dizajn pretvorbe video formata intel AN 889 8K DisplayPort Example

O dizajnu pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example

Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example integrira Intel DisplayPort 1.4 IP za video povezivanje s cjevovodom za video obradu. Dizajn pruža visokokvalitetno skaliranje, konverziju prostora boja i konverziju broja sličica u sekundi za video streamove do 8K pri 30 sličica u sekundi ili 4K pri 60 sličica u sekundi.
Dizajn je softverski i hardverski visoko konfigurabilan, što omogućuje brzu konfiguraciju i redizajn sustava. Dizajn cilja na uređaje Intel® Arria® 10 i koristi najnoviji Intel FPGA IP spreman za 8K iz paketa za obradu videa i slike u Intel Quartus® Prime v19.2.

O DisplayPort Intel FPGA IP
Za izradu Intel Arria 10 FPGA dizajna s DisplayPort sučeljima, instancirajte DisplayPort Intel FPGA IP. Međutim, ovaj DisplayPort IP implementira samo kodiranje ili dekodiranje protokola za DisplayPort. Ne uključuje primopredajnike, PLL-ove ili funkcije rekonfiguracije primopredajnika potrebne za implementaciju serijske komponente velike brzine sučelja. Intel nudi zasebne primopredajnike, PLL i IP komponente za rekonfiguraciju. Odabir, parametriranje i povezivanje ovih komponenti za stvaranje potpuno kompatibilnog DisplayPort sučelja prijemnika ili odašiljača zahtijeva stručno znanje.
Intel nudi ovaj dizajn za one koji nisu stručnjaci za primopredajnike. GUI uređivača parametara za DisplayPort IP omogućuje vam izradu dizajna.
Instancu DisplayPort IP-a (koja može biti samo prijemnik, samo odašiljač ili kombinirani prijemnik i odašiljač) kreirate u Platform Designeru ili IP Catalogu. Kada parametrirate DisplayPort IP instancu, možete odabrati generiranje example dizajn za tu konkretnu konfiguraciju. Kombinirani dizajn prijemnika i odašiljača je jednostavan prolaz, gdje se izlaz iz prijemnika dovodi izravno u odašiljač. Dizajn s fiksnim prolazom stvara potpuno funkcionalan PHY prijemnik, PHY odašiljač i rekonfiguracijske blokove koji implementiraju svu primopredajnu i PLL logiku. Možete izravno kopirati relevantne dijelove dizajna ili koristiti dizajn kao referencu. Dizajn generira DisplayPort Intel Arria 10 FPGA IP Design Example i zatim dodaje mnoge od filegenerira se izravno u popis kompilacije koji koristi projekt Intel Quartus Prime. To uključuje:

• Files za stvaranje parametriziranih IP instanci za primopredajnike, PLL-ove i rekonfiguracijske blokove.
• Verilog HDL files za povezivanje ovih IP-ova u blokove PHY prijemnika više razine, PHY odašiljača i Arbiter rekonfiguracije primopredajnika
• Synopsys ograničenje dizajna (SDC) files za postavljanje relevantnih vremenskih ograničenja.

Značajke dizajna konverzije 8K DisplayPort video formata Example

• Ulazni:
  • DisplayPort 1.4 povezivost podržava rezolucije od 720×480 do 3840×2160 pri bilo kojoj brzini sličica u sekundi do 60 fps, i rezolucije do 7680×4320 pri 30 fps.
  • Hot-plug podrška.
  • Podrška za RGB i YCbCr (4:4:4, 4:2:2 i 4:2:0) formate boja na
    ulazni.
  • Softver automatski otkriva ulazni format i na odgovarajući način postavlja cjevovod za obradu.
• Izlaz:
  • Mogućnost povezivanja DisplayPort 1.4 (preko DIP prekidača) za 1080p, 1080i ili 2160p rezoluciju pri 60 fps ili 2160p pri 30 fps.
  • Hot-plug podrška.
  • DIP prekidači za postavljanje potrebnog izlaznog formata boje na RGB, YCbCr 4:4:4, YCbCr 4:2:2 ili YCbCr 4:2:0.
• Jedan 10-bitni 8K RGB cjevovod za obradu sa softverski podesivim skaliranjem i konverzijom brzine kadrova:
  • Lanczos skaler s 12 slavina.
  • Lanczos skaler sa 16 faza i 4 slavine.
  • Trostruki međuspremnik video okvira omogućuje pretvorbu brzine sličica.
  • Mikser s alfa miješanjem omogućuje preklapanje OSD ikona.

Početak rada s dizajnom konverzije 8K DisplayPort video formata Nprample

Hardverski i softverski zahtjevi

Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example zahtijeva poseban hardver i softver.

Hardver:

• Intel Arria 10 GX FPGA razvojni komplet, uključujući DDR4 Hilo karticu kćer
• Bitec DisplayPort 1.4 FMC kartica kćer (revizija 11)
• DisplayPort 1.4 izvor koji proizvodi do 3840x2160p60 ili 7680x4320p30 video
• DisplayPort 1.4 sink koji prikazuje do 3840x2160p60 video
• VESA certificirani DisplayPort 1.4 kabeli.

Softver:

• Windows ili Linux OS
• Intel Quartus Prime Design Suite v19.2, koji uključuje:
  • Intel Quartus Prime Pro Edition
  • Dizajner platforme
  • Nios® II EDS
  • Intel FPGA IP biblioteka (uključujući paket za obradu videa i slike)

Dizajn radi samo s ovom verzijom Intel Quartus Prime.

Preuzimanje i instaliranje Intel 8K DisplayPort dizajna za konverziju video formata Nprample

Dizajn je dostupan u Intel Design Storeu.

