🥇 د DPI انٹرفیس او FPGA بورډ له لارې راسبیري Pi3 ته دوهم HDMI مانیټر

دا ویډیو ښیې: د Raspberry Pi3 بورډ چې د GPIO نښلونکي له لارې ورسره تړل شوی د FPGA بورډ Mars Rover2rpi (سایکلون IV) دی، کوم چې د HDMI مانیټر سره وصل دی. دوهم مانیټر د Raspberry Pi3 معیاري HDMI نښلونکي له لارې وصل دی. هرڅه د دوه ګوني نظارت سیسټم په څیر یوځای کار کوي.

بیا به زه تاسو ته ووایم چې دا څنګه پلي کیږي.

مشهور Raspberry Pi3 بورډ د GPIO نښلونکی لري چې له لارې تاسو کولی شئ مختلف توسیع کارتونه وصل کړئ: سینسرونه، LEDs، د سټیپر موټرو چلوونکي او نور ډیر څه. په نښلونکي کې د هر پن دقیق فعالیت د پورټ ترتیب پورې اړه لري. د GPIO ALT2 ترتیب تاسو ته اجازه درکوي چې نښلونکی د DPI انٹرفیس حالت ته واړوئ، موازي انٹرفیس ښکاره کړئ. د DPI له لارې د VGA مانیټرونو سره وصل کولو لپاره د توسیع کارتونه شتون لري. په هرصورت، لومړی، د VGA مانیټرونه نور د HDMI په څیر عام ندي، او دویم، ډیجیټل انٹرفیس د انلاګ څخه په زیاتیدونکي توګه ښه دی. برسېره پردې، د دې ډول VGA توسیع بورډونو DAC معمولا د R-2-R زنځیرونو په بڼه جوړ شوی او ډیری وختونه په هر رنګ کې له 6 بټونو څخه ډیر نه وي.

په ALT2 حالت کې، د GPIO نښلونکي پنونه لاندې معنی لري:

دلته ما د نښلونکي RGB پنونه په ترتیب سره سور، شنه او نیلي رنګ کړي دي. نور مهم سیګنالونه د V-SYNC او H-SYNC سیګنالونه او همدارنګه CLK دي. د CLK ساعت فریکونسۍ هغه فریکونسۍ ده چې په کوم کې د پکسل ارزښتونه نښلونکي ته تولید کیږي؛ دا په ټاکل شوي ویډیو حالت پورې اړه لري.

د ډیجیټل HDMI مانیټر سره وصل کولو لپاره ، تاسو اړتیا لرئ د انٹرفیس DPI سیګنالونه ونیسئ او HDMI سیګنالونو ته یې واړوئ. دا ترسره کیدی شي، د بیلګې په توګه، د FPGA بورډ ځینې ډول کارول. لکه څنګه چې دا معلومه شوه، د مریخ Rover2rpi بورډ د دې موخو لپاره مناسب دی. په حقیقت کې، د ځانګړي اډاپټر له لارې د دې بورډ سره نښلولو اصلي اختیار داسې ښکاري:

دا بورډ د GPIO بندرونو شمیر زیاتولو او راسبیري ته د نورو پردیو وسایلو د نښلولو لپاره کارول کیږي. په ورته وخت کې ، د دې اړیکې سره 4 GPIO سیګنالونه د JTAG سیګنالونو لپاره کارول کیږي ، نو د راسبیري برنامه کولی شي FPGA فرم ویئر په FPGA کې بار کړي. د دې له امله ، دا معیاري اړیکه زما سره مناسب نه ده؛ د 4 DPI سیګنالونه له مینځه ځي. خوشبختانه ، په تخته کې اضافي کمبونه د راسبیري سره مطابقت لرونکي پن آوټ لري. نو زه کولی شم تخته 90 درجې وګرځوم او بیا هم دا زما راسبیري سره وصل کړم:

البته، تاسو باید یو بهرنی JTAG پروګرامر وکاروئ، مګر دا کومه ستونزه نده.

