ZYBO OV7670 панорамалық/көлбеу басқару камерасы: 39 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

2-осьті PWM контроллерін құру туралы егжей-тегжейлі білу үшін бірінші қадамнан бастаңыз.

Толық жоба үшін жаппай блок -схемадан бастаңыз (19 -қадам).

Біз қолданған камера + панорама/еңкейтуді орнату:

Серверлерді қосу үшін Digilent -тен PmodCON3 қолданылды.

1-қадам: PWM модулін құру- бастапқы файл

2-қадам: PWM модулін құру- Vivado орнату

Алдымен Xilinx веб -сайтынан Vivado Design Suite жүктеп алыңыз. Барлық дизайн пакетін, соның ішінде Vivado Software Development Kit (SDK) орнатыңыз. Бұл жоба 2017.2 нұсқасын қолданады.

Сонымен қатар, Digilent Adept 2 Zybo тақтасының драйвері ретінде орнатылуы керек.

3-қадам: PWM модулін құру- жоба файлын құру

Жоба файлын жасамас бұрын, мұнда оқулық ретінде Zybo файлын дұрыс орнатқаныңызға көз жеткізіңіз:

Vivado 2015.1 нұсқасы және одан кейінгі тақта файлдарын орнату

Vivado 2017.2 ашыңыз. Жылдам бастау кезінде Жоба құру -> Келесі -> Жоба атауы (Жобаның атауын осында атаңыз) -> Жоба түрі түймесін басыңыз. Жоба түрі бойынша RTL жобасын таңдап, «Қазіргі уақытта дереккөздерді көрсетпеу» белгісін қойыңыз. Әрі қарай, әдепкі бөлік үшін дисплей атауы ретінде «тақталар» мен «зибо» таңдаңыз. Содан кейін, жобаны бастау үшін Аяқтау түймешігін басыңыз.

4-қадам: PWM модулін құру- блокты жобалау және файлды шектеу (I)

Flow Navigator бағдарламасында «Блок дизайнын жасау» түймесін басыңыз, содан кейін OK түймесін басыңыз. қажетті IP қосу үшін «+» белгісін басыңыз. Қосу:

• Бір ZYNQ7 өңдеу жүйесі екі AXI таймері
• Екі AXI таймері

5-қадам: PWM модулін құру- блокты жобалау және файлды шектеу (II)

IP қосқаннан кейін блокты автоматтандыру мен қосылымды автоматтандыруды іске қосыңыз. Автоматтандыру аяқталғаннан кейін, «axi_timer_0» блогында pwm0 -> Сыртқы жасауды тінтуірдің оң жақ түймесімен нұқыңыз. Pwm0 сыртқы түйреуішін pwm_Xaxis деп атаңыз. Сонымен қатар, «axi_timer_1» блогындағы жоғарыдағы процесті қайталаңыз және pwm0 сыртқы түйреуішін pwm_Zaxis деп атаңыз.

6-қадам: PWM модулін құру- блокты жобалау және файлды шектеу (III)

Назар аударыңыз, біз Vivado -да блоктық дизайнды аяқтаған сайын HDL орауышын жасауымыз керек. Бұл әр жоба үшін жоғары деңгейлі модуль болады.

7-қадам: PWM модулін құру- блокты жобалау және файлды шектеу (IV)

Енді біз блок -схемаға қосылған түйреуіштерді тағайындау үшін шектеу файлын орнатуымыз керек. Block Design терезесін жабыңыз, «Көздер туралы» қойындысындағы «Дереккөздерді қосу»-> Шектеуді қосыңыз немесе жасаңыз-> Zybo-Master.xdc файлын шектеу файлдары ретінде қосыңыз.

8-қадам: PWM модулін құру- блокты жобалау және файлды шектеу (V)

Шектеу қалтасынан Zybo-Master.xdc шектеу файлын ашыңыз, шығыс сигналдары ретінде көрсеткіміз келетін порттарды өшіріңіз және «get_ports {XXXX}» атауын өзгертіңіз, ол XXXX Блок диаграммасында аталған сыртқы түйреуішті білдіреді. Шектеу файлының параметрі суретте көрсетілген.

