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PCIe-DMA多通道/高性能/超低延时/超低抖动视频采集显示V4L2驱动

网友: 文章列表 2024-03-22 02:20:09

PCIe-DMA多通道/高性能/超低延时/超低抖动视频采集显示V4L2驱动

1 介绍
基于PCI ExpressIntegrated Block，Multi-Channel PCIe QDMA Subsystem实现了使用DMA地址队列的独立多通道、高性能Continous或Scather GatherDMA，提供fifo/AXI4-Stream用户接口。
基于PCI ExpressIntegrated Block，Multi-Channel PCIe RDMA Subsystem实现了使用DMA Ring缓冲的独立多通道、高性能/超低延时/超低抖动Continous Ring DMA，提供FIFO/AXI4-Stream用户接口。
1.1 特性
Ø 支持Ultrascale+，Ultrascale，7 Series的PCI ExpressIntegrated Block
Ø 支持64，128，256，512-bit数据路径
Ø 64-bit源地址，目的地址，和描述符地址
Ø 多达8个独立的host-to-card（H2C/Read）数据通道或H2C DMA
Ø 多达8个独立的card-to-host（C2H/Write）数据通道或C2H DMA
Ø AXI4-Stream/FIFO用户接口（每个通道都有自己的AXI4-Stream/FIFO接口）
Ø 每个DMA引擎支持DMA地址队列，队列深度可达32
Ø 每个DMA引擎支持DMA Ring缓冲，Ring缓冲深度和个数可配置
Ø RDMA的超低延时和超低抖动性
Ø H2C DMA支持视频显示定时时序输入控制
Ø AXI4-Lite Master接口允许PCIe通信绕过DMA引擎
Ø Scather Gather描述符列表支持无限列表大小
Ø 每个描述符的最大传输长度为4GB
Ø MSI中断
Ø 连续描述符的块获取
Ø 中断或查询模式
1.2 应用

本内核体系结构支持广泛的计算和通信目标程序应用，强调性能、成本、可扩展性、功能可扩展性和关键任务可靠性。典型应用包括：
● 数据通信网络
● 电信网络
● 宽带有线和无线应用
● 网络接口卡
● 用于各种应用程序的服务器add-in card
典型应用如下图所示：
在这里插入图片描述

图 1 Multi-ChannelPCIe QDMA&RDMA Subsystem典型应用：8通道视频采集和视频显示
基于PCIe的多路视频采集与显示子系统
1 概述

视频采集与显示子系统可以实时采集多路视频信号，并存储到视频采集队列中，借助高效的硬实时视频帧出入队列管理和PCIe C2H DMA引擎，将采集到的视频帧实时传递到上位机采集缓冲区。
视频采集与显示子系统使用高效的PCIe H2C DMA引擎读取上位机显示缓冲区的视频帧，存储到视频显示队列中，并且可以借助外部输入的硬件显示定时脉冲实时访问视频显示队列，按照显示定时脉冲输出视频帧。
对于多路视频采集与显示子系统，在上位机可以使用标准的Linux V4L2视频驱动，实现多路视频信号的采集和显示工作。
2 子系统结构

在这里插入图片描述

3 功能特性

  1. 支持多种视频接口：SDI、Display Port(DP)、HDMI、DVI、VGA和Camera Link

  2. 支持DDR3-64bit-1600MHz和DDR4-72bit-2400MHz内存接口

  3. 支持PCIe链路速率：PCIe 1.0、PCIe 2.0、PCIe 3.0和PCIe 4.0

  4. 支持PCIe链路宽度：PCIe x1、PCIe x2、PCIe x4、PCIe x8和PCIe x16

  5. 支持Xilinx器件：7 Series，Ultrascale Series，Ultrascale+ Series

  6. 支持多种PCIe驱动：Linux V4L2、Windows WDF和Linux

  7. 8个独立的视频采集接口、视频采集队列、PCIe C2H(host-to-card)DMA引擎

  8. 8个独立的视频显示接口、视频显示队列、PCIe H2C(card-to-host)DMA引擎

  9. 支持全双工8个独立的视频采集和8个独立的视频显示

  10. 8个视频采集队列参数（队列元素的地址、个数、大小）软件可配置

  11. 8个视频显示队列参数（队列元素的地址、个数、大小）软件可配置

  12. 支持MSI中断，16个DMA中断和16个User中断
    4 性能指标

  13. PCIe 3.0 x16配置下，支持8路4K(3840x2160p)@60Hz的采集与显示

  14. PCIe 3.0 x8配置下，支持4路4K(3840x2160p)@60Hz的采集与显示

  15. PCIe 3.0 x8配置下，支持8路4K(3840x2160p)@30Hz的采集与显示

  16. PCIe 2.0 x8配置下，支持8路FHD(1920x1080p)@60Hz的采集与显示

  17. PCIe 2.0 x4配置下，支持8路FHD(1920x1080p)@30Hz的采集与显示

5 用户接口

  1. 8路AXI4-Stream或FIFO视频采集接口

  2. 8路AXI4-Stream或FIFO视频显示接口

  3. 外部显示定时脉冲输入

  4. User中断输入

  5. 视频采集与显示复位输出

  6. 视频采集与显示配置输出

可交付资料：

  1. 详细的用户手册
  2. Design File：Post-synthesis EDIF netlist or RTL Source

  3. Timing and layout constraints，Test or Design Example Project
  4. 技术支持：邮件，电话，现场，培训服务
    联系方式：
    neteasy163z@163.com
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