Présentation d’un design de carte vidéo Stéphane Tchoulack

Sommaire Présentation de la compagnie Présentation d’une carte vidéo Architecture générale Conception Validation Tests Exemple de traitement vidéo Problèmes rencontrés Conclusion

Présentation de la compagnie Matrox Groupe Vidéo: Conception de cartes vidéos pour le marché OEM et end users Différentes cartes utilisables dans les Pcs et/ou macintosh Fonctions principales: IOs, convertisseurs, traitement

Présentation d’une carte vidéo

Présentation d’une carte vidéo Permettent de faire du traitement de signaux vidéos en temps réel Permettent de faire la compression H.264 plus vite que le temps réel Convertisseur d’une source vers une autre (HDMI, DVI, analog vidéo, SDI) Scaling d’un standard vers un autre (SD, HD, 3G)

Présentation d’une carte vidéo Architecture générale

Présentation d’une carte vidéo Conception: Dictée en fonction des besoins du client Beaucoup de reutilisation d’une carte à l’autre, ce qui sauve le temps de conception Problème: Désir de Marketing vs faisabilité dans le temps donné Désir de marketing vs espace disponible dans le FPGA

Présentation d’une carte vidéo Conception: Estimation des ressources utilisées par la future carte (en prévoyant un extra pour les prochaines features) Important: estimation de toutes les horloges nécessaires au bon fonctionnement du système Choix du FPGA adéquat (le moins cher qui permet d’atteindre nos objectifs) Faire un pinout qui servira à placer le FPGA sur la carte ( c’est en fonction de ce pinout qu’on placera les autres composants sur la carte)

Présentation d’une carte vidéo Conception Codage VHDL Définition des contraintes de temps (les plus critiques) Synthèse effectuée avec synplify pro (on utilise toujours la version la mieux compatible avec l’outil utilisé pour le placement: synplify pro 9 va avec ISE 11) Placement et routage effectué par ISE de XILINX. On doit toujours s’assurer que toutes nos contraintes sont respectées avec la plus grande rigueur (principe de “score”)

Présentation d’une carte vidéo Conception Timing Analyser: permet d’analyser automatiquement tous les chemins dans le FPGA en fonction des contraintes données => On peut donc savoir quels sont les chemins qui posent le plus de problème FPGA editor: permet d’observer le contenu du FPGA (position de slices, des Block RAM, des Buffers) et de le modifier manuellement

Présentation d’une carte vidéo Validation: Validation hardware: preuve que les périphériques communiquent bien entre eux. Effectuée par l’équipe NPI et Hardware (New Products Introduction) Validation FPGA: preuve que les principales fonctions sont bien exécutées (fait par FPGA et NPI)

Présentation d’une carte vidéo Tests QA (assurance qualité) Tests de la grande majorité des fonctions du produits, effectués sur différents PCs, avec différents systèms d’exploitation Tests Production Séquence de test effectuée sur chaque produit devant être envoyé au client. Il est déjà arrivé qu’on constate des Bugs à cette étape Le même chemin est suivi pour le SDK bâti par l’équipe Software

Présentation d’une carte vidéo Qu’est ce qu’il arrive lors d’une capture vidéo vers le host?

Présentation d’une carte vidéo Capture 1080P60 4:2:2 8 bits Capture vers mémoire locale dans le format demandé par software, roulant sur un PC/MAC. 1080P60: signal progressif de resolution 1920X1080 ayant une fréquence de rafraichissement vertical de 60Hertz. 4:2:2 8 bits: Pour deux pixels, on a : deux valeurs de luma, une valeur de chroma rouge et une valeur de chroma bleue

Présentation d’une carte vidéo Écriture vers mémoire host

Présentation d’une carte vidéo Le FPGA demande au host la position en mémoire où sont situées les commandes qui lui sont destinées (SG_CMDFORMAT) Le FPGA lit les adresses données par le host et stocke les commandes, afin de les executer(SG_CTRLR) Le FPGA exécute les différentes commandes d’accès registre et accès mémoire (GPDMA_CORE)

Présentation d’une carte vidéo IOs ( réception d’un signal vidéo par décodeur vidéo, ou GTP) : utilisation de cores qui demandent de s’adapter à leur fonctionnement (il se peut qu’il y ait encore des bugs dans le core) Communication PCI express : pour la communication avec le host. Des fois la communication fonctionne bien avec un motherboard puis pas avec un autre; des fois aussi le core pcie utilisé a des bugs à l’intérieur. Il se peut aussi que ce soit le motherboard qui n’est pas completement compatible PCIe

Présentation d’une carte vidéo Timings : Nos boards sont produits en grande quantité. Si les contraintes ne sont pas bien effectuées, certains ne passeront pas les tests de production Placement : Souvent on doit faire des placements manuels pour aider l’outil à passer l’étape de mapping

Conclusion La conception d’un produit se fait en fonction des besoins du client On doit toujours être compétitif: livrer des produits fonctionnels à temps, tout en défiant la concurrence On doit toujours évoluer avec la technologie ( s’adapter aux nouvelles interfaces, par exemple PCIe) On doit évoluer en fonction des outils de conception (nouvelles mises à jour de XILINX par exemple)