1. Preuzmite arhivirani projekt file udx10_dp.par.
2. Ekstrahirajte Intel Quartus Prime projekt iz arhive:
   • a. Otvorite Intel Quartus Prime Pro Edition.
   • b. Klik File ➤ Otvori projekt.
     Otvara se prozor Open Project.
   • c. Dođite do i odaberite udx10_dp.par file.
   • d. Pritisnite Otvori.
   • e. U prozoru Open Design Template postavite odredišnu mapu na željeno mjesto za izdvojeni projekt. Unosi za predložak dizajna file i naziv projekta trebaju biti točni i ne morate ih mijenjati.
   • f. Pritisnite OK.

Dizajn Files za dizajn pretvorbe video formata Intel 8K DisplayPort Example

Tablica 1. Dizajn Files

File ili Naziv mape	Opis
ip	Sadrži IP instancu files za sve Intel FPGA IP instance u dizajnu: • DisplayPort IP (odašiljač i prijemnik) • PLL koji generira taktove na najvišoj razini dizajna • Svi IP-ovi koji čine sustav Platform Designer za cjevovod za obradu.
glavna_slika	Sadrži pre_compiled.sof, koji je unaprijed kompajlirano programiranje ploče file za dizajn.
non_acds_ip	Sadrži izvorni kod za dodatni IP u ovom dizajnu koji Intel Quartus Prime ne uključuje.
sdc	Sadrži SDC file koji opisuje dodatna vremenska ograničenja koja zahtijeva ovaj dizajn. SDC fileautomatski uključeni s IP instancama ne obrađuju ova ograničenja.
softver	Sadrži izvorni kod, biblioteke i skripte za izradu softvera koji radi na ugrađenom procesoru Nios II za kontrolu funkcionalnosti dizajna na visokoj razini.
udx10_dp	Mapa u koju Intel Quartus Prime generira izlaz files za sustav Platform Designer. Izlaz udx10_dp.sopcinfo file omogućuje generiranje inicijalizacije memorije file za softversku memoriju procesora Nios II. Ne morate prvo generirati cijeli sustav Platform Designer.
non_acds_ip.ipx	Ovaj IPX file objavljuje sav IP u mapi non_acds_ip u Platform Designeru tako da se pojavljuje u IP biblioteci.
README.txt	Kratke upute za izradu i pokretanje dizajna.
vrh.qpf	Projekt Intel Quartus Prime file za dizajn.
vrh.qsf	Postavke projekta Intel Quartus Prime file za dizajn. Ovaj file navodi sve filePotreban je za izradu dizajna, zajedno s dodjelom pinova i nizom drugih postavki projekta.
vrh.v	Verilog HDL najviše razine file za dizajn.
udx10_dp.qsys	Sustav Platform Designer koji sadrži cjevovod za video obradu, procesor Nios II i njegove periferije.

Sastavljanje dizajna pretvorbe 8K DisplayPort video formata Nprample
Intel nudi unaprijed kompajlirano programiranje ploče file za dizajn u direktoriju master_image (pre_compiled.sof) kako bi vam omogućio pokretanje dizajna bez pokretanja pune kompilacije.
KORACI:

1. U softveru Intel Quartus Prime otvorite projekt top.qpf file. Preuzeta arhiva stvara ovo file kada raspakujete projekt.
2. Klik File ➤ Otvorite i odaberite ip/dp_rx_tx/dp_rx_tx.ip. Otvara se GUI uređivača parametara za DisplayPort IP, prikazujući parametre za DisplayPort instancu u dizajnu.
3. Pritisnite Generate Example Dizajn (ne Generiraj).
4. Kada generiranje završi, zatvorite uređivač parametara.
5. In File Explorer, dođite do direktorija softvera i raspakirajte arhivu vip_control_src.zip da biste generirali direktorij vip_control_src.
6. U BASH terminalu idite na softver/skriptu i pokrenite skriptu ljuske build_sw.sh.
   Skripta izgrađuje softver Nios II za dizajn. To stvara i .elf file koji možete preuzeti na ploču tijekom izvođenja, i .hex file prevesti u programsku ploču .sof file.
7. U softveru Intel Quartus Prime kliknite Processing ➤ Start Compilation.
   • Intel Quartus Prime generira sustav udx10_dp.qsys Platform Designer.
   • Intel Quartus Prime postavlja projekt na top.qpf.

Kompilacija stvara top.sof u izlazu_files imenik kada završi.

Viewing i regeneriranje sustava dizajnera platforme

1. Kliknite Alati ➤ Dizajner platforme.
2. Odaberite ime sustava.qsys za opciju sustava Platform Designer.
3. Pritisnite Otvori.
   Platform Designer otvara sustav.
4. Review sustav.
5. Regenerirajte sustav:
   • a. Kliknite Generiraj HDL….
   • b. U prozoru za generiranje uključite Očisti izlazne direktorije za odabrane ciljeve generiranja.
   • c. Pritisnite Generiraj

Sastavljanje dizajna pretvorbe 8K DisplayPort video formata Npramps alatima za izradu softvera Nios II za Eclipse
Postavljate interaktivni radni prostor Nios II Eclipse za dizajn kako biste proizveli radni prostor koji koristi iste mape koje koristi skripta za izgradnju. Ako ste prethodno pokrenuli skriptu za izgradnju, trebali biste izbrisati mape software/vip_control i software/vip_control_bsp prije stvaranja radnog prostora Eclipse. Ako ponovno pokrenete skriptu za izgradnju u bilo kojem trenutku, ona će prebrisati radni prostor Eclipse.
KORACI:

