfs/device-tree/overlays/full/path


再加載PL端程序和設(shè)備樹(shù)�？梢钥吹紸XI UART對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為/dev/ttyUL1。
Target#mkdir /configfs/device-tree/overlays/cameralink
Target#echo -n "pl.dtbo" > /configfs/device-tree/overlays/cameralink/path



將例程image目錄下的腳本拷貝到文件系統(tǒng)，執(zhí)行腳本進(jìn)行配置，即可在顯示器看到相機(jī)采集的視頻。
Target#./camera_init.sh base //初始化CameraLink相機(jī)

Base模式

腳本說(shuō)明：


Target#./sil9022_i2c_1080p.sh //初始化HDMI OUT
Target#./axi_vdma_cameralink.sh //初始化VDMA
Target#./switch_video.sh 1 //配置AXI4-Stream Switch IP核，參數(shù)1為原始圖像
Target#./mixer_init.sh 1 //初始化Video Mixer IP核，參數(shù)1為原始圖像





Target#./sobel_filter_init.sh //初始化Image_filter IP核
Target#./mixer_init.sh 2 && ./switch_video.sh 2 //切換到算法處理后的圖像




對(duì)于RS-A5241的相機(jī)，Base模式下，1280*1024的分辨率狀態(tài)下，圖像幀率有120+幀，所以圖像曝光短，圖像較暗，增大Image_filter IP的閾值可以獲得更好的效果。
Target#devmem 0x43c000b4 w 0xff //設(shè)置高閾值為0xff
Target#devmem 0x43c000bc w 0xa0 //設(shè)置低閾值為0xa0



設(shè)置顏色反轉(zhuǎn)：
Target#devmem 0x43c000c4 w 1  //0xc4寄存器設(shè)置為1，邊緣為白色，若為0；邊緣為黑色