9-қадам: PWM модулін құру- жабдықты орнату

Серво қозғалтқыштарын Pmod CON3 -ке қосыңыз. TowerPro SG90 - біз осы жобада қолданған серво моторлы модель. Серво қозғалтқыш сымдары үшін қызғылт сары сым Pmod CON3 ішіндегі SIG түйреуішіне қосылған PWM сигналын білдіреді. Қызыл сым Vcc - бұл Pmod CON3 ішіндегі VS түйреуішіне қосылған қуат сымы. Ақырында, қоңыр сым Gnd - бұл GND түйреуішіне қосылған жерге қосылған сым. Содан кейін Pmod CON3 Zybo тақтасындағы JD портының жоғарғы қатарына енгізіңіз.

10-қадам: PWM модулін құру- Bitstream құру және SDK іске қосу

1. Project Navigator қойындысында BitStream генерациясын іске қосыңыз.

2. Аппараттық құралдарды экспорттау: Файл> Экспорттау> Аппараттық құралдарды экспорттау-> «бит ағыны кіреді»-> ОК белгісін қойыңыз 3. SDK іске қосыңыз: Файл-> SDK іске қосыңыз.

11-қадам: PWM модулін құру- Xilinx SDK-де жаңа қосымша құру

Жаңа қосымша жасау:

Файл> Жаңа> Қолданбалы жоба -> Жобаның атауын енгізіңіз -> Аяқтаңыз

Project Explorer астында үш қалта болуы керек.

Бұл жағдайда, «design_1_wrapper_hw_platform_0» - бұрын Vivado экспорттаған қалта. Axis_2_PWM_SDK_bsp - тақтаны қолдау пакеті қалтасы. Және Axis_2_PWM_SDK - бұл SDK ішіндегі біздің негізгі жоба қалтасы. Axis_2_PWM_SDK «src» қалтасынан «helloworld.c» файлын көруге болады, мұнда «helloworld.c» негізгі файл болып табылады.

12-қадам: PWM модулін құру- Project Explorer шолуы (I)

Project Explorer астындағы кейбір файлдарды тексерейік. Алдымен, «design_1_wrapper_hw_platform_0» қалтасында «system.hdf» ашыңыз. Бұл файл ps7_cortex9 процессорының мекен -жай картасын және біздің дизайнда бар IP -блоктарды көрсетеді.

13-қадам: PWM модулін құру- Project Explorer шолуы (II)

Содан кейін «Axis_2_PWM_SDK_bsp» қалтасындағы «қосу» және «libsrc» файлын тексеріңіз. Мұндағы кітапхана файлдары бізге регистрлерді «ойнатпай» аппараттық қосымша құрылғылармен өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді.

14-қадам: PWM модулін құру- Project Explorer шолуы (III)

BSP құжаттамасы арқылы xtmrctr.h AXI таймеріне қатысты Xilinx таймерін басқару кітапханасы ретінде табылған. Әдетте, біз қалаған PWM функциясын осы жерден таба аламыз. Алайда, егер сіз «tmrctr_v4_3» құжаттамасын оқысаңыз, бұл драйвер қазіргі уақытта құрылғының PWM жұмысын қолдамайтынын көрсетеді. PWM функциясының жетіспеушілігіне байланысты, біз xtmrctr.h және AXI Timer v2.0 LogiCORE IP өнім нұсқаулығының көмегімен PWM функциясын аяқтауымыз керек.

15-қадам: PWM модулін құру- PWM функциясын аяқтау (I)

Негізгі «helloworld.c» файлына оралып, келесі тақырып файлдарын қосыңыз:

16-қадам: PWM модулін құру- PWM функциясын аяқтау (II)

«Xparameters.h» арқылы екі AXI TImer негізгі адрестерін анықтаңыз.

17-қадам: PWM модулін құру- PWM функциясын аяқтау (III)

Қажетті PWM функциясын жасаңыз.

Duty_val: дәреже мәнін қызметтік циклге түрлендіреді. Сондай -ақ, сағатты тағайындау керек.

PWM_START: PWM регистрінің адресін тағайындайды және PWM генерациялауды бастайды.

PWM_STOP: PWM регистрінің адресін тағайындау және PWM генерациясын тоқтату.

