SP701 + PCAM-5C + 15 Минут+ VITIS = Easy MIPI на FPGA
Аннотация
Интерфейс MIPI сегодня становится всё более популярным интерфейсом для подключения камер и дисплеев. По этой причине всё больше отладочных комплектов на основе FPGA содержат на борту соединители интерфейса MIPI – как для подключения камер(ы) и дисплея(ев). Для того чтобы начать работать с новой технологией или просто посмотреть что она собой представляет разработчики пытаются отыскать на просторах интернета подходящее руководство, в котором были бы описаны соответствующие нюансы работы. С одной стороны тестовый пример должен достаточно просто подниматься на отладочном комплекте, а с другой стороны давать достаточно простое и широкое понимание происходящего в этом тестовом примере. Цель статьи – показать, как начать работать с интерфейсом MIPI используя одну из новейших отладок от Xilinx – SP701, камеру с интерфейсом MIPI от компании Digilent PCAM-5C и среду разработки Vivado+VITIS(SDK) от компании Xilinx 
Перечень оборудования
Начиная с первого релиза VITIS и Vivado 2019.2, компания Xilinx даёт разработчикам возможность сгенерировать тестовый пример для работы с MIPI интерфейсом на плате SP701. Ранее проект был доступен и для платы ZCU102, однако в виду того, что пример требовал достаточно специфической камеры, у нас не было возможности запустить тестовый проект. С выходом бюджетной SP701, к которой подключается также бюджетная камера PCAM-5C, такая возможность появилась. PS0: в руководстве не будет рассказов о том, что такое MIPI, из чего он состоит, и прочей теории, которую можно найти на просторах всемирной паутины. Здесь мы сосредоточимся на том, как сгенерировать тестовый проект. Далее, используя этот проект, Вы самостоятельно можете прикрутить дополнительные модули и видеообработку, оговоренные в ТЗ Вашего проекта. PS1: Мы не будем разглагольствовать, а сосредоточимся на деле. Только картинки, только хардкор. Давайте приступим.Требуемое ПО
Для этого руководства нам потребуется Vivado 2019.2 и VITIS, которые скачиваются по ссылке. VITIS содержит Vivado, поэтому нет необходимости скачивать и VITIS и Vivado, достаточно скачать и установить VITIS. Vivado будет установлена автоматически.
Шаг 1: Создаём проект Vivado
1. Запускаем Vivado 2019.2
2. Нажимаем "Create project" (1) :: Нажимаем "Next" (2)
3. Указываем "Project name" (1) :: Указываем директорию проекта (2) :: Устанавливаем галочку (3) :: Нажимаем "Next" (4)
4. Выбираем тип проекта (1) :: Устанавливаем галку (2) :: Нажимаем "Next" (3)
5. Переходим во вкладку"Boards" (1) :: Находим и выбираем SP701 (2) :: Нажимаем "Next" (3)
6. Нажимаем "Finish" (1)
Шаг 2: Установка лицензий
В виду того, что мы будем использовать IP Core, требующие лицензий, нам необходимо их сгенерировать и установить. Тестовый проект использует IP для подключения как камеры (MIPI CSI-Rx) так и дисплея (MIPI DSI-Tx), для которых Xilinx предлагает пробную лицензию со сроком на 120 дней. P.S.: В тестовом проекте вывод изображения дублируется на интерфейс HDMI, наличие дисплея с интерфейсом MIPI не обязательно, но обязательно наличие лицензии на DSI-Tx. 7. Получите лицензию на CSI-Rx (подключение камеры), перейдя по ссылке и нажмите "Evaluate IP". После чегоследуйте инструкциям.
8. Получите лицензию на DSI-Tx (подключение дисплея), перейдя по ссылке и нажмите "Evaluate IP". После чего следуйте инструкциям.
