FPGA纯verilog实现MIPI-DSI视频编码输出，提供工程源码和技术支持

FPGA纯verilog实现MIPI-DSI视频编码输出，提供工程源码和技术支持

1、前言

FPGA实现MIPI视频编码现状：

MIPI视频编码分为DSI和D-PHY两大部分，其中D-PHY属于物理层，依托硬件，灵活性不高，方案不多；DSI属于协议层，依托代码，灵活性很高，方案很多；所以只要实现了D-PHY，MIPI-DSI解码其实就很灵活了；第一种D-PHY方案是使用FPGA内部资源实现，该方案优点是设计简单，缺点是硬件成本较高；第二种是使用专用的D-PHY芯片，比如MC20901，该方案优点是设计简单，缺点是硬件成本较高；本设计使用Xilinx系列FPGA纯verilog代码实现MIPI-DSI视频编码输出；

工程概述

本设计使用Xilinx 7系列FPGA纯verilog代码实现MIPI-DSI视频编码输出；首先FPGA内部生成1个1024x600的静态彩条视频作为输入源，彩条视频为Native接口；然后彩条视频送入视频位宽转换模块实现位宽转换功能，将输入的24bit像素数据转换为4路16bit像素数据，以便于后续模块生成4 Lane MIPI数据；然后4 Lane视频送入异步FIFO缓存模块，以实现数据跨时钟域转换；然后4 Lane视频送入MIPI-DSI协议层编码模块，按照DSI协议将输入的RGB视频进行编码处理，然后输出HS电路数据和LP电路数据；然后MIPI-DSI数据送入MIPI-DPHY物理层串化模块，将输入的4 Lane并行MIPI-DSI数据串化为4 Lane高速串行的差分信号，模块依托Xilinx官方的OSERDESE2和OBUFTDS实现串化和单端转差分处理；中途还要对MIPI-LVDS显示屏做初始化操作；最后MIPI-DSI编码视频直接送MIPI-LVDS显示屏显示即可；针对市场主流需求，本设计提供1套vivado工程源码，具体如下：

现对上述1套工程源码做如下解释，方便读者理解：

工程源码1

开发板FPGA型号为高云Kintex7-325T-xc7k325tffg900-2；首先FPGA内部生成1个1024x600的静态彩条视频作为输入源，彩条视频为Native接口；然后彩条视频送入视频位宽转换模块实现位宽转换功能，将输入的24bit像素数据转换为4路16bit像素数据，以便于后续模块生成4 Lane MIPI数据；然后4 Lane视频送入异步FIFO缓存模块，以实现数据跨时钟域转换；然后4 Lane视频送入MIPI-DSI协议层编码模块，按照DSI协议将输入的RGB视频进行编码处理，然后输出HS电路数据和LP电路数据；然后MIPI-DSI数据送入MIPI-DPHY物理层串化模块，将输入的4 Lane并行MIPI-DSI数据串化为4 Lane高速串行的差分信号，模块依托Xilinx官方的OSERDESE2和OBUFTDS实现串化和单端转差分处理；中途还要对MIPI-LVDS显示屏做初始化操作；最后MIPI-DSI编码视频直接送MIPI-LVDS显示屏显示即可，输出分辨率为1024x600@60Hz，MIPI-4 Lane；本工程适用于Xilinx 7系列FPGA实现MIPI-DSI视频编码输出应用；

本文详细描述了FPGA纯verilog实现MIPI-DSI视频编码输出的设计方案，工程代码可综合编译上板调试，可直接项目移植，适用于在校学生、研究生项目开发，也适用于在职工程师做学习提升，可应用于医疗、军工等行业的高速接口或图像处理领域；
提供完整的、跑通的工程源码和技术支持；
工程源码和技术支持的获取方式放在了文章末尾，请耐心看到最后；

免责声明

本工程及其源码即有自己写的一部分，也有网络公开渠道获取的一部分(包括CSDN、Xilinx官网、Altera官网以及其他开源免费获取渠道等等)，若大佬们觉得有所冒犯，请私信批评教育；部分模块源码转载自上述网络，版权归原作者所有，如有侵权请联系我们删除；基于此，本工程及其源码仅限于读者或粉丝个人学习和研究，禁止用于商业用途，若由于读者或粉丝自身原因用于商业用途所导致的法律问题，与本博客及博主无关，请谨慎使用。。。

2、相关方案推荐

我已有的所有工程源码总目录----方便你快速找到自己喜欢的项目

其实一直有朋友反馈，说我的博客文章太多了，乱花渐欲迷人，自己看得一头雾水，不方便快速定位找到自己想要的项目，所以本博文置顶，列出我目前已有的所有项目，并给出总目录，每个项目的文章链接，当然，本博文实时更新。。。以下是博客地址：
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我这里已有的 MIPI 编解码方案