1. Dođite do direktorija softvera i raspakirajte arhivu vip_control_src.zip da biste generirali direktorij vip_control_src.
2. U direktoriju instaliranog projekta stvorite novu mapu i nazovite je radni prostor.
3. U softveru Intel Quartus Prime kliknite Alati ➤ Alati za izradu softvera Nios II za Eclipse.
   • a. U prozoru pokretača radnog prostora odaberite mapu radnog prostora koju ste stvorili.
   • b. Pritisnite OK.
4. U prozoru Nios II – Eclipse kliknite File ➤ Novo ➤ Aplikacija Nios II i BSP iz predloška.
   Pojavljuje se dijaloški okvir aplikacije Nios II i BSP iz predloška.
   • a. U Informaciji SOPC-a File okvir odaberite udx10_dp/ udx10_dp.sopcinfo file. Nios II SBT za Eclipse ispunjava naziv procesora imenom procesora iz .sopcinfo file.
   • b. U okvir Naziv projekta upišite vip_control.
   • c. Odaberite Prazan projekt s popisa Predlošci.
   • d. Pritisnite Dalje.
   • e. Odaberite Stvori novi BSP projekt na temelju predloška aplikacijskog projekta s nazivom projekta vip_control_bsp.
   • f. Uključite Koristi zadanu lokaciju.
   • g. Kliknite Završi za izradu aplikacije i BSP-a na temelju .sopcinfo file.
     Nakon generiranja BSP-a, projekti vip_control i vip_control_bsp pojavljuju se na kartici Project Explorer.
5. U Windows Exploreru kopirajte sadržaj direktorija software/vip_control_src u novostvoreni direktorij software/vip_control.
6. Na kartici Project Explorer u prozoru Nios II – Eclipse kliknite desnom tipkom miša na mapu vip_control_bsp i odaberite Nios II > BSP Editor.
   • a. Odaberite Ništa s padajućeg izbornika za sys_clk_timer.
   • b. Odaberite cpu_timer s padajućeg izbornika za timestamp_timer.
   • c. Uključite enable_small_c_library.
   • d. Pritisnite Generiraj.
   • e. Kada generiranje završi, kliknite Izlaz.
7. Na kartici Project Explorer desnom tipkom miša kliknite direktorij vip_control i kliknite Svojstva.
   1. a. U prozoru Svojstva za vip_control proširite svojstva aplikacije Nios II i kliknite Staze aplikacije Nios II.
   2. b. Kliknite Dodaj… pored Projekti knjižnice.
   3. c. U prozoru Projekti knjižnice idite do direktorija udx10.dp\spftware \vip_control_src i odaberite direktorij bkc_dprx.syslib.
   4. d. Pritisnite OK. Pojavljuje se poruka Pretvori u relativni put. Pritisnite Da.
   5. e. Ponovite korake 7.b na stranici 8 i 7.c na stranici 8 za direktorije bkc_dptx.syslib i bkc_dptxll_syslib
   6. f. Pritisnite OK.
8. Odaberite Projekt ➤ Izradi sve za generiranje file vip_control.elf u direktoriju software/vip_control.
9. Izgradite mem_init file za Intel Quartus Prime kompilaciju:
   1. a. Desni klik vip_control u prozoru Project Explorer.
   2. b. Odaberite Napravi ciljeve ➤ Izgradi….
   3. c. Odaberite mem_init_generate.
      d. Pritisnite Build.
      Softver Intel Quartus Prime generira
      udx10_dp_onchip_memory2_0_onchip_memory2_0.hex file u direktoriju software/vip_control/mem_init.
10. Dok se dizajn izvodi na povezanoj ploči, pokrenite programiranje vip_control.elf file stvoren Eclipse buildom.
    • a. Desni klik na mapu vip_control na kartici Project Explorer prozora Nios II -Eclipse.
    • b. Odabirom Pokreni kao ➤ Nios II Hardver. Ako imate otvoren prozor terminala Nios II, zatvorite ga prije preuzimanja novog softvera.

Postavljanje razvojnog kompleta Intel Arria 10 GX FPGA
Opisuje kako postaviti komplet za pokretanje 8K DisplayPort Video Format Conversion Design Example.

Slika 1. Intel Arria 10 GX razvojni komplet s HiLo karticom kćeri
Slika prikazuje ploču s uklonjenim plavim hladnjakom kako bi se prikazalo pozicioniranje DDR4 Hilo kartice. Intel preporučuje da ne pokrećete dizajn bez postavljenog hladnjaka.

KORACI:

1. Postavite Bitec DisplayPort 1.4 FMC karticu na razvojnu ploču pomoću FMC priključka A.
2. Provjerite je li prekidač za napajanje (SW1) isključen, zatim spojite konektor za napajanje.
3. Spojite USB kabel na svoje računalo i na MicroUSB konektor (J3) na razvojnoj ploči.
4. Spojite DisplayPort 1.4 kabel između DisplayPort izvora i prijemnog priključka Bitec DisplayPort 1.4 FMC kartice i provjerite je li izvor aktivan.
5. Spojite DisplayPort 1.4 kabel između DisplayPort zaslona i Transmitter priključka Bitec DisplayPort 1.4 FMC kartice i provjerite je li zaslon aktivan.
6. Uključite ploču pomoću SW1.

LED indikatori statusa ploče, tipke i DIP prekidači
Intel Arria 10 GX FPGA Development Kit ima osam statusnih LED dioda (sa zelenim i crvenim emiterima), tri korisnička gumba i osam korisničkih DIP prekidača. Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example svijetli LED diode kako bi označio stanje veze DisplayPort prijemnika. Gumbi i DIP prekidači omogućuju vam promjenu postavki dizajna.

