FPGA解码 MIPI 视频 OV4689采集 4line 2.7K分辨率 提供工程源码和技术支持

1、前言

FPGA图像采集领域目前协议最复杂、技术难度最高的应该就是MIPI协议了，MIPI解码难度之高，令无数英雄竞折腰，以至于Xilinx官方不得不推出专用的IP核供开发者使用，不然太高端的操作直接吓退一大批FPGA开发者，就没人玩儿了。

本设计基于Xilinx的Kintex7开发板，采集OV4689摄像头的2.7K 4Line MIPI视频，OV4689摄像头引脚接Kintex7的 BANK16 LVDS_25 差分引脚，经过纯vhdl实现的 CSI2 RX模块输出Bayer视频，再经过Bayer转RGB模块输出RGB视频，再经过图像增强模块增强图像质量，这里主要用到了白平衡，然后将图像送入DDR3中做三帧缓存后读出，由于我这里没有支持2.7K现实的屏幕，所以还需将读出的图像缩小至1080P分辨率，如果你的项目是2.7K输出，则可以直接将此模块删除，再生成标准的VGA时序，由于我的开发板只板载了HDMI视频输出接口，所以代码只做了HDMI视频输出，如果你的项目需要输出多于2路，则可以继续添加更多的输出模块；

本文详细描述了设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，可直接项目移植，适用于在校学生做毕业设计、研究生项目开发，也适用于在职工程师做项目开发，可应用于医疗、军工等行业的数字成像和图像传输领域；
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；
关于MIPI协议，请自行搜索，csdn就有很多大佬讲得很详细，我就不多写这块了；

2、Xilinx官方主推的MIPI解码方案

Xilinx官方主推的MIPI解码方案是专用IP核，在vivado的ip仓库里输入MIPI就会看到如下的一堆IP：
Xilinx方案使用很简单，调用IP就行，用SDK配置即可使用，MIPI解码后的数据格式为AXIS，方便与他家的VDMA之类的IP对接，你无须关心复杂的MIPI协议即可畅玩儿MIPI，但问题就来了，如果你用的FPGA不是Xilinx家的怎么办？
关于Xilinx自家的MIPI方案，请参考我之前写的文章；Xilinx的MIPI方案

3、本 MIPI CSI2 模块性能及其优越性

本方案MIPI解码后的视频时序为VGA时序，即行同步，场同步，数据有效，数据信号；方便后端直接处理；
解串部分使用Xilinx源语，本工程用到的是7系列源语，更高级别的FPGA应用，需要更改源语参数，但问题不大；
一个字：牛逼，表现如下：
1：纯Vhdl代码实现，学习性和阅读性达到天花板；
2：移植性还可以，只要兼容Xilinx解串源语的FPGA均可移植；
3：算法达到天花板，标准的CSI2接收协议实现解码；
4：实用性达到天花板，采用OV4689摄像头作为输入，不同于市面上验证性和实验性的工程，本设计直接面向实用工程，贴近真实项目，MIPI输入，2路视频输出，做类似项目的兄弟可直接拿去用，一个月工资直接拿到手。。。
5：支持高达4K分辨率的MIPI视频解码；
6：时序收敛很到位，考虑到MIPI协议的复杂性和时序的高要求，所以没有采用时序收敛不强的verilog，而是VHDL，虽然阅读性可能会低一些，但用户只需要知道用户接口即可，并不需要去看内部的复杂代码；
7：自定义IP封装，方便Xilinx系列FPGA用户使用，CSI-2自定义IP支持2line或4line输入，可在IP配置界面手动配置；

4、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

5、vivado工程介绍

工程设计架构如下：
开发板：Xilinx Kintex7开发板；
开发环境：vivado2020.2；
输入：OV4689；4line；分辨率2688x1520；
输出：HDMI；分辨率1920x1080；
工程BD如下：
4line MIPI解码模块详解，点击这个+号可展开IP；

展开后的4line MIPI解码模块如下：
4line MIPI解码模块配置界面如下：

bayer转RGB不需要配置；
白平衡图像增强模块配置界面如下：
展开后的图像缓存与缩放解码模块如下：
写控制器模块配置界面如下：
读控制器模块配置界面如下：
工程代码架构如下：
逻辑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

摄像头如下：

某宝可以买到现货；
输出如下：

7、福利：工程代码的获取

福利：工程代码的获取
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1：私，或者文章末尾的V名片。
资料获取方式2：文章末尾的XX号，回复 002002
网盘资料如下：