Қалған демо -код «helloworld.c» ішінде «Axis_2_PWM_SDK» астында көрсетілген

18-қадам: PWM модулін құру- оны іске қосыңыз

1. SDK арқылы FPGA бағдарламалау

• USB порт арқылы компьютерге Zybo тақтасын қосыңыз.
• Xilinx құралдары -> FPGA бағдарламасы

2. Бағдарламаны іске қосыңыз

«Іске қосу» белгісін нұқыңыз және мәзірді ашыңыз -> Басқаша іске қосу -> Жабдықта іске қосу

3. SDK терминалы

• SDK терминалын ашыңыз -> Сериялық портқа қосылу -> ОК
• Бағдарламаны іске қосыңыз. Егер демо -код сәтті іске қосылса, сіз «Инициализация жасалды!» SDK терминалында.

19 -қадам: OV7670 көмегімен Digilent ZYBO -да бейне өңдеу

Толық мұрағат файлы қосылды.

20 -қадам: Толық блок -диаграмма

Бұл жобадағы барлық қосылулар мен IP блоктарының толық диаграммасын көрсетеді

21 -қадам: OV7670 құрылғысын ZYBO -ға қосыңыз

Ov7670 модулін ZYBO Pmods -ке жалғау үшін байланыс жасаңыз

Data Pmod - бұл Pmod D

Pmod басқару Pmod C болып табылады

Сонымен қатар, PmodCON3 пен сервистерді осы оқулықтың бірінші жартысында көрсетілгендей қосыңыз

22 -қадам: Блок дизайнын жасаңыз

Flow Navigator бағдарламасында «Блоктық дизайн жасау» түймесін басыңыз, содан кейін OK түймесін басыңыз.

23 -қадам: OV7670 камерасын басқару және түсіру үшін VHDL файлдарын қосыңыз

Осы қадамға бекітілген VHDL файлдарын жобаға қосыңыз

24 -қадам: шектеулер файлын қосыңыз

Қосылған шектеулер файлын жобаңызға қосыңыз.

25 -қадам: HLS IP үшін IP репо қосыңыз

Қосылған Zip файлын алыңыз және оны «HLS_repo» деп аталатын жаңа каталогта (қалтада) ұқсас жаңа қалтаға ашыңыз.

IP каталогына өтіп, «Репозиторий қосу …» тармағын тінтуірдің оң жақ түймешігімен нұқу арқылы жобаға IP репозиторийін қосыңыз.

«HLS_repo» каталогына өтіп, оны таңдаңыз.

Қосымша: HLS бейне өңдеу блогын өзіңіз үшін жасаңыз!

26 -қадам: модульдер мен IP қосыңыз

Ov7670_axi_stream_capture, debounce және ov7670_controller модульдерін блок -схемаға қосыңыз, фонды тінтуірдің оң жақ түймесімен басып, «Модуль қосу …» тармағын таңдаңыз.

Сол сияқты IP мекенжайын қосыңыз:

• HLS_Video_Track
• Бейне жақтау буферін жазу
• Бейне жақтау буферін оқу
• Бейне уақытты реттегіш
• AXI4-ағынды бейне шығысы
• 3 -ші «тілім»
• Тұрақты
• AXI таймерінің 2

27 -қадам: IP конфигурациясының параметрлері

Суреттерде көрсетілгендей

28 -қадам: PS IP блогын қосу және конфигурациялау

ZYNQ7 өңдеу жүйесін блок -схемаға қосыңыз

конфигурацияны өңдеңіз:

• PS-PL конфигурациясы

  • HP

    • S HP 0 қосыңыз
    • S HP 1 қосыңыз

• Сағат конфигурациясы

  • PL мата сағаттары

    • FCLK_0 100 МГц жиілігінде
    • FCLK_1 25 МГц жиілігінде (OutputClock)
    • FLCK_2 35 МГц (<= 50 МГц) (CameraClock)

29 -қадам: 1 -бөлім. Серво қозғалтқыштары үшін PWM модулін құру

Axi_timer_0 pwm0 жаңа pwm_Xaxis портына шығарыңыз

Axi_timer_1 pwm0 жаңа pwm_Zaxis портына шығарыңыз

30 -қадам: Бейне кіріс жағындағы қосылымдар (бөлектелген)

Бейне кіріс IP -блоктарын дұрыс жалғаңыз

(* бұл қосылыстар автоматтандырылған кезде дұрыс опцияларды таңдау арқылы жасалуы керек) axi_stream_capture ішінен «aclk» келесіге өтеді:

• ap_clk бейне кадрлар буферінде жазады
• ap_clk HLS бейне ағыны өңдеу блогында
• *Video Frame буферінен AXI smartconnect IP бойынша aclk S_AXI_HP0 жазыңыз
• *HLS бейне өңдеу блогының S_AXI арналары үшін AXI Interconnect IP арналарына сәйкес келетін aclk және PS кадрға S_AXI_HP0_ACLK жазу.