LED diode statusa

Tablica 2. Statusne LED diode

LED	Opis
Crvene LED diode
0	DDR4 EMIF kalibracija u tijeku.
1	DDR4 EMIF kalibracija nije uspjela.
7:2	Neiskorišteno.
Zelene LED diode
0	Svijetli kada obuka veze DisplayPort prijamnika uspješno završi, a dizajn prima stabilan video.
5:1	Broj traka prijemnika DisplayPort: 00001 = 1 traka 00010 = 2 trake 00100 = 4 trake
7:6	Brzina trake DisplayPort prijemnika: 00 = 1.62 Gbps 01 = 2.7 Gbps 10 = 5.4 Gbps 11 = 8.1 Gbps

U tablici su navedeni statusi koje označava svaki LED. Svaka LED pozicija ima crvene i zelene indikatore koji mogu svijetliti neovisno. Svaki LED koji svijetli narančasto znači da su uključeni i crveni i zeleni indikator.

Korisnički gumbi
Korisnički gumb 0 upravlja prikazom Intelovog logotipa u gornjem desnom kutu izlaznog zaslona. Prilikom pokretanja, dizajn omogućuje prikaz logotipa. Pritiskom na tipku 0 uključuje se prikaz logotipa. Korisnički gumb 1 kontrolira način skaliranja dizajna. Kada je izvor ili odvod uključen na vruće vrijeme, dizajn je zadano jedno od sljedećeg:

• Prolazni način rada, ako je ulazna razlučivost manja ili jednaka izlaznoj razlučivosti
• Način smanjivanja, ako je ulazna rezolucija veća od izlazne rezolucije

Svaki put kada pritisnete korisnički gumb 1, dizajn se mijenja u sljedeći način skaliranja (prolazni > viši, veći > niži, niži > prolazni). Korisnički gumb 2 se ne koristi.

Korisnički DIP prekidači
DIP sklopke kontroliraju izborni ispis Nios II terminala i postavke za izlazni video format koji se pokreće preko DisplayPort odašiljača.

Tablica 3. DIP sklopke
U tablici je navedena funkcija svake DIP sklopke. DIP sklopke, označene brojevima od 1 do 8 (ne 0 do 7), odgovaraju brojevima otisnutim na komponenti sklopke. Za postavljanje svakog prekidača na ON, pomaknite bijeli prekidač prema LCD-u i dalje od LED dioda na ploči.

Prekidač	Funkcija
1	Omogućuje ispis Nios II terminala kada je uključeno.
2	Postavite izlazne bitove po boji: ISKLJUČENO = 8 bita UKLJUČENO = 10 bita
4:3	Postavite izlazni prostor boja i sampling: SW4 ISKLJUČEN, SW3 ISKLJUČEN = RGB 4:4:4 SW4 ISKLJUČEN, SW3 UKLJ.
6:5	Postavite izlaznu razlučivost i broj sličica u sekundi: SW4 OFF, SW3 OFF = 4K60 SW4 ISKLJUČENO, SW3 UKLJUČENO = 4K30 SW4 UKLJUČENO, SW3 ISKLJUČENO = 1080p60 SW4 UKLJUČENO, SW3 UKLJUČENO = 1080i60
8:7	Nekorišteno

Pokretanje dizajna konverzije 8K DisplayPort video formata Nprample
Morate preuzeti kompilirani .sof file za dizajn na Intel Arria 10 GX FPGA Development Kit za pokretanje dizajna.
KORACI:

1. U softveru Intel Quartus Prime kliknite Alati ➤ Programator.
2. U prozoru Programer kliknite Auto Detect za skeniranje JTAG lanac i otkrijte povezane uređaje.
   Ako se pojavi skočni prozor s upitom da ažurirate popis uređaja programera, kliknite Da.
3. Na popisu uređaja odaberite red s oznakom 10AX115S2F45.
4. Pritisnite Promijeni File…
   • Za korištenje unaprijed kompajlirane verzije programiranja file koji Intel uključuje kao dio preuzimanja dizajna, odaberite master_image/pre_compiled.sof.
   • Za korištenje vašeg programiranja file stvoren lokalnom kompilacijom, odaberite output_files/top.sof.
5. Uključite Program/Configure u retku 10AX115S2F45 popisa uređaja.
6. Pritisnite Start.
   Kada programer završi, dizajn se pokreće automatski.
7. Otvorite Nios II terminal za primanje izlaznih tekstualnih poruka iz dizajna, inače se dizajn zaključava nakon brojnih promjena prekidača (samo ako DIP prekidač 1 korisnika postavite na ON).
   • a. Otvorite prozor terminala i upišite nios2-terminal
   • b. Pritisnite Enter.

spojen na ulazu. Bez izvora, izlaz je crni zaslon s logotipom Intel u gornjem desnom kutu zaslona.

Funkcionalni opis dizajna pretvorbe 8K DisplayPort video formata Nprample

Sustav Platform Designer, udx10_dp.qsys, sadrži IP protokol prijemnika i odašiljača DisplayPort, IP video cjevovoda i komponente procesora Nios II. Dizajn povezuje sustav Platform Designer s PHY logikom prijemnika i odašiljača DisplayPort (koji sadrži primopredajnike sučelja) i logiku rekonfiguracije primopredajnika na najvišoj razini u Verilog HDL RTL dizajnu file (top.v). Dizajn se sastoji od jednog puta za video obradu između DisplayPort ulaza i DisplayPort izlaza.

Slika 2. Blok dijagram
Dijagram prikazuje blokove u 8K DisplayPort Video Format Conversion Design Example. Dijagram ne prikazuje neke od generičkih periferija spojenih na Nios II, Avalon-MM između procesora Nios II i druge komponente sustava. Dizajn prihvaća video s DisplayPort izvora s lijeve strane, obrađuje video kroz video cjevovod slijeva nadesno prije nego što se video prenese u DisplayPort odvodnik s desne strane.

