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Zynq UltraScale+ XCZU3EG开发板，采集OV5640摄像头的2Line MIPI视频，OV5640摄像头引脚接Zynq UltraScale+ XCZU3EG 的GT资源专用BANK，调用Xilinx官方的MIPI CSI-2 RX Subsystem IP核做MIPI解码后输出输出Bayer视频，调用Xilinx官方的Sensor Demosaic IP核做Bayer转RGB后输出RGB视频，调用Xilinx官方的Gamma LUT IP核做伽马矫正模块增强图像质量，然后调用Xilinx官方VDMA将图像送入PS端的DDR3中做三帧缓存后读出；调用Xilinx官方VTC模块产生输出视频时序，zynq通过SDK软件动态配置VTC的输出时序，支持1080P、720P和640P三种时序输出，调用Xilinx官方AXI4-Stream to Video Out做数据流转换，输出VGA时序的RGB数据，最后通过板载的DP接口将视频输出显示器；

Zynq UltraScale+ XCZU3EG 解码 MIPI 视频 DP 输出的设计方案，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；

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官网等等)，若大佬们觉得有所冒犯，请私信批评教育；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、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、本 MIPI CSI2 模块性能及其优越性

一个字：牛逼，表现如下：
1：使用Xilinx官方的MIPI CSI-2 RX Subsystem解码方案，稳定可靠；
2：移植性还可以，可在Xilinx Zynq UltraScale+系列FPGA上自由移植；
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OV5640摄像头作为输入(主要是便宜)，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，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；

4、详细设计方案

设计原理框图

设计原理框图如下：
在这里插入图片描述

OV5640摄像头及其配置

我使用到的OV5640摄像头输出为2 Line MIPI格式，输出分辨率有720p@60Hz和1080p@30Hz两种，可通过SDK软件选择配置为哪一种；OV5640输出 RAW10数据；zynq通过i2c片内外设配置OV5640，这个操作在SDK软件里完成，PL端硬件无需参与；

MIPI CSI-2 RX Subsystem

调用Xilinx官方的MIPI CSI-2 RX Subsystem IP核做MIPI解码后输出输出Bayer视频，MIPI CSI-2 RX Subsystem配置如下：
在这里插入图片描述

Sensor Demosaic

调用Xilinx官方的Sensor Demosaic IP核做Bayer转RGB后输出RGB视频，Sensor Demosaic配置如下：
在这里插入图片描述

Gamma LUT

调用Xilinx官方的Gamma LUT IP核做伽马矫正模块增强图像质量，Gamma LUT配置如下：
在这里插入图片描述

MIPI D-PHY 硬件方案

本设计使用xilinx官方推荐的电阻网络方案，要求800M Hz以下，走线30mm以内；OV5640摄像头引脚接Zynq UltraScale+ XCZU3EG 的GT资源专用BANK；

5、vivado工程详解

PL端FPGA硬件设计

开发板FPGA型号：Xilinx–Zynq UltraScale±-xczu3eg-sfvc784-1-e；
开发环境：Vivado2019.1；
输入：OV5640 MIPI 2 Line RAW10；
输出：DP显示器，720P；
应用：Zynq UltraScale+ XCZU3EG 解码 MIPI 视频 DP 输出；
工程Block Design如下：
在这里插入图片描述
工程代码架构如下：

综合编译完成后的FPGA资源消耗和功耗预估如下：

PS端SDK软件设计

SDK C语言软件代码架构如下：
在这里插入图片描述

6、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；
在这里插入图片描述
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：