لاهم یوه کوچنۍ ستونزه شتون لري. هر FPGA پن د ساعت ان پټ په توګه نشي کارول کیدی. یوازې یو څو وقف شوي پنونه شتون لري چې د دې موخو لپاره کارول کیدی شي. نو دلته معلومه شوه چې د GPIO_0 CLK سیګنال د FPGA ان پټ ته نه رسیږي، کوم چې د FPGA ساعت ان پټ په توګه کارول کیدی شي. نو زه لاهم باید په سکارف کې یو تار واچوم. زه GPIO_0 او د بورډ KEY[1] سیګنال سره نښلوم:

اوس زه به تاسو ته د FPGA پروژې په اړه لږ څه ووایم. د HDMI سیګنالونو په تولید کې اصلي ستونزه خورا لوړه فریکونسۍ ده. که تاسو د HDMI نښلونکي پن آوټ وګورئ، تاسو کولی شئ وګورئ چې د RGB سیګنالونه اوس د سیریل توپیر سیګنالونه دي:

د توپیر سیګنال کارول تاسو ته اجازه درکوي د لیږد لین کې د عام حالت مداخلې سره مبارزه وکړئ. په دې حالت کې، د هر رنګ سیګنال اصلي اته بټ کوډ په 10-bit TMDS کې بدلیږي (د لیږد لږ تر لږه توپیر سیګنال). دا د کوډ کولو ځانګړی میتود دی چې د سیګنال څخه د DC اجزا لرې کړي او په توپیري کرښه کې د سیګنال سویچنګ کم کړي. څرنګه چې 10 بټونه اوس اړتیا لري د یو بایټ رنګ لپاره د سریال لاین ته لیږدول شي، نو دا معلومه شوه چې د سیریلائزر ساعت سرعت باید د پکسل ساعت سرعت څخه 10 ځله لوړ وي. که موږ د مثال په توګه د ویډیو حالت 1280x720 60Hz واخلو، نو د دې حالت د پکسل فریکونسۍ 74,25 MHz ده. سیریلائزر باید 742,5 MHz وي.

منظم FPGAs، له بده مرغه، د دې توان نلري. په هرصورت، خوشبختانه زموږ لپاره، FPGA د DDIO پنونه جوړ کړي دي. دا هغه پایلې دي چې لا دمخه دي، لکه څنګه چې دا وې، د 2-to-1 سیریلرز. دا دی، دوی کولی شي دوه بټونه په ترتیب سره د ساعت فریکونسۍ په لوړیدو او راټیټ څنډو کې تولید کړي. دا پدې مانا ده چې د FPGA پروژه کې تاسو کولی شئ 740 MHz نه، مګر 370 MHz وکاروئ، مګر تاسو اړتیا لرئ په FPGA کې د DDIO محصول عناصر وکاروئ. اوس 370 MHz لا دمخه په بشپړ ډول د لاسته راوړلو وړ فریکونسۍ ده. له بده مرغه، د 1280x720 حالت حد دی. زموږ په سایکلون IV FPGA کې د مریخ Rover2rpi بورډ نصب شوي لوړ ریزولوشن نشي ترلاسه کیدی.

نو، په ډیزاین کې، د ان پټ پکسل فریکونسۍ CLK PLL ته ځي، چیرته چې دا په 5 سره ضرب کیږي. په دې فریکونسۍ کې، R، G، B بایټونه په بټ جوړه بدلیږي. دا هغه څه دي چې د TMDS انکوډر یې کوي. په ویریلوګ HDL کې د سرچینې کوډ داسې ښکاري:

module hdmi(
	input wire pixclk,		// 74MHz
	input wire clk_TMDS2,	// 370MHz
	input wire hsync,
	input wire vsync,
	input wire active,
	input wire [7:0]red,
	input wire [7:0]green,
	input wire [7:0]blue,
	output wire TMDS_bh,
	output wire TMDS_bl,
	output wire TMDS_gh,
	output wire TMDS_gl,
	output wire TMDS_rh,
	output wire TMDS_rl
);

