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ZYNQ笔记（二十一）： VDMA HDMI 彩条显示

news 2025/5/13 5:46:32

版本：Vivado2020.2（Vitis）

任务：实现驱动 HDMI 显示彩条图像，同时支持输出给 HDMI 的图像分辨率可调。

一、介绍

二、硬件设计

（1）DVI_Transmitter

（2）Clocking Wizard

（3）整体 BD 设计

三、软件设计

四、效果

一、介绍

原谅这次的笔记没有之前其他的笔记写的那么详细（东拼西凑写出来的，有点潦草），其实也是主要是将前面笔记中知识加以运用。

二、硬件设计

硬件设计和之前 VGA 彩条显示几乎一样，区别在于是将最后的 RGB888_to_444 模块转为了可以产生 HDMI 视频信号时序的 DVI_Transmitter 模块、同时 Clocking Wizard 多添加了一个时钟输出用于驱动 DVI_Transmitter 模块。

之前的系统搭建和软件部分设计可参考：ZYNQ笔记（十九）：VDMA VGA 输出分辨率可调、ZYNQ笔记（十八）：VDMA VGA彩条显示

（1）DVI_Transmitter

这个是用的正点原子的模块，内容很多实在懒得写了.....，将模块封装为 IP 核之后就可以在 BD 设计中使用了，这个在前面的笔记也有提到过：ZYNQ笔记（十七）：IP核封装与接口定义

（2）Clocking Wizard

要支持输出给 HDMI 的图像分辨率可调，所以输出像素时钟需要通过 PS 端进行动态配置，因为驱动 DVI_Transmitter 模块需要两个时钟，一个像素时钟和一个5倍像素时钟，所以要同时配置两时钟输出，同样在前面的笔记有做介绍：ZYNQ笔记（二十）：Clocking Wizard 动态配置

（3）整体 BD 设计

最后整体 bd 设计部分如图所示：设计检查、Generate Output Products、 Create HDL Wrapper、管脚约束、Gnerate Bitstream、Export Hardware（包含比特流文件）、启动Vitis

(标橙的模块是本次例程相较于 VGA 彩条显示有改动的地方)

三、软件设计

mian.c

#include "stdio.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xil_cache.h"
#include "xaxivdma.h"
#include "vdma_api/vdma_api.h"
#include "display_ctrl/display_ctrl.h"
#include "xclk_wiz.h"
#include "clk_wiz/clk_wiz.h"
#include "sleep.h"//======================宏定义======================//#define VDMA_ID			XPAR_AXIVDMA_0_DEVICE_ID		//VDMA器件ID
#define VTC_ID     		XPAR_VTC_0_DEVICE_ID       		//VTC器件ID
#define CLK_WIZ_ID      XPAR_CLK_WIZ_0_DEVICE_ID   		//时钟IP核器件ID
#define DDR_BASE_ADDR   XPAR_PS7_DDR_0_S_AXI_BASEADDR	//DDR的基地址（在xparameters.h或lscript.ld查看）
#define MEM_BASE_ADDR	(DDR_BASE_ADDR + 0x01000000)	//DDR中存储数据缓存的基地址（确保在堆栈已使用DDR范围之后，lscript.ld查看）
#define PIXEL_BYTE		3		//一个像素数据所占字节（RGB888 3字节）//==================函数、变量声明==================//XAxiVdma 	Vdma;					//VDMA实例
VideoMode   vd_mode;				//lcd_modes.h中定义的结构体，包含视频分辨率格式的各个参数
DisplayCtrl dispCtrl;				//display_ctrl.h中定义的结构体，包含视频分辨率格式的各个参数static void Set_Mode(int mode);//调整输出分辨率
static void Write_Colorbar();    	//向DDR数据缓存区域写数据//======================主函数======================//
int main()
{xil_printf("VDMA HDMI Colorbar Test\r\n");//设置输出分辨率Set_Mode(3);//VMODE_1280x720;xil_printf("Width: %u, Height: %u\r\n", vd_mode.width, vd_mode.height);//配置时钟IP输出频率（单位MHz）（第二个5倍像素时钟给DVI转换模块）clk_wiz_cfg(CLK_WIZ_ID, vd_mode.freq , (vd_mode.freq)*5);//配置并启动VDMA:（本例未使用中断）//(VDMA实例指针，器件ID，图像宽度，图像高度，帧缓存起始地址，中断帧计数(传输多少帧产生中断)，中断使能，读写模式)run_vdma_frame_buffer(&Vdma, VDMA_ID,  vd_mode.width, vd_mode.height, (int)MEM_BASE_ADDR, 0, 0, ONLY_READ);//初始化dispCtrl结构体(vd_mode默认1280x720@60)、初始化VTCDisplayInitialize(&dispCtrl, VTC_ID);//设置VTC时序参数DisplaySetMode(&dispCtrl, &vd_mode);//启动VTC时序生成DisplayStart(&dispCtrl);//向DDR数据缓存区域写数据（写彩条图像）Write_Colorbar((u8*)MEM_BASE_ADDR , vd_mode.width, vd_mode.height);return 0;
}//=============向DDR数据缓存区域写数据==============//
/** IMG_Buffer	指针，指向图像缓存的起始地址* IMG_WIDTH	图像宽度* IMG_HIGHT	图像高度*/
void Write_Colorbar(u8 *IMG_Buffer, u32 IMG_WIDTH, u32 IMG_HIGHT)
{u8 RGB_r, RGB_g, RGB_b;int x, y, addr;int segment_width = IMG_WIDTH / 7;  // 每种颜色占1/7宽度// 向DDR缓存区域写像素数据（RGB888）for(y = 0; y < IMG_HIGHT; y++) {for(x = 0; x < IMG_WIDTH; x++) {// 根据x坐标确定颜色if(x < segment_width * 1) {        // 红色RGB_r = 0xFF; RGB_g = 0x00; RGB_b = 0x00;}else if(x < segment_width * 2) {   // 橙色RGB_r = 0xFF; RGB_g = 0x4F; RGB_b = 0x00;}else if(x < segment_width * 3) {   // 黄色RGB_r = 0xFF; RGB_g = 0xBF; RGB_b = 0x00;}else if(x < segment_width * 4) {   // 绿色RGB_r = 0x00; RGB_g = 0xFF; RGB_b = 0x00;}else if(x < segment_width * 5) {   // 青色RGB_r = 0x00; RGB_g = 0xFF; RGB_b = 0xFF;}else if(x < segment_width * 6) {   // 蓝色RGB_r = 0x00; RGB_g = 0x00; RGB_b = 0xFF;}else {                             // 紫色RGB_r = 0x7F; RGB_g = 0x00; RGB_b = 0xFF;}addr = y * (IMG_WIDTH * PIXEL_BYTE) + x * PIXEL_BYTE;IMG_Buffer[addr + 0] = RGB_b;  // BIMG_Buffer[addr + 1] = RGB_g;  // GIMG_Buffer[addr + 2] = RGB_r;  // R}}// 刷新Cache，数据更新至内存Xil_DCacheFlush();xil_printf("Colorbar data ready\r\n");
}//==================调整输出分辨率==================//
void Set_Mode(int mode)
{switch(mode){case 1 : vd_mode = VMODE_640x480; 	break;case 2 : vd_mode = VMODE_800x600;	break;case 3 : vd_mode = VMODE_1280x720; 	break;default: vd_mode = VMODE_1280x720; 	break;}xil_printf("Width: %u, Height: %u\r\n", vd_mode.width, vd_mode.height);
}