創(chuàng)龍基于ZYNQ的CameraLink圖像采集與邊緣檢測開發(fā)詳解

peng85246

1.案例說明

• PL端接入CameraLink相機，通過Base模式采集圖像（1280*1024），然后通過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。
  

此開發(fā)詳解基于創(chuàng)龍ZYNQ Z-7045/Z-7100評估板TLZ7xH-EVM展開。

2.案例框圖


3.申請IP核license
本開發(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license，否則將無法通過TcL腳本生成Vivado工程。
請參照創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評估板（ZYNQ Z-7045/Z-7100）用戶手冊《Xilinx Vivado 2017.4及License安裝教程》文檔，導(dǎo)入IP核。


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



4.Vivado工程說明
參照創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評估板（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）生成評估板TLZ7xH-EVM、ZYNQ型號為xc7z100的Vivado工程：
Vivado# vivado -mode batch -source tl_cameralink_edge_display_project.tcl  -tclargs tlz7xh-evm  xc7z100ffg900-2
（2）生成評估板TLZ7xH-EVM、ZYNQ型號為xc7z045的Vivado工程：
Vivado# vivado -mode batch -source tl_cameralink_display_project.tcl  -tclargs tlz7xh-evm  xc7z045ffg900-2
進入Vivado工程所在的runs路徑，雙擊.xpr文件打開工程。


點擊"IP INTEGRATOR -> Open Block Design"，打開Vivado工程如下圖所示。

Base模式

點擊Address Editor選項，可以看到IP核分配的地址，在PS端可以通過配置這些地址（寄存器）來控制IP核。



5.案例演示
實驗硬件說明
CameraLink相機參考型號：

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

參考下表和圖將相機接到評估板CameraLink接口，顯示器接到HDMI OUT接口。

模式	接口（相機-評估板）
Base	CL0-CON18

Base模式

基于Linux系統(tǒng)測試
評估板上電啟動進入文件系統(tǒng)，執(zhí)行如下指令新建一個"/lib/firmware"文件夾。將由Vivado工程編譯生成的xxx.bin文件傳送到評估板文件系統(tǒng)的"/lib/firmware/"目錄下，并重命名為system_wrapper.bin。
參考創(chuàng)龍TLZ7xH-EVM評估板（Z-7045/Z-7100）用戶手冊《生成PL設(shè)備樹及動態(tài)加載PL程序和設(shè)備樹》文檔，生成設(shè)備樹，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，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。可以看到AXI UART對應(yīng)的節(jié)點為/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)行腳本進行配置，即可在顯示器看到相機采集的視頻。
Target#./camera_init.sh base //初始化CameraLink相機

Base模式

腳本說明：


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




對于RS-A5241的相機，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