wire [9:0] TMDS_red, TMDS_green, TMDS_blue;
TMDS_encoder encode_R(.clk(pixclk), .VD(red  ), .CD({vsync,hsync}), .VDE(active), .TMDS(TMDS_red));
TMDS_encoder encode_G(.clk(pixclk), .VD(green), .CD({vsync,hsync}), .VDE(active), .TMDS(TMDS_green));
TMDS_encoder encode_B(.clk(pixclk), .VD(blue ), .CD({vsync,hsync}), .VDE(active), .TMDS(TMDS_blue));

reg [2:0] TMDS_mod5=0;  // modulus 5 counter
reg [4:0] TMDS_shift_bh=0, TMDS_shift_bl=0;
reg [4:0] TMDS_shift_gh=0, TMDS_shift_gl=0;
reg [4:0] TMDS_shift_rh=0, TMDS_shift_rl=0;

wire [4:0] TMDS_blue_l  = {TMDS_blue[9],TMDS_blue[7],TMDS_blue[5],TMDS_blue[3],TMDS_blue[1]};
wire [4:0] TMDS_blue_h  = {TMDS_blue[8],TMDS_blue[6],TMDS_blue[4],TMDS_blue[2],TMDS_blue[0]};
wire [4:0] TMDS_green_l = {TMDS_green[9],TMDS_green[7],TMDS_green[5],TMDS_green[3],TMDS_green[1]};
wire [4:0] TMDS_green_h = {TMDS_green[8],TMDS_green[6],TMDS_green[4],TMDS_green[2],TMDS_green[0]};
wire [4:0] TMDS_red_l   = {TMDS_red[9],TMDS_red[7],TMDS_red[5],TMDS_red[3],TMDS_red[1]};
wire [4:0] TMDS_red_h   = {TMDS_red[8],TMDS_red[6],TMDS_red[4],TMDS_red[2],TMDS_red[0]};

always @(posedge clk_TMDS2)
begin
	TMDS_shift_bh <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_blue_h  : TMDS_shift_bh  [4:1];
	TMDS_shift_bl <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_blue_l  : TMDS_shift_bl  [4:1];
	TMDS_shift_gh <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_green_h : TMDS_shift_gh  [4:1];
	TMDS_shift_gl <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_green_l : TMDS_shift_gl  [4:1];
	TMDS_shift_rh <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_red_h   : TMDS_shift_rh  [4:1];
	TMDS_shift_rl <= TMDS_mod5[2] ? TMDS_red_l   : TMDS_shift_rl  [4:1];
	TMDS_mod5 <= (TMDS_mod5[2]) ? 3'd0 : TMDS_mod5+3'd1;
end

assign TMDS_bh = TMDS_shift_bh[0];
assign TMDS_bl = TMDS_shift_bl[0];
assign TMDS_gh = TMDS_shift_gh[0];
assign TMDS_gl = TMDS_shift_gl[0];
assign TMDS_rh = TMDS_shift_rh[0];
assign TMDS_rl = TMDS_shift_rl[0];

endmodule

module TMDS_encoder(
	input clk,
	input [7:0] VD,	// video data (red, green or blue)
	input [1:0] CD,	// control data
	input VDE,  	// video data enable, to choose between CD (when VDE=0) and VD (when VDE=1)
	output reg [9:0] TMDS = 0
);

wire [3:0] Nb1s = VD[0] + VD[1] + VD[2] + VD[3] + VD[4] + VD[5] + VD[6] + VD[7];
wire XNOR = (Nb1s>4'd4) || (Nb1s==4'd4 && VD[0]==1'b0);
wire [8:0] q_m = {~XNOR, q_m[6:0] ^ VD[7:1] ^ {7{XNOR}}, VD[0]};

reg [3:0] balance_acc = 0;
wire [3:0] balance = q_m[0] + q_m[1] + q_m[2] + q_m[3] + q_m[4] + q_m[5] + q_m[6] + q_m[7] - 4'd4;
wire balance_sign_eq = (balance[3] == balance_acc[3]);
wire invert_q_m = (balance==0 || balance_acc==0) ? ~q_m[8] : balance_sign_eq;
wire [3:0] balance_acc_inc = balance - ({q_m[8] ^ ~balance_sign_eq} & ~(balance==0 || balance_acc==0));
wire [3:0] balance_acc_new = invert_q_m ? balance_acc-balance_acc_inc : balance_acc+balance_acc_inc;
wire [9:0] TMDS_data = {invert_q_m, q_m[8], q_m[7:0] ^ {8{invert_q_m}}};
wire [9:0] TMDS_code = CD[1] ? (CD[0] ? 10'b1010101011 : 10'b0101010100) : (CD[0] ? 10'b0010101011 : 10'b1101010100);

