FPGA středního rozsahu Microchip AN4684 PolarFire

Zavedení

• DisplayPort Rx IP je navržen pro příjem video signálů ze zdrojů DisplayPort Rx, takže je ideální pro...
• Aplikace PolarFire® FPGA. Toto IP jádro splňuje protokol DisplayPort Standard 1.4 asociace Video Electronics Standards Association (VESA). Podrobné informace o protokolu VESA naleznete v oficiální dokumentaci VESA. Podporuje standardní datové rychlosti 1.62 Gb/s, 2.7 Gb/s, 5.4 Gb/s a 8.1 Gb/s pro zobrazovací aplikace.
• Tato aplikační poznámka demonstruje použití a spuštění ukázky zobrazování a videa s využitím video sady PolarFire s hostitelským počítačem a přijímačem DisplayPort (další informace o IP přijímači DisplayPort naleznete v uživatelské příručce k IP přijímači DisplayPort). Návrh ukázky představuje plně integrované řešení vyvinuté s využitím
• Software Libero® System-on-Chip (SoC) od společnosti Microchip umožňuje zákazníkům vyhodnotit FPGA PolarFire pro inteligentní aplikace vestavěného vidění a rychle vytvářet prototypy.
• Následující obrázek znázorňuje vlastnosti video soupravy PolarFire.
  

Shrnutí
Následující tabulka obsahuje souhrn charakteristik IP přijímače DisplayPort.

Tabulka 1. Charakteristiky IP přijímače DisplayPort

Základní verze	Tento dokument se týká přijímače DisplayPort v2.1
Podporováno Rodiny zařízení	PolarFire® SoC PolarFire
Licencování	Jádro je licencováno pro čistý text RTL. Podporuje generování šifrovaného RTL pro verzi jádra Verilog bez licence.

Požadavky na demo

Následující tabulka uvádí hardware a software potřebný ke spuštění ukázky.

Tabulka 1-1. Požadavky na demo

Požadavek	Popis
Železářské zboží
PolarFire® Video Kit	MPF300-VIDEO-SADA-NS Obsah sady: Deska PolarFire Video and Imaging se zařízením MPF300T-1FCG1152E HDMI kabel 12V napájecí zdroj/síťový adaptér USB 2.0 A samec na mini-B
Karta DisplayPort FMC	VIDEO-DC-DP
DisplayPort kabel	Kabel DisplayPort A samec-samec
HDMI monitor	Rozlišení 1920×1080 (60 Hz)
Hostitelský počítač s portem USB	—
Software
Soubor Program_Debug_vxx.x_win.exe	Tento spustitelný soubor file nainstaluje FlashPro Express používaný k programování FPGA.

Předpoklady pro ukázku
Než začnete, proveďte následující kroky.

• Stáhněte si design files z následujícího odkazu: www.microchip.com/en-us/application-notes/AN4684
• Stáhněte si a nainstalujte sadu Libero® SoC Design Suite ze stránky Libero SoC Software Downloads.

Licence libera 
Pro generování návrhu je vyžadována stříbrná licence Libero®. Chcete-li získat stříbrnou licenci, viz www.microchipdirect.com/fpga-software-products.

Popis designu

• V tomto provedení blok XCVR řídí příjem vysokorychlostních sériových dat z hostitelského počítače a převádí je na paralelní data pro další zpracování. Tato paralelní data jsou poté přijímána a dekódována blokem DisplayPort Rx, který nejprve ukládá data snímků do řádkových vyrovnávacích pamětí LSRAM. Vzhledem k velkému množství paměti potřebné k uložení celého video snímku jsou data snímků přenášena do paměti DDR4. Tento přenos je efektivně řízen pomocí bloku DDR AXI4 Arbiter IP a řadiče DDR4. Po uložení jsou data video snímků načtena z paměti DDR4 a zpracována integrovaným rozhraním HDMI 2.0 IP. Nakonec HDMI IP odesílá video na připojený monitor HDMI, což zajišťuje plynulé a spolehlivé zobrazení video obsahu.
• Následující obrázek ukazuje blokové schéma návrhu na vysoké úrovni.
  

Implementace hardwaru
Následující obrázek ukazuje implementaci nejvyšší úrovně SmartDesignu v systému Libero SoC.

