基于Camera Link和PCIe DMA的多通道視訊采集和顯示系統

基于Camera Link和PCIe DMA的多通道視訊采集和顯示系統

在主機端PCIe驅動的控制和排程下，視訊采集與顯示系統可以同時完成對多個Camera Link接口視訊采集以及Camera Link接口視訊回放驅動工作，既可采用行緩存機制（無需幀緩存，無需DDR），也可采用幀緩存機制（使用DDR），使用PCIe接口和主機進行資料的傳輸，裝置端内嵌多通道DMA引擎完成多個DA資料的H2C（Host to Card）和AD資料的C2H（Card to Host）傳輸，支援MSI中斷機制，完全釋放主機/CPU/GPU采集&回放的密集任務量，特别适用于高速視訊采集和顯示的應用。

核心特性：

1. 多種PCIe驅動：

   a) Xilinx XDMA驅動，Windows和Linux版本

   b) 自研驅動，Windows和Linux版本

2. 每個通道的采集和回放DMA位址隊列深度大于32
3. 多通道DMA引擎，支援連續式DMA（CDMA）和鍊式DMA（SGDMA）
4. 支援MSI中斷機制，傳統的寄存器讀寫
5. 支援H2C（Host to Card）和C2H（Card to Host）的全雙工資料傳輸
6. 支援Camera Link接口的相機和顯示器
7. 支援DDR3-1600和DDR4-2400接口的記憶體顆粒或記憶體條
8. 自适應PCIe鍊路速率：PCIe 1.0，PCIe 2.0，PCIe 3.0和PCIe 4.0
9. 自适應PCIe鍊路寬度：PCIe x1，PCIe x2，PCIe x4，PCIe x8，PCIe x16
10. 支援Xilinx器件：Spartan-6，Virtex-5，Virtex-6，Artix-7，Kintex-7，Virtex-7，Ultrascale，Ultrascale+

對外接口：

1. PCIe接口
2. DDR3/DDR4接口
3. Camera Link接口

性能名額：

1. PCIe 2.0 x4：DMA Read(C2H)速率大于1750MB/s，DMA Write(H2C)速率大于1710MB/s
2. PCIe 2.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于3490MB/s，DMA Write(H2C)速率大于3400MB/s
3. PCIe 3.0 x8：DMA Read(C2H)速率大于6850MB/s，DMA Write(H2C)速率大于6800MB/s
4. PCIe 3.0 x16：DMA Read(C2H)速率大于13300MB/s，DMA Write(H2C)速率大于13800MB/s
5. 64bit DDR3-1600，72bit DDR3-1600，64bit DDR4-2400，72bit DDR4-2400
6. Camera Link：base，medium，full

資源使用：

1通道CDMA資源使用（XC7K325為例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：9343，FFs：14043，BRAM：10，PCIe：1

1通道CDMA資源使用（XCKU060為例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：11265，FFs：19089，BRAM：48，PCIe：1

8通道CDMA資源使用（XC7K325為例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：14803，FFs：20712，BRAM：75，PCIe：1

8通道SGDMA資源使用（XC7K325為例，PCIe 2.0 x4）：

1. LUTs：19055，FFs：27529，BRAM：94，PCIe：1

8通道CDMA資源使用（XC7K325為例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：20235，FFs：29327，BRAM：55，PCIe：1

8通道SGDMA資源使用（XC7K325為例，PCIe 2.0 x8）：

1. LUTs：26432，FFs：38087，BRAM：55，PCIe：1

8通道CDMA資源使用（XCKU060為例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：18747，FFs：36805，BRAM：78，PCIe：1

8通道SGDMA資源使用（XCKU060為例，PCIe 3.0 x8）：

1. LUTs：25886，FFs：51406，BRAM：78，PCIe：1

8通道CDMA資源使用（XCVU9P為例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：34531，FFs：75161，BRAM：150，PCIe：1

8通道SGDMA資源使用（XCVU9P為例，PCIe 3.0 x16）：

1. LUTs：46256，FFs：101538，BRAM：150，PCIe：1

可傳遞資料：

1. 詳細的使用者手冊
2. Design File：Post-synthesis EDIF netlist or RTL Source
3. Timing and layout constraints，Test or Design Example Project
4. 技術支援：郵件，電話，現場，教育訓練服務

聯系方式：

Email：[email protected]

視訊采集與顯示系統結構框圖

系統結構描述：

Camera Link RX子產品負責從相機采集視訊，以AXIS接口輸出到S2MM子產品

S2MM子產品負責把采集到的視訊寫入預設的DDR4緩存區。

SGDMA子產品負責把DDR4緩沖區的資料搬移到使用者的采集緩沖區，或把使用者回放緩沖區的資料搬移到DDR4緩沖區。

MM2S子產品負責讀取預設的DDR4緩存區的資料顯示輸出。

Camera Link TX子產品接收MM2S輸出的資料，顯示到顯示器。

Register Files子產品用來配置以及控制S2MM和M2SS子產品，并且傳回這些子產品的狀态。

S2MM和M2SS的中斷請求發送到Interrupt子產品，發出MSI中斷。

DDR4控制器完成對4GB-DDR4的讀寫通路，支援2400MHz主頻，72-bit接口寬度，ECC

PCIe Gen3 Integrated Endpoint Block實作PCIe協定規範，支援Gen 3，8-lane endpoint配置

PCIe驅動采用WDF架構來開發，支援win7/win10作業系統，或者Linux作業系統。使用者應用程式通路采集緩沖區可以獲得采集資料，或者把回放資料傳輸到回放緩沖區進行回放。