Бейне ағыны сигналы түсіру блогынан Zynq жады интерфейсіне жай ғана қосылады.

• Бейне түсіру блогынан HLS өңдеу блогына өтеді.
• HLS блогынан өңделген бейне кадр аралық жазу блогына өтеді.
• *Жақтау буферінің жазу блогы Zynq PS блогындағы HP0 интерфейсіне қосылады.
• Түсіру блогының шығысынан m_axis_tuser сигналы HLS өңдеу блогындағы video_in_TUSER кіріс сигналына да, сол блоктағы ap_start сигналына да қолмен қосылады.

TUSER (tuser) сигналы AXI бейне ағынының протоколында бейненің кадрының басталуын көрсету үшін қолданылады. Автобустың бір сигналын қосқанда және оны осылай бөлгенде оны автобустың қалған бөлігінің қалыпты тоқтау нүктесіне қосу қажет. Vivado егер сіз сигналды қолмен қоссаңыз, ол әдетте қосылатын нәрсені ажыратқыңыз келетінін болжайды.

IP блоктарының конфигурация параметрлері:

Бейне кадр буферінің жазуы:

Бейне форматтары: RGB8

Бір сағатқа 1 үлгі Максималды бағандар: 1280 (> = 640) Максималды жолдар: 960 (> = 480) Деректердің максималды ені: 8

31 -қадам: OV7670 қосылымдары

Ov7670_axi_stream_capture блогында

• Барлық кірістерді сыртқы етіп жасаңыз (түйреуішті тінтуірдің оң жақ түймесімен нұқыңыз және мәзірден таңдаңыз немесе сол жақ шерту-> ctrl+T)
• Есімдерді сол күйінде қалдырыңыз

Ov7670_controller блогында

• Блоктың барлық шығысын сыртқы етіп жасаңыз
• Config_finished портын led0 деп өзгертіңіз
• clk -ті CameraClock -қа қосыңыз (<= 50МГц) (FCLK_2)

Шығу блогында

• button1 кірісін btn0 деп аталатын сыртқы кіріс портына қосыңыз
• out1 -ді ov7670_controller IP блогындағы қайта жіберу жолына қосыңыз
• button2 кірісін btn3 деп аталатын сыртқы кіріс портына қосыңыз
• бейне түсіру сағаты домені үшін процессорлық жүйені қалпына келтіру IP -дегі out2n -ді ext_reset_in кірісіне қосыңыз. (*Бұл IP жасалғаннан кейін жасалуы мүмкін*)
• clk -ті CameraClock -қа қосыңыз (<= 50МГц) (FCLK_2)

32 -қадам: Бейне шығысындағы қосылымдар

Блоктарға арналған бейнебақылау уақыт реттегіші (VTC), AXI4-Stream to Video Out және тілімдер

• Vid_io_out_clk және VTC clk үшін 25 МГц сағатты (FCLK_1) пайдаланыңыз
• AXI4-Stream to Video Out үшін aclk үшін 100 МГц сағатты (FCLK_0) пайдаланыңыз
• vtiming_out to vtiming_in
• Бейне жақтау буфері m_axis_video оқу AXI4-Stream to Video Out video_in-ге өтеді
• vtg_ce gen_clken -ге өтеді
• VTC clken, aclken, vid_io_out_ce -ді тұрақты қызметке байланыстырыңыз [0: 0]
• Vid_hsync және vid_vsync сәйкесінше vga_hs және vga_vs шығыс порттарына шығарыңыз. (суретте жоқ)

Кесектер:

• Бөліктер суреттерде көрсетілгендей орнатылуы керек

  • блоктардың атын slice_red, slice_green және slice_blue деп өзгертіңіз
  • блок атауы бойынша суреттерде көрсетілгендей тілімдер диапазонын орнату
  • әр тілім шығысын суретте көрсетілгендей сыртқы порт шығысына қосыңыз.
• vid_data [23: 0] әр тілім үшін кірістерге қосылады (Din [23: 0])

33 -қадам: Блок пен қосылымды автоматтандыруды іске қосыңыз

ZYNQ7 PS блогынан заттарды қосу үшін Block Automation іске қосыңыз. Суретте көрсетілгендей.

