FPGA HLS图像缩放Video Mixer视频拼接，提供3套工程源码和技术支持

1、前言

本设计图像缩放算法采用双线性插值，实现方式是Xilinx的HLS，采用C++语言实现代码级功能，再有HLS2019.1综合编译导出RTL级verilog代码，最后导出IP使用。
本文详细描述了FPGA HLS双线性插值图像缩放+视频拼接的实现设计方案，工程代码编译通过后上板调试验证，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、军工等行业的高速信号传输领域；
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；
本设计提供3套工程源码：
工程1：HDMI视频输入1080P，不缩放1080P直接输出；
工程2：HDMI视频输入1080P，缩小至720P输出；
工程3：HDMI视频输入1080P，缩小至960x540，调用Video Mixer IP二分频输出；
附带还有HLS图像缩放的HLS工程源码；
本例程使用的是Xilinx Kintex7 FPGA，若要用于Zynq，将HLS工程的FPGA器件型号更改后重新综合编译导出IP即可。

2、HLS实现双线性插值图像缩放

开局直接放大招：提供源码及工程；
重点讲解双线性插值图像缩放；
此功能模块使用HLS实现，并已封装导出IP，可在工程中添加并使用，可提供HLS工程源码；
若是用verilog实现双线性插值图像缩放，是一项及其复杂的事情，且不能做到任意比例，网上也有源码，不信你可以去下载并验证，肯定做不到任意比例缩放；这样一来，HLS则成为了更好的选项，偷偷告诉你，HLS几行代码就搞定了；关于这个ip可以看我前面的文章HLS实现双线性插值图像缩放
前面文章里的IP适用于zynq系列机器，这里讲的这个IP适用于7系列机器；

3、vivado工程1：1080P缩小720P

前面废话太多了，直接上工程：
工程1:1080P缩小至720P；
开发板：Xilinx Kintex7 开发板；
开发环境：vivado2019.1；
输入：HDMI-1080P；
输出：HDMI-720P；
工程架构如下：
在这里插入图片描述
用电脑输出1080P视频模拟输入；
输入HDMI视频经IT6802解码为VGA格式的RGB视频流，关于IT6802的芯片解读和寄存器配置，请参考我前面的文章IT6802的芯片解读和寄存器配置
然后用Xilinx官方IP将VGA格式的RGB视频流转为AXIS视频流；
经自定义双线性插值图像缩放IP VIDEO SCALER将原视频缩小至720P；
后面就是Xilinx的图像处理套路了，什么VDMA之类的，这里就不多说了；
BD工程如下：
在这里插入图片描述
代码架构如下：

SDK软件文件如下：

主函数c代码如下：

#include <stdio.h>
#include "xgpio.h"
#include "oak_iic.h"
#include "unistd.h"
#include "helai_vdma.h"
#include "helai_color_back.h"
#include "xvideo_scaler.h"

XVideo_scaler K7_XVideo_scaler;
XGpio_Config *XGpioCfg;
XGpio led_gpio;
#define    AXI_GPIO_DEVICE_ID    XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID

int main(){
    XGpioCfg = XGpio_LookupConfig(AXI_GPIO_DEVICE_ID);
    XGpio_CfgInitialize(&led_gpio, XGpioCfg, XGpioCfg->BaseAddress);
    XGpio_SetDataDirection(&led_gpio, 1, 0);    //output
    XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 0);
    oak_i2c_init(IT6802_IIC_BASEADDR, 100000, 0x90>>1, IIC_REG_LEN8, IIC_DATA_LEN8);
    IT6802_Init(IT6802_IIC_BASEADDR);
    XVideo_scaler_Initialize(&K7_XVideo_scaler, XPAR_VIDEO_SCALER_0_DEVICE_ID);
    XHls_video_scaler_setup(1080,1920,540,960);
    helai_vdma();
    while(1){
        usleep(500000);
        XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 1);
        usleep(500000);
        XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 0);
    }
}

4、vivado工程2：1080P缩小后video mixer拼接

工程2:1080P缩小至960x540并用video mixer二分屏显示；
开发板：Xilinx Kintex7 开发板；
开发环境：vivado2019.1；
输入：HDMI-1080P；
输出：HDMI-960x540二分屏显示；
工程架构如下：
在这里插入图片描述
用电脑输出1080P视频模拟输入；
输入HDMI视频经IT6802解码为VGA格式的RGB视频流，关于IT6802的芯片解读和寄存器配置，请参考我前面的文章IT6802的芯片解读和寄存器配置
然后调用两个Xilinx官方IP将VGA格式的RGB视频流转为两路AXIS视频流；
调用两个自定义双线性插值图像缩放IP VIDEO SCALER将原视频缩小至720P；
后面就是Xilinx的图像处理套路了，什么VDMA之类的，这里就不多说了；这里是两路视频，所以IP要用两个
BD工程如下：
在这里插入图片描述
代码架构如下：

SDK软件文件如下：

主函数c代码如下：

#include <stdio.h>
#include "xgpio.h"
#include "oak_iic.h"
#include "unistd.h"
#include "helai_vdma.h"
#include "helai_color_back.h"
#include "xvideo_scaler.h"
#include "helai_mixer.h"

XVideo_scaler K7_XVideo_scaler0,K7_XVideo_scaler1;
XGpio_Config *XGpioCfg;
XGpio led_gpio;
#define    AXI_GPIO_DEVICE_ID    XPAR_GPIO_0_DEVICE_ID

int main(){
    XGpioCfg = XGpio_LookupConfig(AXI_GPIO_DEVICE_ID);
    XGpio_CfgInitialize(&led_gpio, XGpioCfg, XGpioCfg->BaseAddress);
    XGpio_SetDataDirection(&led_gpio, 1, 0);    //output
    XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 0);
    oak_i2c_init(IT6802_IIC_BASEADDR, 100000, 0x90>>1, IIC_REG_LEN8, IIC_DATA_LEN8);
    IT6802_Init(IT6802_IIC_BASEADDR);

    XVideo_scaler_Initialize(&K7_XVideo_scaler0, XPAR_VIDEO_SCALER_0_DEVICE_ID);
    XHls_video_scaler_setup(&K7_XVideo_scaler0,1080,1920,540,960);
    XVideo_scaler_Initialize(&K7_XVideo_scaler1, XPAR_VIDEO_SCALER_1_DEVICE_ID);
    XHls_video_scaler_setup(&K7_XVideo_scaler1,1080,1920,540,960);
    helai_vdma();
    helai_mixer();
    while(1){
        usleep(500000);
        XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 1);
        usleep(500000);
        XGpio_DiscreteWrite(&led_gpio, 1, 0);
    }
}

5、上板调试验证并演示

上板调试：
给出工程2的调试输出视频：
直接点击查看输出视频演示

6、福利：工程代码的获取

福利：工程代码的获取
代码太大，无法邮箱发送，以百度网盘链接方式发送，
通过微信获取资料：
微信图片_20230604203730.jpg
网盘资料如下：
在这里插入图片描述