Návrh DisplayPort Rx zahrnuje následující klíčové bloky:

• Konfigurace přijímače DisplayPort
• Konfigurace XCVR
• Konfigurace řadiče displeje
• Konfigurace IP HDMI TX

Konfigurace přijímače DisplayPort 
Přijímač DisplayPort je nakonfigurován s následujícími nastaveními:

• 4 pruhy
• Hloubka řádkové vyrovnávací paměti „1024“

Následující obrázek znázorňuje konfiguraci přijímače DisplayPort.

Důležité; Další informace naleznete v uživatelské příručce k DisplayPort Rx IP.

Konfigurace XCVR 

• Konfigurace transceiveru pro implementaci DisplayPort Rx je znázorněna na následujícím obrázku. Transceiver je konfigurován v režimu pouze Rx v konfiguraci se 4 kanály. Linky 0, 1, 2 a 3 přenášejí výstupní data přijímače DisplayPort.
• Konfigurace transceiveru pro implementaci HDMI TX je znázorněna na následujícím obrázku. Transceiver je konfigurován v režimu pouze Tx v konfiguraci se 4 kanály. Hodinový signál je přenášen kanálem LANE0, zatímco kanály 1, 2 a 3 přenášejí výstupní data vysílače DisplayPort.
  

Konfigurace řadiče displeje

• Standard VESA definuje časovací signály potřebné pro propojení s displeji, jako jsou monitory. Řadič displeje generuje synchronizační signály na základě standardu VESA pro různá rozlišení displeje. Generuje horizontální a vertikální synchronizační signály, horizontální a vertikální aktivní signály a také signály konce snímku a povolení dat. Časové parametry pro standardní rozlišení jsou předdefinovány v IP a požadovaná rozlišení se vybírají z možností konfigurace.
• Následující obrázek znázorňuje konfiguraci řadiče displeje s rozlišením nastaveným na 1920×1080.
  

Důležité; Další informace naleznete v Uživatelské příručce IP řadiče displeje.

Konfigurace HDMI TX 
HDMI TX IP je implementován na základě standardů VESA. V tomto provedení je HDMI TX IP konfigurován s následujícími nastaveními:

• Počet bitů na komponentu: 8
• Počet pixelů na hodinu: 1
• Formát barev: RGB
• Režim zvuku: Zakázáno
• Rozhraní: Rodák

Následující obrázek znázorňuje konfiguraci HDMI TX IP.

Důležité: Více informací naleznete v Uživatelské příručce HDMI TX IP.

Nastavení hardwaru

• Nastavení hardwaru zahrnuje ověření nastavení propojek a propojení karty DisplayPort FMC (VIDEO-DC-DP) s video sadou PolarFire. Další informace naleznete v části
• Následující obrázky znázorňují dceřinou kartu DisplayPort.
  
• Následující obrázek znázorňuje hardwarové nastavení DisplayPort FMC se sadou PolarFire Video.
• Následující tabulka uvádí nastavení propojek a přepínačů videosady PolarFire.

Tabulka 4-1. Nastavení propojek a přepínačů video soupravy PolarFire

Skokan a Přepínač	Pozice	Popis
J15	Otevřít (výchozí)	Výběr režimu cíle SPI a iniciátoru. Ve výchozím nastavení vyberte iniciátor SPI.
J14	DisplayPort FMC	DisplayPort FMC k připojení
J17	OTEVŘENO	100 XNUMX PD za TRSTn
J19	Pin 1 a 2 (výchozí)	Výchozí: XCVR_VREF je připojen k zemi.
J28	Pin 1 a 2 (výchozí)	Výchozí: Programování přes FTDI.
J24 (pro video sadu Rev1) J6 (pro video sadu Rev2)	Pin 1 a 3	Výchozí: VDDAUX4 svtage je nastaveno na 2.5V.
J25	Pin 5 a 6	Bank4 svtage, které je nastaveno na 1.8 V.
J36	Pin 1 a 2 (výchozí)	Výchozí: Zapnutí desky pomocí SW4.
SW4	OFF nebo ON	Zapnutí nebo vypnutí posuvným vypínačem
SW6	VYPNUTO	Posuvný přepínač uživatele. Výchozí poloha: Vypnuto.
J20	Vstup 12V	12V vstup do desky
J12	USB-UART	USB-UART mini kabel

Chcete-li nastavit hardware, proveďte následující kroky:

1. Připojte dceřinou kartu DisplayPort k konektoru J14 konektoru FMC na video sadě PolarFire.
2. Připojte kabel DisplayPort k přijímači DisplayPort na dceřiné kartě DisplayPort FMC.
3. Propojte hostitelský počítač a videosadu pomocí mini kabelu USB přes konektor J12 na videosadě.
4. Připojte kabel HDMI z monitoru k portu J1 (HDMI TX) na video sadě.
5. Připojte 12V napájecí kabel k integrovanému konektoru DC J20 na videokameře.
6. Ujistěte se, že nastavení propojek na video sadě je správně nakonfigurováno podle předchozí tabulky.
7. Zapněte desku pomocí posuvného vypínače SW4.
8. Po zapnutí naprogramujte videozáznam PolarFire. Více informací naleznete v části Programování zařízení PolarFire pomocí FlashPro Express.
9. Jakmile je zařízení PolarFire naprogramováno, generátor testovacích vzorů začne streamovat video data.