Барлық өзара байланыс IP құру үшін Connection автоматизациясын іске қосыңыз. Әр суреттегі барлық нұсқаларға мұқият назар аударыңыз.

Шығару блогында out2n бейне түсіру сағатының процессорлық жүйесіне қосылу ext_reset_in кірісіне қосылыңыз.

34 -қадам: HDL орауышын жасаңыз

Блоктың дизайны үшін HDL орауышын жасаңыз.

Оны жоғарғы модуль ретінде орнатыңыз.

35 -қадам: Bitstream құру, жабдықты SDK -ге экспорттау, Vivado -дан SDK іске қосу

Экспортқа биттік ағынды қосқаныңызға көз жеткізіңіз.

Биттік ағынды құру өте ұзақ уақытты алуы мүмкін.

Содан кейін SDK іске қосыңыз

36 -қадам: SDK (FreeRTOS жоқ)

Бұл нұсқа FreeRTOS қолданбай бәрін жасайды, кодты жақсы конденсациялайды.

Аппараттық дизайн негізінде дербес BSP құрыңыз. Әдепкі параметрлер жақсы болуы керек. BSP көздерінің жасалғанына көз жеткізіңіз.

Суретте көрсетілгендей қосымшаны жасаңыз. (бос қосымша)

Автогенерацияланған негізгі файлды жойып, оған қосылған файлдарды импорттаңыз.

37 -қадам: FreeRTOS енгізу

Бұл нұсқа FreeRTOS қолданады. Аппараттық дизайн негізінде FreeRTOS901 BSP жасаңыз. Әдепкі параметрлер жақсы болуы керек. BSP көздерінің жасалғанына көз жеткізіңіз.

Суретте көрсетілгендей қосымшаны жасаңыз. (бос қосымша)

Автогенерацияланған негізгі файлды жойыңыз және тіркелген файлдарды импорттаңыз.

38 -қадам: пайдалану жөніндегі нұсқаулық

Бұл жобаны іске қосу біршама қиын. Қадамдарды ретімен орындаңыз.

ZYBO қосылған кезде ештеңе өздігінен жүктелмейтініне көз жеткізіңіз. Бұл Done LED шамы жанбауы керек дегенді білдіреді. Мұны істеудің бір әдісі - жүктеу көзінің қосқышын JTAG -қа орнату.

SDK -тен бағдарламалағыңыз келетін жобаны ашыңыз (FreeRTOS немесе жоқ)

1. ZYBO қосыңыз. Орындалған жарық диоды жанбауы керек.
2. FPGA бағдарламасын бит файлымен бағдарламалаңыз. Орындалған жарық диоды жануы керек. Led0 жанбауы керек.
3. Кодты іске қосыңыз (егер сіз мұны істесеңіз, бастапқы тоқтау нүктесінен өтуді ұмытпаңыз).

Бұл кезде сіз VGA дисплейінде шығыс алуыңыз керек.

Қайта бастау үшін (егер ол қате болса немесе басқасы болса): PS-SRST түймесін тез түртіңіз немесе ZYBO өшіріңіз, содан кейін қайта қосыңыз. 2 -қадамнан жалғастырыңыз.

Процессорды отладчикпен тоқтату камераның қозғалудың орнына қалыпта қалуына әкеледі. Бейне ағыны бәрібір жалғаса береді.

39 -қадам: Сілтемелер мен сілтемелер

Xilinx анықтамалық нұсқаулықтары мен құжаттамасы:

• PG044 - AXI -Stream to Video Out
• PG278 - бейне кадрлар буфері оқу/жазу

Басқа сілтемелер:

• Лаури блогы - VDMA кірісі
• Лаури блогы - OV7670 - BRAM көмегімен VGA шығысы
• Hamsterworks вики, Майк Филдс, OV7670 кодының бастапқы көзі
• Уақыттың негізгі сипаттамаларын көрсететін деректер кестесі