【ZYNQ入门】第九篇、双帧缓存的原理
目录
第一部分、基础知识
1、HDMI视频撕裂的原理
在调试摄像头的时候，摄像头采集的图像的分辨率为2200*1125@30Hz，因此摄像头采集图像的速率为30帧/s。而显示器的分辨率为1920*1080@60Hz，因此显示器的显示速率为60帧/s。那么很明显，显示器得显示速率是大于摄像头采集图像的速率的。
当DDR采用单帧缓存的方式来缓存图像时，那么就存在一个问题，那就是读数据存在一个超越的过程。当摄像头前的物体在移动时，就会出现一条撕裂线，导致这条撕裂线的原因就是因为显示器上半帧显示的图像为新图，下半帧显示的图像为旧图。
具体的撕裂效果如下：
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单帧缓存带来的撕裂现象 |
2、双帧缓存的原理
下图就是双帧缓存的原理流程图，核心思想就是：某一帧图像会被读两次。例如：当前A帧读完了，但是B帧还没有写完，那么HDMI就再显示一遍A帧，当B帧这个时候写完了，来写A帧的时候，也不会发生冲突，因为读取的速度比写入的速度快。
没有学这些东西的时候，觉得好高级，学了之后发现哦，原来是这样啊。
第二部分、代码设计原理
由上面的原理图可知，只需要在AXI HP口的写模块内部定义一个frame_flag，当写帧A的时候，就拉低，当写帧B的时候，就拉高，一直循环。接着将frame_flag导出到AXI HP口的读模块。在读模块内根据frame_flag信号的高低，来确定要读取帧的地址。
1、AXI_HP_WR模块
AXI_HP_WR模块，用来输出frame_flag。
//Address //加入了双帧buffer控制代码
always @(posedge M_AXI_ACLK) begin
if (M_AXI_ARESETN == 1'b0) begin
axi_awaddr <= 'd0;
frame_flag <= 1'b1;//刚上电，写A区域，但是一开始需要读A区域（会出现帧不同步，后面就不会了）
end
//区域B 1920*1080*4-256*8 = 16586752
else if (M_AXI_AWREADY == 1'b1 && axi_awvalid == 1'b1 && axi_awaddr == 'd16586752) begin
axi_awaddr <= 'd0;//初始0地址，A区域开始地址
frame_flag <= 1'b0;//写A区域的时候为低电平
end
//区域A 1920*1080*4-256*8 = 8292352
else if (M_AXI_AWREADY == 1'b1 && axi_awvalid == 1'b1 && axi_awaddr == 'd8292352) begin
axi_awaddr <= 'd8294400;//B区域开始地址1920*1080*4
frame_flag <= 1'b1;//写B区域的时候为高电平
end
else if (M_AXI_AWREADY == 1'b1 && axi_awvalid == 1'b1) begin
axi_awaddr <= axi_awaddr + 'd2048;
end
end2、AXI_HP_RD模块
AXI_HP_RD模块，判断frame_flag。
//frame flag for double buffer
always @(posedge M_AXI_ACLK) begin
if(M_AXI_ARESETN == 1'b0) begin
axi_araddr <= 'd0;
end
//A帧最后一个突发长度
else if (axi_arvalid == 1'b1 && M_AXI_ARREADY == 1'b1 && axi_araddr == 'd8292352) begin
//对frame_flag进行判断
if(frame_flag == 1'b0) begin
axi_araddr <= 'd8294400;
end
else begin
axi_araddr <= 'd0;
end
end
//B帧最后一个突发长度
else if (axi_arvalid == 1'b1 && M_AXI_ARREADY == 1'b1 && axi_araddr == 'd16586752) begin
//对frame_flag进行判断
if(frame_flag == 1'b0) begin
axi_araddr <= 'd8294400;
end
else begin
axi_araddr <= 'd0;
end
end
else if (axi_arvalid == 1'b1 && M_AXI_ARREADY == 1'b1) begin
axi_araddr <= axi_araddr + 'd2048;
end
end3、Block design设计
AXI HP口的写数据通道和读数据通道是分开，因此这里拆分为两个模块。
第三部分、总结
1、写在最后
这篇博客是我在调试摄像头显示的时候，记录的笔记。关于双帧缓存的实现还是比较简单的，所以文章比较简短。
关于AXI_HP接口的基本知识，请大家参考这篇文章：【ZYNQ入门】第五篇、AXI HP口读写数据原理-CSDN博客。
我学习的途径是：《V3学院的视频课程》。
我个人觉得如果大家是那种坐得住，爱调试，心态比较好的，其实你会发现搞FPGA还真的挺有意思的。
2、更多文章
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本专栏有很多我个人总结的比较好的文章，希望对你开发有帮助：FPGA的学习之旅_大屁桃的博客-CSDN博客
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