Dodatek: Spuštění skriptu Tcl – Návrh referencí (Položte otázku)
Tcl skripty jsou k dispozici v https://www.microchip.com/en-us/application-notes/an4684.

Chcete-li spustit Tcl, proveďte následující kroky:

1. Spusťte software Libero®.
2. V panelu nabídek klikněte na ProjectExecute Script.
3. Ve staženém adresáři mpf_an4684_v20xxpx_df vyhledejte a vyberte soubor script.tcl. file.
4. Chcete-li spustit vybraný Tcl skript, klikněte na Spustit.
   • Po úspěšném spuštění se projekt Libero vytvoří v nejvyšším adresáři mpf_an4684_v20xxpx_df. Proces si můžete ověřit znovu.viewv deníku fileviz mpf_an4684_v20xxpx_df_log.
   • Chcete-li porozumět struktuře složek a podrobnostem o skriptech a příkazech Tcl, podívejte se na
   • Soubor TCL_Scripts_readme.txt file a Referenční příručku příkazů Tcl. S jakýmikoli dotazy ohledně spuštění skriptu Tcl se obraťte na technickou podporu.

Nastavení testu 

• Návrh přijímače PolarFire DisplayPort je demonstrován s použitím video sady PolarFire, karty DisplayPort FMC a kabelu DisplayPort.
• Následující obrázek znázorňuje nastavení hardwaru.
  

Předpoklady pro nastavení testu 

• Než začnete, nezapomeňte si stáhnout následující files od AN4684: Řešení PolarFire DisplayPort Rx s video výstupem.
• mpf_an4684_v20xxpx_jb – Úkol file otestovat na video soupravě PolarFire®.

Programování zařízení PolarFire pomocí FlashPro Express (Položit otázku)

• Tato část popisuje, jak naprogramovat videosadu PolarFire s příponou .job. file pomocí FlashPro
• Express. .job file Soubor mpf_an4684_v20xxpx_jb pro testování na video sadě PolarFire je uveden v části Předpoklady pro nastavení testu.

Chcete-li naprogramovat zařízení PolarFire, proveďte následující kroky:

1. Na hostitelském počítači spusťte software FlashPro Express z jeho instalačního adresáře.
2. Chcete-li vytvořit nový projekt úlohy v nabídce Projekt, klepněte na Nový nebo Nový projekt úlohy z FlashPro Express Job.
3. V dialogovém okně Nový projekt úlohy z FlashPro Express Job proveďte následující kroky:
   • Programátorská práce file: Klikněte na Procházet a přejděte do umístění, kde se úloha nachází file se nachází a vyberte fileVýchozí umístění je mpf_an4686_v20xxpx_jb.
   • Umístění projektu úlohy FlashPro Express: Vyberte Procházet a přejděte do umístění, kam chcete projekt uložit.
4. Klepněte na tlačítko OK. Požadované programování file je vybrán a připraven k naprogramování v zařízení. Zobrazí se okno FlashPro Express.
5. Ověřte, že se v poli Programátor zobrazuje číslo programátoru. Pokud ne, ověřte připojení desky a klikněte na Refresh/Rescan Programmers.
6. Chcete-li naprogramovat zařízení, klikněte na RUN. Když je zařízení úspěšně naprogramováno, zobrazí se stav RUN PASSED.
7. Chcete-li zavřít FlashPro Express, klepněte na Projekt > Konec.
8. Zavřete FlashPro Express nebo na kartě Projekt klikněte na Konec.

