关于Xilinx ZYNQ Ultrascale+ MPSoC使用原生PS端DP接口实现Live模式输出的经验分享

Posted 2022-11-04 _Hello_Panda_

作者：Hello，Panda

今天熊猫君要分享的是如何使用Xilinx  ZYNQ Ultrascale+ MPSoC的PS端原生DP接口实现LIVE模式输出3860*2160,30Hz视频。

熊猫君先介绍下开发环境：

a)板子：自制MPSoC电路，基于ZU4EV；

b)硬件开发环境：Vivado2021.1；

c)软件开发环境：Vitis 2021.1，运行裸机测试程序。

（一）介绍一下PS端的DP接口：

（1）支持2-LANE 5.4Gbps，符合VESA DisplayPort v1.2a规范；

（2）支持4K 30Hz视频输出，支持仅Y，YCbCr444，YCbCr422，YCbCr420，RGB等各种格式，支持6、8、10、12bit色彩深度，支持48KHz音频输出；

（3）支持视频接口和图形接口叠加，支持上采样和将采样；

（4）支持DPDMA直接从DDR Frame buffer读取视频源或来自PL的实时LIVE视频。

（二）为什么要使用Live模式？

一般的应用，都是直接通过DPDMA直接从DDR的Frame Buffer读取视频流和图形流进行显示。使用PL端直接输入的LIVE模式，主要是为了减少显示延时。PL端处理的结果如果先写入DDR再通过DP显示的话，要经过帧缓存管理，至少需要增加2帧以上的延迟，无法满足一些延时需求苛刻的场合，因此，这个时候LIVE模式就有它的优势了。

（三）Xilinx MPSoC PS端原生DP接口有哪些缺陷呢？

这个原生DP接口实际上是不太完整的，主要是因为它只能支持2-LANE 5.4Gbps，也就是说最高性能只能到4K 30Hz，无法满足许多场合最低要求4K 60Hz的硬性需求；由此，还派生出另外一个问题，如果是显示设备有DP接口还好，如果只有HDMI接口的话，就需要转接，这个DP转HDMI转接线的选取还极其的难，有讲究，否则就用不了，或握手训练不成功，或显示黑屏等：

a)必须是主动式的，意思是要有转接芯片，支持AUX握手（不能是IIC-OVER-AUX）进行通道和速率切换、训练的；

b)必须是支持最少4K 60Hz的主动式转接线，输出接口至少是可以支持HDMI2.0的。

（四）ZYNQ Ultrascale+ MPSoC IP核的配置

IP核的配置如下，将Live Video置‘1’，如果需要音频，就将Live Video置‘1’，如下图：

然后，IP就会新增DP LIVE引脚，标准的BT1120时序接口，如下图：

如果需要4K 30Hz显示，那么dp_video_in_clk就需要270MHz，详细的时序参数自行阅读标准文档CEA-861-G，如下图：

（五）Vitis端的测试程序

测试程序其实简单很多，只需要将avbuff驱动里面设置为live模式，然后Dp驱动里面做好aux握手和lane数、速率训练即可。无需通过中断做帧缓存管理，PL端输入的时序正确就行了。

（六）PL产生的测试彩条运行效果

顺便，熊猫君还想提一嘴，就是对各种电视的兼容性强、转换稳定的DP转HDMI线真的不好找，一些常见的厂家比如毕亚兹、也仁、胜为、山泽、晶华、威迅、绿联的都试过，最好使的还是绿联的一款支持4K/60Hz的主动式转接线，到目前为止，市场上主流的电视还没有出现兼容性不好或传输不稳定的情况。选线材太难选了，熊猫君都是将板子搬到店子里面逐一实验线材和电视的兼容性和稳定性。