9. Скачайте файлы лицензий. 10. В окне Vivado нажмите "Help" (1) :: Выбирите "Manage Licence" (2)
11. В менеджере лицензий выберите "Load licence" (1) :: Затем "Copy licence" (2). Выберите скаченные ".lic" файлы лицензий для CSI и DSI IP ядер
12. В менеджере лицензий выберите "View License Status" (1) :: Убедитесь, что лицензии подцепились корректно (2)
Шаг 3: Создание тестового проекта
13. В Vivado нажмите "Create block design" (1) :: Нажмите "OK" (2)
14. На поле IP Integrator нажмите "+" или "ctrl+i" (1) :: Напишите "mipi" в поле "Search" (2) :: Дважды кликните на "MIPI CSI-2 Rx Subsystem" (3)
15. Клик правой кнопкой мыши по созданному IP (1) :: Выберите "Customize Block" (2)
16. Перейдите во вкладку "Application Example Design" (1) :: Выберите "SP701" (2) :: Нажмите "OK" (3)
17. Кликните правой кнопкой по IP (1) :: Выберите "Open Example Design" (2)
18. Нажмите "OK" для сохранения внесённых изменений проекта
19. Укажите директорию, в которой будет располагаться тестовый проект (Обратите внимание, что для пользователей Windows путь к папке должен быть как можно короче, в противном случае длина пути к внутренним IP ядрам проекта может превысить 260 символов, что вызовет ошибку при создании проекта) (1) :: Установите галку (2) :: Нажмите "OK" (3) :: Нажмите "OK" (4)
20. Тестовый проект будет открыт в новом окне Vivado. Дождитесь окончания создания проекта. Это займёт несколько минут.
21. В окне тестового проекта нажмите "Generate bitstream" (1) :: Нажмите "Yes" (2)
22. Выберите предпочитаемое количество одновременно синтезируемых IP (1) :: Нажмите "OK"
23. Дождитесь окончания создания файла прошивки ПЛИС (bitstream)
Шаг 4: Настройка и подключение
24. Подключите PCAM-5C камеру к соединителю MIPI CSI на плате SP701 25. Подключите HDMI монитор и/или MIPI дисплей к пате SP701 26. Подключите кабель uUSB к плате SP701 27. Включите питание платы SP701 28. Откройте приложение-терминал для последовательного порта (например Tera Term). Из-за того, что в Tera Term распознается три различных COM порта, мы открыли три разных сессии Tera Term. Скорость UART, в который будут сыпаться сообщения, имеет скорость 9600 (проверьте настройки IP uartlite в тестовом проекте)Запуск и отладка
29. Запустите VITIS из Vivado. Нажмите "Tools" (1) :: Нажмите "Launch VITIS" (2)
30. Укажите рабочую директорию (workspace). Она расположена внутри директории тестового проекта "mipi_ex :: mipi_csi2_rx_subsystem_0_ex :: SW :: xmipi_app" (1) в нашем случае :: Нажмите "Launch" (2)
31. Закройте вкладку "Welcome" в VITIS
32. Теперь нам доступна программная составляющая нашего проекта, т.е. программа для софт-процессора MicroBlaze. Изучите код при желании.
33. Нажмите стрелочку рядом со значком жучка (1) :: Нажмите "Debug Configurations" (2)
34. Дважды кликните по "Single Application Debug (GDB)" (1) :: Выберите "Debugger Executable" (2) :: Укажите файл прошивки ПЛИС (.bit), созданный Vivado (3) :: Установите галку (4) :: Нажмите "Debug" (5)
35. Нажмите кнопку запуска и следуйте инструкциям, появившемся в терминале Tera Term
36. На этом всё (не забудьте снять защитный колпачок с камеры ;)
Заключение
Как мы убедились, создать тестовый проект c MIPI интерфейсом достаточно просто. Потребовался только VITIS/Vivado и наличие соответствующих аппаратных средств (платы и камеры). Практически все IP ядра от Xilinx имеют возможность сгенерировать тестовый проект и в этой статье мы продемонстрировали, как это сделать.Поддержать автора