DisplayPort prijemnik PHY i DisplayPort IP prijemnik
Bitec DisplayPort FMC kartica pruža međuspremnik za DisplayPort 1.4 signal iz DisplayPort izvora. Kombinacija DisplayPort Receiver PHY i DisplayPort Receiver IP dekodira dolazni signal za stvaranje video streama. DisplayPort prijemnik PHY sadrži primopredajnike za deserijalizaciju dolaznih podataka, a DisplayPort IP prijemnik dekodira DisplayPort protokol. Kombinirani DisplayPort prijemnik IP obrađuje dolazni DisplayPort signal bez ikakvog softvera. Rezultirajući video signal s IP-a DisplayPort prijemnika izvorni je paketirani format strujanja. Dizajn konfigurira DisplayPort prijemnik za 10-bitni izlaz.

DisplayPort na Clocked Video IP
Izlaz paketnog formata strujanja podataka DisplayPort prijemnika nije izravno kompatibilan s taktiranim formatom video podataka koji očekuje Clocked Video Input IP. DisplayPort to Clocked Video IP je prilagođeni IP za ovaj dizajn. Pretvara DisplayPort izlaz u kompatibilni taktni video format koji možete spojiti izravno na Clokirani video ulaz. DisplayPort to Clocked Video IP može modificirati standard žičane signalizacije i može promijeniti redoslijed ravnina boja unutar svakog piksela. Standard DisplayPort određuje redoslijed boja koji se razlikuje od IP redoslijeda videoprovoda Intel. Procesor Nios II kontrolira izmjenu boja. Čita trenutni prostor boja za prijenos s DisplayPort IP prijemnika sa svojim Avalon-MM slave sučeljem. Usmjerava DisplayPort na Clocked Video IP za primjenu odgovarajuće korekcije sa svojim Avalon-MM slave sučeljem.

Clokirani video ulaz
Video ulaz s taktom obrađuje signal video sučelja s taktom iz DisplayPort-a u Clocked Video IP i pretvara ga u format video signala Avalon-ST. Ovaj format signala uklanja sve vodoravne i okomite informacije o zatamnjivanju iz videa ostavljajući samo podatke o aktivnoj slici. IP ga pakira kao jedan paket po video okviru. Također dodaje dodatne pakete metapodataka (koji se nazivaju kontrolni paketi) koji opisuju rezoluciju svakog video okvira. Avalon-ST video tok kroz cijev za obradu sastoji se od četiri paralelna piksela, s tri simbola po pikselu. Videoulaz s taktom omogućuje prelazak takta za pretvorbu iz video signala s promjenjivom brzinom s IP prijemnika DisplayPort u fiksni takt (300 MHz) za video IP cjevovod.

Čistač toka
Čistač toka osigurava da Avalon-ST Video signal koji prolazi do cjevovoda za obradu bude bez grešaka. Vruće uključivanje DisplayPort izvora može uzrokovati da dizajn predstavi nepotpune okvire podataka na clocked video input IP i generira pogreške u rezultirajućem Avalon-ST Video streamu. Veličina paketa koji sadrže video podatke za svaki okvir tada ne odgovara veličini koju su prijavili povezani kontrolni paketi. Čistač toka detektira te uvjete i dodaje dodatne podatke (sive piksele) na kraj problematičnih video paketa kako bi dovršio okvir i uskladio specifikaciju u kontrolnom paketu.

Chroma Resampler (ulaz)
Video podaci koje dizajn prima na ulazu s DisplayPort-a mogu biti 4:4:4, 4:2:2 ili 4:2:0 chroma sampvodio. Ulazna rezolucija bojeampler preuzima dolazni video u bilo kojem formatu i pretvara ga u 4:4:4 u svim slučajevima. Za veću vizualnu kvalitetu, rezampler koristi računalno najskuplji filtrirani algoritam. Procesor Nios II očitava trenutnu boju bojaampling formatu s IP-a DisplayPort prijemnika preko njegovog Avalon-MM slave sučelja. Priopćava format chroma resampler preko svog Avalon-MM slave sučelja.

Pretvarač prostora boja (ulaz)
Ulazni video podaci s DisplayPort-a mogu koristiti RGB ili YCbCr prostor boja. Pretvarač ulaznog prostora boja preuzima dolazni video u bilo kojem formatu koji stigne i pretvara ga u RGB u svim slučajevima. Procesor Nios II čita trenutni prostor boja s IP-a DisplayPort prijemnika sa svojim Avalon-MM slave sučeljem; učitava ispravne koeficijente pretvorbe u chroma resampler kroz svoje Avalon-MM slave sučelje.

Kliper
Mašina za šišanje odabire aktivno područje iz dolaznog videostreama i odbacuje ostatak. Softverska kontrola koja radi na procesoru Nios II definira regiju za odabir. Regija ovisi o razlučivosti podataka primljenih na DisplayPort izvoru i izlaznoj razlučivosti i načinu skaliranja. Procesor komunicira regiju Clipperu preko svog Avalon-MM slave sučelja.

Scaler
Dizajn primjenjuje skaliranje na dolazne video podatke prema primljenoj ulaznoj razlučivosti i izlaznoj razlučivosti koju trebate. Također možete birati između tri načina skaliranja (upscale, downscale i passthrough). Dva skalarna IP-a pružaju funkcionalnost skaliranja: jedan implementira bilo koje potrebno smanjivanje; drugi implementira povećanje veličine. Dizajn zahtijeva dva skalera.