Spuštění ukázky 

• Demonstrace zdůrazňuje schopnost DisplayPort Rx IP přijímat video data z hostitelského počítače prostřednictvím bloku transceiveru (XCVR). Přijaté video snímky jsou uloženy v paměti DDR a poté odeslány do HDMI 2.0 TX IP. Přenos se řídí časovými parametry nastavenými řadičem displeje, což zajišťuje plynulý video výstup. HDMI TX IP zobrazuje video na monitoru s rozlišením Full HD a poskytuje tak jasný a vylepšený obraz.
• Jakmile je deska FPGA naprogramována a zapnuta se všemi potřebnými připojeními správně nakonfigurovanými, video data streamovaná z hostitelského počítače se úspěšně zobrazí na monitoru HDMI. Toto nastavení efektivně demonstruje tok dat z DisplayPort Rx do HDMI TX a zdůrazňuje bezproblémovou integraci IP jader a jejich funkčnost.
• Následující obrázek znázorňuje demonstrační sestavu a její komponenty, včetně hostitelského počítače, desky FPGA a monitoru HDMI.
  
• Tím demo končí.
• Řešení PolarFire DisplayPort Rx bylo testováno s následujícími zdroji v rozlišení 1080p při 60 fps:
• Stolní počítač HP® Elite Tower 800 G9
• HP® EliteBook 840 G4

Důležité: Pro V demonstraci DisplayPort Rx se nedoporučuje používat dokovací stanici k přenosu signálu DisplayPort.

Historie revizí
Historie revizí popisuje změny, které byly v dokumentu implementovány. Změny jsou uvedeny podle revizí, počínaje nejnovější publikací.

Tabulka 6-1. Historie revizí

Revize	Datum	Popis
D	07/2025	Následuje seznam změn v revizi D dokumentu: Aktualizoval soubor .job filecesta a TCL skript filecestu v celém dokumentu. Aktualizováno Spuštění ukázky sekce pro přidání poznámka a informace o zdrojích použitých pro testování řešení PolarFire DisplayPort Rx.
C	12/2024	Níže je uveden seznam změn v revizi C dokumentu: Aktualizováno Zavedení sekce. Aktualizováno Implementace hardwaru následovně: Aktualizováno Obrázek 3-2. Přidáno Konfigurace přijímače DisplayPort, Konfigurace XCVR , Zobrazit Konfigurace ovladače a Konfigurace HDMI TX sekce. Přidáno Licence libera sekce. Aktualizováno Obrázek 4-1, Obrázek 4-2a Obrázek 4-3 v Nastavení hardwaru sekce. Přidáno Dodatek: Spuštění Tcl skriptu – Referenční návrh sekce.
B	07/2023	Níže je uveden seznam změn v revizi B dokumentu: Dokument je aktualizován pro Libero v2023.1. Přidáno Obrázek 5-2 zobrazit data z hostitelského počítače na monitoru. Přidáno Dodatek: Spuštění Tcl skriptu – Referenční návrh sekce pro spouštění Tcl skriptů.
A	07/2022	Počáteční revize

Podpora Microchip FPGA

• Skupina produktů Microchip FPGA podporuje své produkty různými podpůrnými službami, včetně zákaznických služeb, zákaznického centra technické podpory, a webmísto a celosvětové prodejní kanceláře. Zákazníkům se doporučuje, aby před kontaktováním podpory navštívili online zdroje Microchip, protože je velmi pravděpodobné, že jejich dotazy již byly zodpovězeny.
• Kontaktujte centrum technické podpory prostřednictvím webmísto na www.microchip.com/support. Uveďte číslo dílu FPGA zařízení, vyberte vhodnou kategorii pouzdra a nahrajte design files při vytváření případu technické podpory.
• Obraťte se na zákaznický servis pro netechnickou podporu produktu, jako je cena produktu, aktualizace produktu, informace o aktualizaci, stav objednávky a autorizace.
  • Ze Severní Ameriky volejte 800.262.1060
  • Ze zbytku světa volejte 650.318.4460
  • Fax odkudkoli na světě, 650.318.8044 XNUMX XNUMX

Informace o mikročipu

ochranné známky
Název a logo „Microchip“, logo „M“ a další názvy, loga a značky jsou registrované a neregistrované ochranné známky společnosti Microchip Technology Incorporated nebo jejích poboček a/nebo dceřiných společností ve Spojených státech a/nebo jiných zemích („Microchip Ochranné známky“). Informace týkající se ochranných známek Microchip naleznete na adrese https://www.microchip.com/en-us/about/legal-information/microchip-trademarks. ISBN: 979-8-3371-1530-6

Právní upozornění
Tato publikace a zde uvedené informace mohou být použity pouze s produkty Microchip, včetně návrhu, testování a integrace produktů Microchip s vaší aplikací. Použití těchto informací jakýmkoli jiným způsobem porušuje tyto podmínky. Informace týkající se aplikací zařízení jsou poskytovány pouze pro vaše pohodlí a mohou být nahrazeny aktualizacemi. Je vaší odpovědností zajistit, aby vaše aplikace odpovídala vašim specifikacím. Obraťte se na místní obchodní zastoupení Microchip pro další podporu nebo získejte další podporu na www.microchip.com/en-us/support/design-help/client-support-services.