always @(posedge clk) TMDS <= VDE ? TMDS_data : TMDS_code;
always @(posedge clk) balance_acc <= VDE ? balance_acc_new : 4'h0;

endmodule

بیا د محصول جوړه د DDIO محصول ته تغذیه کیږي، کوم چې په ترتیب سره د پورته کیدو او راټیټیدو څنډو کې یو بټ سیګنال تولیدوي.

DDIO پخپله د لاندې ویریلوګ کوډ سره تشریح کیدی شي:

module ddio(
	input wire d0,
	input wire d1,
	input wire clk,
	output wire out
	);

reg r_d0;
reg r_d1;
always @(posedge clk)
begin
	r_d0 <= d0;
	r_d1 <= d1;
end
assign out = clk ? r_d0 : r_d1;
endmodule

مګر ډیری احتمال به دا کار ونکړي. تاسو اړتیا لرئ د الټر میګا فنکشن ALTDIO_OUT وکاروئ ترڅو واقعیا د DDIO محصول عناصر فعال کړئ. زما پروژه د ALTDIO_OUT کتابتون برخه کاروي.

دا ټول ممکن یو څه ستونزمن ښکاري، مګر دا کار کوي.

تاسو کولی شئ د ویریلوګ HDL کې لیکل شوي ټول سرچینې کوډ وګورئ دلته په ګیتوب کې.

د FPGA لپاره ترتیب شوی فرم ویئر د مریخ Rover2rpi بورډ کې نصب شوي EPCS چپ کې فلش شوی. په دې توګه، کله چې بریښنا د FPGA بورډ ته تطبیق شي، FPGA به د فلش حافظې څخه پیل شي او پیل شي.

اوس موږ باید د Raspberry د تشکیلاتو په اړه لږ څه خبرې وکړو.

زه د ډیبیان بسټر پراساس د راسبیري PI OS (32 بټ) تجربې ترسره کوم ، نسخه: اګست 2020 ،
د خپریدو نیټه: 2020-08-20, د کرنل نسخه: 5.4.

تاسو باید دوه شیان ترسره کړئ:

د config.txt فایل سم کړئ؛
د دوه مانیټرونو سره کار کولو لپاره د ایکس سرور ترتیب رامینځته کړئ.

کله چې د /boot/config.txt فایل سمول تاسو ورته اړتیا لرئ:

د i2c، i2s، spi کارول غیر فعال کړئ؛
د پوښښ په کارولو سره د DPI حالت فعال کړئ dtoverlay=dpi24؛
د ویډیو حالت ترتیب کړئ 1280 × 720 60Hz، په DPI کې 24 بټونه فی پکسل؛
د فریم بفر 2 اړین شمیر مشخص کړئ (max_framebuffers=2، یوازې بیا به دویمه وسیله /dev/fb1 ښکاره شي)

د config.txt فایل بشپړ متن داسې ښکاري.

# For more options and information see
# http://rpf.io/configtxt
# Some settings may impact device functionality. See link above for details

# uncomment if you get no picture on HDMI for a default "safe" mode
#hdmi_safe=1

# uncomment this if your display has a black border of unused pixels visible
# and your display can output without overscan
disable_overscan=1

# uncomment the following to adjust overscan. Use positive numbers if console
# goes off screen, and negative if there is too much border
#overscan_left=16
#overscan_right=16
#overscan_top=16
#overscan_bottom=16

# uncomment to force a console size. By default it will be display's size minus
# overscan.
#framebuffer_width=1280
#framebuffer_height=720