• Kada skaler implementira nižu skalu, on ne proizvodi važeće podatke u svakom ciklusu takta na svom izlazu. Na primjerampnpr. ako se implementira 2x manji omjer, važeći signal na izlazu je visok svaki drugi takt dok dizajn prima svaku ulaznu liniju s parnim brojem, a zatim nizak za sve ulazne linije s neparnim brojevima. Ovo burst ponašanje temeljno je za proces smanjenja brzine prijenosa podataka na izlazu, ali je nekompatibilno s nizvodnim mikserom IP, koji općenito očekuje dosljedniju brzinu prijenosa podataka kako bi se izbjegao manjak protoka na izlazu. Dizajn zahtijeva međuspremnik okvira između bilo koje niže skale i miksera. Međuspremnik okvira omogućuje mikseru čitanje podataka brzinom koja mu je potrebna.
• Kada skaler implementira povećanje skale, proizvodi važeće podatke u svakom ciklusu takta, tako da sljedeći mikser nema problema. Međutim, možda neće prihvatiti nove ulazne podatke u svakom taktu. Uzimajući 2x višu razinu kao bivšiampnpr., na izlaznim linijama s parnim brojevima prihvaća novi otkucaj podataka svaki drugi takt, a zatim ne prihvaća nove ulazne podatke na izlaznim linijama s neparnim brojevima. Međutim, uzvodni Clipper može proizvesti podatke potpuno različitom brzinom ako primjenjuje značajan isječak (npr. tijekom povećanja). Stoga Clipper i upscale općenito moraju biti odvojeni međuspremnikom okvira, zahtijevajući da Scaler sjedi nakon međuspremnika okvira u cjevovodu. Scaler mora biti ispred međuspremnika okvira za smanjivanje razmjera, tako da dizajn implementira dva odvojena skalera s obje strane međuspremnika okvira: jedan za povećanje razmjera; drugi za smanjenje.

Dva skalera također smanjuju maksimalnu DDR4 propusnost koju zahtijeva međuspremnik okvira. Uvijek morate primijeniti smanjivanje vrijednosti prije međuspremnika okvira, minimizirajući brzinu podataka na strani pisanja. Uvijek primijenite više skale nakon međuspremnika okvira, što minimizira brzinu podataka na strani čitanja. Svaki Scaler dobiva potrebnu ulaznu rezoluciju iz kontrolnih paketa u dolaznom video streamu, dok Nios II procesor s Avalon-MM slave sučeljem postavlja izlaznu rezoluciju za svaki Scaler.

Međuspremnik okvira
Međuspremnik okvira koristi DDR4 memoriju za izvođenje trostrukog međuspremnika koji omogućuje cjevovodu za obradu videa i slike da izvrši konverziju brzine kadrova između dolazne i odlazne brzine kadrova. Dizajn može prihvatiti bilo koju ulaznu brzinu okvira, ali ukupna brzina piksela ne smije premašiti 1 giga piksela po sekundi. Softver Nios II postavlja izlaznu brzinu okvira na 30 ili 60 fps, ovisno o izlaznom načinu rada koji odaberete. Izlazni broj sličica u sekundi je funkcija postavki Clocked Video Output i takta izlaznog video piksela. Povratni pritisak koji Clocked Video Output primjenjuje na cjevovod određuje brzinu kojom strana za čitanje međuspremnika okvira povlači video okvire iz DDR4.

Mikser
Mikser generira crnu pozadinsku sliku fiksne veličine koju procesor Nios II programira da odgovara veličini trenutne izlazne slike. Mikser ima dva ulaza. Prvi ulaz povezuje se s upscalerom kako bi se dizajnu omogućilo da prikaže izlaz iz trenutnog video cjevovoda. Drugi ulaz povezuje se s blokom generatora ikona. Dizajn omogućuje prvi ulaz miksete samo kada detektira aktivan, stabilan video na taktiranom video ulazu. Stoga dizajn održava stabilnu izlaznu sliku na izlazu, dok se na ulazu vrši vruće uključivanje. Alfa dizajna spaja drugi ulaz u mikser, povezan s generatorom ikona, preko pozadine i slike videoprovoda s 50% transparentnosti.

Pretvarač prostora boja (izlaz)
Izlazni pretvarač prostora boja transformira ulazne RGB video podatke u RGB ili YCbCr prostor boja na temelju postavke vremena izvođenja iz softvera.

Chroma Resampler (izlaz)
Izlazna rezolucija bojeampler pretvara format iz 4:4:4 u jedan od formata 4:4:4, 4:2:2 ili 4:2:0. Softver postavlja format. Izlazna rezolucija bojeampler također koristi filtrirani algoritam za postizanje visokokvalitetnog videa.

Clocked video izlaz
Video izlaz s taktom pretvara Avalon-ST Video stream u format s taktom. Videoizlaz s taktom dodaje video zapisu vodoravnu i okomitu zatamnjenost i informacije o vremenu sinkronizacije. Procesor Nios II programira relevantne postavke u taktiranom videoizlazu ovisno o izlaznoj razlučivosti i broju sličica u sekundi koje tražite. Taktirani videoizlaz pretvara takt, prelazeći s fiksnog takta cjevovoda od 300 MHz na varijabilnu brzinu taktiranog videa.

Usmjeren video na DisplayPort
Komponenta odašiljača DisplayPort prihvaća podatke formatirane kao taktirani video. Razlike u žičnom signaliziranju i deklaraciji sučelja vodova u Platform Designeru onemogućuju vam izravno povezivanje Clocked Video Outputa na IP DisplayPort odašiljača. Komponenta Clocked Video to DisplayPort prilagođena je IP adresa specifična za dizajn koja omogućuje jednostavnu pretvorbu potrebnu između Clocked Video Outputa i IP-a DisplayPort odašiljača. Također mijenja redoslijed ravnina boja u svakom pikselu kako bi se uzeli u obzir različiti standardi formatiranja boja koje koriste Avalon-ST Video i DisplayPort.

DisplayPort Transmitter IP i DisplayPort Transmitter PHY
DisplayPort odašiljač IP i DisplayPort odašiljač PHY zajedno rade na pretvaranju video streama iz taktiranog videa u usklađeni DisplayPort stream. DisplayPort odašiljač IP rukuje DisplayPort protokolom i kodira valjane DisplayPort podatke, dok DisplayPort odašiljač PHY sadrži primopredajnike i stvara serijski izlaz velike brzine.