TYTO INFORMACE POSKYTUJE SPOLEČNOST MICROCHIP „TAK JAK JSOU“. MICROCHIP NEPOSKYTUJE ŽÁDNÁ PROHLÁŠENÍ ANI ZÁRUKY JAKÉHOKOLI DRUHU, AŤ UŽ VÝSLOVNÉ ČI PŘEDPOKLÁDANÉ, PÍSEMNÉ NEBO ÚSTNÍ, ZÁKONNÉ NEBO JINÉ, TÝKAJÍCÍ SE INFORMACÍ VČETNĚ, ALE NE OMEZENÍ, JAKÝCHKOLI PŘEDPOKLÁDANÝCH ZÁRUK, ZÁRUK NEPORUŠENÍ TNCH OBCHODU KONKRÉTNÍ ÚČEL NEBO ZÁRUKY VZTAHUJÍCÍ SE K JEHO STAVU, KVALITĚ NEBO VÝKONU.

V ŽÁDNÉM PŘÍPADĚ NEBUDE MICROCHIP ODPOVĚDNÁ ZA ŽÁDNÉ NEPŘÍMÉ, ZVLÁŠTNÍ, TRESTNÉ, NÁHODNÉ NEBO NÁSLEDNÉ ZTRÁTY, ŠKODY, NÁKLADY NEBO NÁKLADY JAKÉHOKOLI DRUHU, JAKKOLI SOUVISEJÍCÍ S INFORMACÍ NEBO JEJICH POUŽITÍM, JAKKOLI BY BYLO UVEDENO, JAK BY BYLO ZPŮSOBeno, MOŽNOST NEBO ŠKODY JSOU PŘEDVÍDAJÍCÍ. CELKOVÁ ODPOVĚDNOST SPOLEČNOSTI MICROCHIP ZA VŠECHNY NÁROKY SOUVISEJÍCÍ S INFORMACEMI NEBO JEJICH POUŽITÍM NEPŘEKROČÍ V NEJVYŠŠÍM ROZSAHU POVOLENÉM ZÁKONEM, KTERÉ JSTE ZA INFORMACE ZAPLATILI PŘÍMO SPOLEČNOSTI MICROCHIP.
Použití zařízení Microchip v aplikacích na podporu života a/nebo v bezpečnostních aplikacích je zcela na riziko kupujícího a kupující souhlasí s tím, že bude Microchip bránit, odškodnit a chránit před všemi škodami, nároky, žalobami nebo výdaji vyplývajícími z takového použití. Žádné licence nejsou poskytovány, implicitně ani jinak, v rámci jakýchkoli práv duševního vlastnictví společnosti Microchip, pokud není uvedeno jinak.

Funkce ochrany kódem zařízení Microchip
Všimněte si následujících podrobností o funkci ochrany kódu na produktech Microchip:

• Produkty Microchip splňují specifikace obsažené v jejich konkrétním datovém listu Microchip.
• Společnost Microchip věří, že její řada produktů je bezpečná, pokud se používají zamýšleným způsobem, v rámci provozních specifikací a za normálních podmínek.
• Microchip si cení a agresivně chrání svá práva duševního vlastnictví. Pokusy o porušení funkcí ochrany kódu produktů Microchip jsou přísně zakázány a mohou porušovat zákon Digital Millennium Copyright Act.
• Společnost Microchip ani žádný jiný výrobce polovodičů nemůže zaručit bezpečnost svého kódu. Ochrana kódem neznamená, že garantujeme, že produkt je „nerozbitný“. Ochrana kódu se neustále vyvíjí. Společnost Microchip se zavázala neustále zlepšovat funkce ochrany kódu našich produktů.

Dokumenty / zdroje

FPGA středního rozsahu Microchip AN4684 PolarFire [pdfUživatelská příručka FPGA ProASIC 3, video sada PolarFire, FPGA střední třídy AN4684 PolarFire, AN4684, FPGA střední třídy PolarFire, FPGA střední třídy, FPGA

Reference

• Uživatelská příručka