# uncomment if hdmi display is not detected and composite is being output
hdmi_force_hotplug=1

# uncomment to force a specific HDMI mode (this will force VGA)
#hdmi_group=1
#hdmi_mode=1

# uncomment to force a HDMI mode rather than DVI. This can make audio work in
# DMT (computer monitor) modes
#hdmi_drive=2

# uncomment to increase signal to HDMI, if you have interference, blanking, or
# no display
#config_hdmi_boost=4

# uncomment for composite PAL
#sdtv_mode=2

#uncomment to overclock the arm. 700 MHz is the default.
#arm_freq=800

# Uncomment some or all of these to enable the optional hardware interfaces
#dtparam=i2c_arm=on
#dtparam=i2s=on
#dtparam=spi=on

dtparam=i2c_arm=off
dtparam=spi=off
dtparam=i2s=off

dtoverlay=dpi24
overscan_left=0
overscan_right=0
overscan_top=0
overscan_bottom=0
framebuffer_width=1280
framebuffer_height=720
display_default_lcd=0
enable_dpi_lcd=1
dpi_group=2
dpi_mode=87
#dpi_group=1
#dpi_mode=4
dpi_output_format=0x6f027
dpi_timings=1280 1 110 40 220 720 1 5 5 20 0 0 0 60 0 74000000 3

# Uncomment this to enable infrared communication.
#dtoverlay=gpio-ir,gpio_pin=17
#dtoverlay=gpio-ir-tx,gpio_pin=18

# Additional overlays and parameters are documented /boot/overlays/README

# Enable audio (loads snd_bcm2835)
dtparam=audio=on

[pi4]
# Enable DRM VC4 V3D driver on top of the dispmanx display stack
#dtoverlay=vc4-fkms-v3d
max_framebuffers=2

[all]
#dtoverlay=vc4-fkms-v3d
max_framebuffers=2

له دې وروسته ، تاسو اړتیا لرئ د X سرور لپاره د ترتیب کولو فایل رامینځته کړئ ترڅو په دوه چوکاټونو /dev/fb0 او /dev/fb1 کې دوه مانیټرونه وکاروي:

زما د تشکیلاتو فایل /usr/share/x11/xorg.conf.d/60-dualscreen.conf داسې دی

Section "Device"
        Identifier      "LCD"
        Driver          "fbturbo"
        Option          "fbdev" "/dev/fb0"
        Option          "ShadowFB" "off"
        Option          "SwapbuffersWait" "true"
EndSection

Section "Device"
        Identifier      "HDMI"
        Driver          "fbturbo"
        Option          "fbdev" "/dev/fb1"
        Option          "ShadowFB" "off"
        Option          "SwapbuffersWait" "true"
EndSection

Section "Monitor"
        Identifier      "LCD-monitor"
        Option          "Primary" "true"
EndSection

Section "Monitor"
        Identifier      "HDMI-monitor"
        Option          "RightOf" "LCD-monitor"
EndSection

Section "Screen"
        Identifier      "screen0"
        Device          "LCD"
        Monitor         "LCD-monitor"
EndSection

Section "Screen"
        Identifier      "screen1"
        Device          "HDMI" 
	Monitor         "HDMI-monitor"
EndSection

Section "ServerLayout"
        Identifier      "default"
        Option          "Xinerama" "on"
        Option          "Clone" "off"
        Screen 0        "screen0"
        Screen 1        "screen1" RightOf "screen0"
EndSection

ښه، که دا لا دمخه نصب شوی نه وي، نو تاسو باید Xinerama نصب کړئ. بیا به د ډیسټاپ ځای په بشپړ ډول دوه څارونکو ته پراخه شي ، لکه څنګه چې پورته ډیمو ویډیو کې ښودل شوي.

دا شاید ټول وي. اوس، د Raspberry Pi3 مالکین به وکوالی شي دوه مانیټرونه وکاروي.

د مریخ Rover2rpi بورډ توضیحات او سرکټ ډیاګرام موندل کیدی شي دلته وګوره.

سرچینه: www.habr.com

د DPI انٹرفیس او FPGA بورډ له لارې راسبیري Pi3 ته دوهم HDMI نظارت