Nios II procesor i periferija
Sustav Platform Designer sadrži procesor Nios II koji upravlja IP adresama prijemnika i odašiljača DisplayPort i postavkama vremena izvođenja za cjevovod obrade. Procesor Nios II povezuje se s ovim osnovnim periferijama:

• Memorija na čipu za pohranu programa i njegovih podataka.
• AJTAG UART za prikaz ispisa softvera (preko Nios II terminala).
• Sistemski mjerač vremena za generiranje kašnjenja na razini milisekundi na različitim točkama u softveru, kako zahtijeva DisplayPort specifikacija minimalnog trajanja događaja.
• LED za prikaz stanja sustava.
• Prekidači s tipkama omogućuju prebacivanje između načina skaliranja i omogućavaju i onemogućuju prikaz logotipa Intel.
• DIP prekidači omogućavaju promjenu izlaznog formata i omogućavaju i onemogućuju ispis poruka na Nios II terminal.

Hot-plug događaji i na DisplayPort izvoru i na sink prekidima požara koji pokreću Nios II procesor da pravilno konfigurira DisplayPort odašiljač i cjevovod. Glavna petlja u softverskom kodu također nadzire te vrijednosti na tipkama i DIP prekidačima i u skladu s tim mijenja postavke cjevovoda.

I²C kontroleri
Dizajn sadrži dva I²C kontrolera (Si5338 i PS8460) za uređivanje postavki tri druge komponente na Intel Arria 10 10 GX FPGA razvojnom kompletu. Dva generatora takta Si5338 na Intel Arria 10 GX FPGA razvojnom kompletu spajaju se na istu I²C sabirnicu. Prvi generira referentni sat za DDR4 EMIF. Prema zadanim postavkama, ovaj takt je postavljen na 100 MHz za korištenje s 1066 MHz DDR4, ali ovaj dizajn pokreće DDR4 na 1200 MHz, što zahtijeva referentni takt od 150 MHz. Prilikom pokretanja procesor Nios II, putem periferije I²C kontrolera, mijenja postavke u mapi registara prvog Si5338 kako bi povećao brzinu DDR4 referentnog takta na 150MHz. Drugi Si5338 generator takta generira vid_clk za taktirano video sučelje između cjevovoda i IP-a DisplayPort odašiljača. Morate prilagoditi brzinu ovog takta za svaku različitu izlaznu rezoluciju i broj sličica u sekundi koje dizajn podržava. Možete prilagoditi brzinu tijekom rada kada to zahtijeva procesor Nios II. Bitec DisplayPort 1.4 FMC kartica kćer koristi Parade PS8460 ponavljač čišćenja podrhtavanja i retimer. Prilikom pokretanja procesor Nios II uređuje zadane postavke ove komponente kako bi zadovoljio zahtjeve dizajna.

Opis softvera

Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example uključuje IP iz Intel Video and Image Processing Suite i IP DisplayPort sučelja. Sve te IP adrese mogu obraditi okvire podataka bez ikakvih daljnjih intervencija kada su ispravno postavljene. Morate implementirati vanjsku kontrolu visoke razine za postavljanje IP-ova za početak i kada se sustav promijeni, npr. događaji vrućeg uključivanja DisplayPort prijemnika ili odašiljača ili aktivnost korisničkog gumba. U ovom dizajnu, procesor Nios II, koji pokreće prilagođeni upravljački softver, osigurava kontrolu visoke razine. Prilikom pokretanja softver:

• Postavlja referentni takt DDR4 na 150 MHz kako bi se omogućila brzina DDR od 1200 MHz, zatim resetira IP sučelja vanjske memorije radi ponovne kalibracije na novom referentnom taktu.
• Postavlja PS8460 DisplayPort repetitor i retimer.
• Inicijalizira sučelja prijemnika i odašiljača DisplayPort.
• Inicijalizira IP-ove cjevovoda za obradu.

Kada je inicijalizacija dovršena, softver ulazi u kontinuiranu while petlju, provjeravajući niz događaja i reagirajući na njih.

Promjene u načinu skaliranja
Dizajn podržava tri osnovna načina skaliranja; prolazni, viši i niži. U prolaznom načinu rada dizajn ne skalira ulazni video, u visokom načinu rada dizajn povećava ulazni video, a u smanjenom načinu dizajn smanjuje ulazni video.
Četiri bloka u cjevovodu za obradu; Clipper, Downscaler, Upscaler i Mixer određuju prezentaciju konačnog izlaza u svakom načinu rada. Softver kontrolira postavke svakog bloka ovisno o trenutnoj ulaznoj rezoluciji, izlaznoj rezoluciji i načinu skaliranja koji odaberete. U većini slučajeva, Clipper propušta ulaz nepromijenjen, a veličina pozadine Mixer-a je iste veličine kao konačna, skalirana verzija ulaznog videa. Međutim, ako je razlučivost ulaznog videa veća od izlazne veličine, nije moguće primijeniti povećanje skale na ulazni video bez prethodnog izrezivanja. Ako je ulazna razlučivost manja od izlazne, softver ne može primijeniti nižu skalu bez primjene pozadinskog sloja Miksera koji je veći od ulaznog videosloja, koji dodaje crne trake oko izlaznog videa.

Tablica 4. Cjevovodi blokova obrade
Ova tablica navodi djelovanje četiriju blokova cjevovoda za obradu u svakoj od devet kombinacija načina skaliranja, ulazne rezolucije i izlazne rezolucije.

