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

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)。可以看到AXI 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

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