我这里目前已有丰富的基于FPGA的MIPI编解码方案，主要是MIPI解码的，既有纯vhdl实现的MIPI解码，也有调用Xilinx官方IP实现的MIPI解码，既有2line的MIPI解码，也有4line的MIPI解码，既有4K分辨率的MIPI解码，也有小到720P分辨率的MIPI解码，既有基于Xilinx平台FPGA的MIPI解码也有基于Altera平台FPGA的MIPI解码，还有基于Lattice平台FPGA的MIPI解码，后续还将继续推出更过国产FPGA的MIPI解码方案，毕竟目前国产化方案才是未来主流，后续也将推出更多MIPI编码的DSI方案，努力将FPGA的MIPI编解码方案做成白菜价。。。
基于此，我专门建了一个MIPI编解码的专栏，并将MIPI编解码的博客都放到了专栏里整理，对FPGA编解码MIPI有项目需求或学习兴趣的兄弟可以去我的专栏看看，专栏地址如下：
点击直接前往专栏

3、设计思路框架

工程设计原理框图

工程设计原理框图如下：

FPGA内部彩条

首先FPGA内部生成1个1024x600@60Hz的静态彩条视频作为输入源，彩条视频为Native接口，即常规的行同步信号、场同步信号、数据有效信号、像素数据等；FPGA内部彩条设计为4阶白、蓝、绿、红色彩条，如下：

FPGA内部彩条代码架构如下：

RGB数据位宽转换

然后彩条视频送入视频位宽转换模块实现位宽转换功能，将输入的24bit像素数据转换为4路16bit像素数据，以便于后续模块生成4 Lane MIPI数据；需要注意的是，24bit的彩条视频需要拓展至48bit，直接将单路的24bit RGB数据复制为2路即可；RGB数据位宽转换代码架构如下：

RGB数据缓存

然后4 Lane视频送入异步FIFO缓存模块，以实现数据跨时钟域转换；数据缓存使用纯verilog代码实现的异步FIFO实现；RGB数据缓存代码架构如下：

MIPI-DSI协议层编码

然后4 Lane视频送入异步FIFO缓存模块，以实现数据跨时钟域转换；然后4 Lane视频送入MIPI-DSI协议层编码模块，按照DSI协议将输入的RGB视频进行编码处理，然后输出HS电路数据和LP电路数据；MIPI-DSI协议层编码代码架构如下：

MIPI-DPHY物理层串化

然后MIPI-DSI数据送入MIPI-DPHY物理层串化模块，将输入的4 Lane并行MIPI-DSI数据串化为4 Lane高速串行的差分信号，模块依托Xilinx官方的OSERDESE2和OBUFTDS实现串化和单端转差分处理；MIPI-DPHY物理层串化代码架构如下：

MIPI-LVDS显示屏

MIPI-LVDS显示屏分辨率为1024x600@60Hz；需要对MIPI-LVDS显示屏做初始化操作和背光控制，背光控制代码例化如下：

最后MIPI-DSI编码视频直接送MIPI-LVDS显示屏显示即可；MIPI-LVDS显示屏实物如下：

工程源码架构

工程源码架构如下：

4、工程源码1详解：Kintex7-325T版本

开发板FPGA型号：Kintex7-325T-xc7k325tffg900-2；
FPGA开发环境：Vivado2019.1；
输入：FPGA内部彩条，分辨率1024x600@60Hz；
输出：MIPI，分辨率1024x600@60Hz，4 Lane模式；
MIPI-DSI2-TX方案：纯verilog代码方案；
MIPI-D-PHY方案：纯verilog代码方案，OSERDESE2原语；
工程源码架构请参考前面第3章节中的《工程源码架构》小节；
工程作用：此工程目的是让读者掌握Xilinx系列FPGA纯verilog实现MIPI-DSI视频编码输出的设计能力，以便能够移植和设计自己的项目；
工程的资源消耗和功耗如下：

5、工程移植说明

vivado版本不一致处理

1：如果你的vivado版本与本工程vivado版本一致，则直接打开工程；
2：如果你的vivado版本低于本工程vivado版本，则需要打开工程后，点击文件–>另存为；但此方法并不保险，最保险的方法是将你的vivado版本升级到本工程vivado的版本或者更高版本；

3：如果你的vivado版本高于本工程vivado版本，解决如下：

打开工程后会发现IP都被锁住了，如下：

此时需要升级IP，操作如下：

FPGA型号不一致处理

如果你的FPGA型号与我的不一致，则需要更改FPGA型号，操作如下：



更改FPGA型号后还需要升级IP，升级IP的方法前面已经讲述了；

其他注意事项

1：由于每个板子的DDR不一定完全一样，所以MIG IP需要根据你自己的原理图进行配置，甚至可以直接删掉我这里原工程的MIG并重新添加IP，重新配置；
2：根据你自己的原理图修改引脚约束，在xdc文件中修改即可；
3：纯FPGA移植到Zynq需要在工程中添加zynq软核；

6、上板调试验证并演示

准备工作

FPGA开发板，推荐使用本博的开发板；
MIPI-LVDS显示屏；
开发板连接如下：

开发板上电后下载bit即可测试；

VIO解复位

由于上电后系统由VIO控制处于复位状态下，所以需要操作VIO进行解复位，如下：

即需要手动将RST_n设置为1；

MIPI-DSI视频编码输出演示

MIPI-DSI视频编码输出如下：

7、工程源码获取

代码太大，无法邮箱发送，以某度网盘链接方式发送，
资料获取方式：私，或者文章末尾的V名片。
网盘资料如下：

此外，有很多朋友给本博主提了很多意见和建议，希望能丰富服务内容和选项，因为不同朋友的需求不一样，所以本博主还提供以下服务：