Način rada	unutra > van	unutra = van	u < van
Prolaz	Isječak na izlaznu veličinu Nema smanjivanja veličine	Nema isječka Nema smanjivanja	Nema isječka Nema smanjivanja
nastavak…

Način rada	unutra > van	unutra = van	u < van
	Nema vrhunske kvalitete Nema crnog ruba	Nema vrhunske kvalitete Nema crnog ruba	Nema vrhunske kvalitete Crni rubni jastučići za izlaznu veličinu
Vrhunski	Isjeci na 2/3 izlazne veličine Bez smanjenja razmjera Povećanje do veličine izlaza Bez crnog ruba	Isjeci na 2/3 izlazne veličine Bez smanjenja razmjera Povećanje do veličine izlaza Bez crnog ruba	Nema isječka Nema smanjivanja Povećanje do veličine izlaza Bez crnog ruba
Niža razina	Nema isječka Smanjivanje veličine na izlaznu veličinu Nema povećanja Nema crnog ruba	Nema isječka Smanjivanje veličine na izlaznu veličinu Nema povećanja Nema crnog ruba	Nema isječka Smanjivanje veličine na 2/3 ulazne veličine Nema povećanja Crni rubni jastučići za izlaznu veličinu

Mijenjajte načine rada pritiskom na korisnički gumb 1. Softver nadzire vrijednosti na gumbima pri svakom prolasku kroz petlju (radi softversko odbijanje) i na odgovarajući način konfigurira IP-ove u cjevovodu za obradu.

Promjene na DisplayPort ulazu
Pri svakom prolasku kroz petlju softver ispituje status Clocked Video Inputa, tražeći promjene u stabilnosti ulaznog video streama. Softver smatra da je video stabilan ako:

• Clocked Video Input javlja da je taktirani video uspješno zaključan.
• Ulazna razlučivost i prostor boja nisu se promijenili od prethodnog prolaska kroz petlju.

Ako je ulaz bio stabilan, ali je izgubio zaključavanje ili su se svojstva video streama promijenila, softver zaustavlja Clocked Video Input slanje videa kroz cjevovod. Također postavlja mikser da prestane prikazivati ​​ulazni videosloj. Izlaz ostaje aktivan (pokazuje crni ekran i logotip Intel) tijekom bilo kojeg događaja uključivanja prijemnika ili promjene rezolucije.
Ako ulaz nije bio stabilan, ali sada je stabilan, softver konfigurira cjevovod za prikaz nove ulazne razlučivosti i prostora boja, ponovno pokreće izlaz iz CVI-ja i postavlja Mixer da ponovno prikaže ulazni video sloj. Ponovno uključivanje sloja miksera nije trenutno jer međuspremnik okvira još uvijek može ponavljati stare okvire iz prethodnog unosa i dizajn mora obrisati te okvire. Zatim možete ponovno omogućiti zaslon kako biste izbjegli kvarove. Međuspremnik okvira čuva broj okvira pročitanih iz DDR4, koje procesor Nios II može pročitati. Softver samples this count kada ulaz postane stabilan i ponovno omogućuje Mixer sloj kada se broj poveća za četiri okvira, što osigurava da dizajn ispire sve stare okvire iz međuspremnika.

DisplayPort odašiljač Hot-plug događaji
Hot-plug događaji na DisplayPort odašiljaču aktiviraju prekid unutar softvera koji postavlja oznaku da upozori glavnu softversku petlju na promjenu u izlazu. Kada dizajn otkrije hot plug odašiljača, softver čita EDID za novi zaslon kako bi odredio koje razlučivosti i prostore boja podržava. Ako DIP sklopke postavite na način rada koji novi zaslon ne podržava, softver se vraća na manje zahtjevan način rada zaslona. Zatim konfigurira cjevovod, IP DisplayPort odašiljača i Si5338 dio koji generira odašiljač vid_clk za novi izlazni način. Kada ulaz vidi promjene, sloj miksera za ulazni video ne prikazuje se jer softver uređuje postavke za cjevovod. Softver se ne omogućuje ponovno
prikaz do nakon četiri okvira kada nove postavke prođu kroz okvir
pufer.

Promjene korisničkih postavki DIP prekidača
Položaji korisničkih DIP prekidača 2 do 6 kontroliraju izlazni format (razlučivost, broj sličica u sekundi, prostor boja i bitovi po boji) koji se pokreće preko DisplayPort odašiljača. Kada softver otkrije promjene na ovim DIP prekidačima, prolazi kroz niz koji je gotovo identičan vrućem uključivanju predajnika. Ne morate tražiti EDID odašiljača jer se on ne mijenja.

Povijest revizija za AN 889: Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example

Tablica 5. Povijest revizija za AN 889: Dizajn pretvorbe 8K DisplayPort video formata Example

Verzija dokumenta	Promjene
2019.05.30	Početno izdanje.

Intel Corporation. Sva prava pridržana. Intel, Intelov logotip i druge Intelove oznake zaštitni su znakovi Intel Corporation ili njegovih podružnica. Intel jamči performanse svojih FPGA i poluvodičkih proizvoda prema trenutnim specifikacijama u skladu s Intelovim standardnim jamstvom, ali zadržava pravo izmjene bilo kojeg proizvoda i usluge u bilo kojem trenutku bez prethodne obavijesti. Intel ne preuzima nikakvu odgovornost niti obvezu koja proizlazi iz primjene ili korištenja bilo koje informacije, proizvoda ili usluge opisane ovdje, osim ako je Intel izričito pismeno pristao. Intelovim kupcima savjetuje se da dobiju najnoviju verziju specifikacija uređaja prije nego što se pouzdaju u bilo kakve objavljene informacije i prije naručivanja proizvoda ili usluga.
*Druga imena i robne marke mogu se smatrati vlasništvom drugih.

Dokumenti / Resursi

dizajn pretvorbe video formata intel AN 889 8K DisplayPort Example [pdf] Korisnički priručnik AN 889 8K DisplayPort dizajn pretvorbe video formata Example, AN 889, 8K DisplayPort dizajn pretvorbe video formata Example, Dizajn pretvorbe formata Example, Dizajn pretvorbe Example

Reference

• korisnički priručnik