FPGA基于XDMA实现PCIE X8视频采集HDMI输出提供工程源码和QT上位机程序和技术支持

1、前言

PCIE（PCI Express）采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽，是目前各行业高速接口的优先选择方向，具有很高的实用价值和学习价值；

本设计使用Xilinx官方的XDMA方案搭建基于Xilinx系列FPGA的PCIE通信平台，该方案只适用于Xilinx系列FPGA，一并提供了XDMA的安装驱动和QT上位机源代码，省去了使用XDMA繁琐的驱动寻找和上位机软件开发的不知所措，并以搭建好vivado工程，省去了不知道如何使用XDMA的尴尬，使得PCIE的使用变得简单易上手，而不用关心其复杂的PCIE协议；由于我的开发板只支持PCIE X8，所以提供的代码是PCIE X8架构，若需要PCIE X1、 X2、 X8、 X16、 X32的朋友，可自行修改本工程，也可关注我，我会实时发布新的工程。
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本工程实现基础的PCIE的HDMI视频采集上进行了反向修改，利用开发板自带的HDMI输出接口，实时利用QT上位机抓取当前电脑的桌面图片，然后发送PCIE，PCIE再发送给FPGA，FPGA将收到的图像进行缓存，然后通过HDMI输出视频；

本文详细描述了基于XDMA搭建PCIE的HDMI视频输出设计方案，工程代码可综合编译上板调试，可直接项目移植，适用于在校学生、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、军工等行业的高速接口和图像传输领域；
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；

2、我已有的PCIE方案

我的主页有PCIE通信专栏，既有基于RIFFA实现的PCIE方案，也有基于XDMA实现的PCIE方案；既有简单的数据交互、测速，也有应用级别的图像采集传输，以下是专栏地址：
点击直接前往

3、PCIE理论

这部分可自行百度或csdn或知乎学习理论知识，其实用了XDMA，已经不太需要直到PCIE复杂的协议和理论了。。。

4、总体设计思路和方案

总体设计思路和方案如下：
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PCIe 通信例程由三部分组成：FPGA 端程序、PCIe 卡驱动、PCIe 上位机测试程序：
FPGA 端工程：负责建立与 PCIe 通信需具备的 FPGA 框架，PCIe 通信协议的构建；
PCIe 驱动：负责上位机测试程序与 PCIe 卡的数据交换；
PCIe 上位机测试程序：此处时PCIe 采集；

视频输入1：电脑主机模拟HDMI视频输入源，由QT上位机采集视频；
HDMI输出，使用silicon9134芯片完成HDMI编码，silicon9011需要i2c配置才能使用，关于silicon9011的i2c配置使用，请参考我之前写的文章：点击直接前往
视频输入2：HDMI输入，这里的HDMI输入仅缓存到了DDR3，并未读出送显示器显示，如果项目需要，可以在这里加上一个HDMI输出显示用以环出输入的HDMI视频；
图像缓存：使用AXI4总线实现了图像读写DDR3，此处做了3帧缓存；
输出：HDMI；
QT测速上位机：提供源代码和可执行程序，发开版本为QT5.6.2；

5、vivado工程详解

开发板FPGA型号：Xilinx–xc7k325tffg900-2；
开发环境：Vivado2019.1；
输入：PCIE X8；
输出：HDMI；
应用：QT上位机采集试验；
工程BD如下：
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综合后的工程代码架构如下：

综合编译完成后的FPGA资源消耗和功耗预估如下：

6、驱动安装

提供提供Win系统驱动，目录如下：
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驱动安装参考前面的测速试验：点击直接前往

7、QT上位机软件

QT显示上位机：提供源代码和可执行程序，发开版本为QT5.6.2；位置如下：
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8、上板调试验证

开启上位机测程序进行 PCIe 显示测试，打开下图的显示软件 pcie2screen，软件在如下位置，实验结果如下：
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打开上位机以后点击开始屏幕映射，会把当前电脑屏幕抓取，然后通过 PCIe 传输到 DDR3 中，通过连续不断的抓取，可以形成连续的视频：

HDMI输出的PCIE采集的电脑主机桌面图像；