概要

前回の続きで、ある程度私なりの使い方が落ち着いてきて、github コードをにも上げましたので簡単に説明を書いておきます。

事前に断っておきますと、正しいやり方でも何でもなく、さしあたって「安直にPLから画像出力表示したい」という欲求から「力技で何とかしました」というメモとなります。

私の環境

Ultra96-V2 Board がターゲットです
ikwzm氏のUltraZed/Ultra96/Ultra96-V2 向け Debian GNU/Linux (v2019.2版) ブートイメージを使っております。
1920x1080 サイズのモニタ(LCD-MF222XBR)に DP-HDMI変換で接続

DP-HDMI変換はどんなものでもいいわけではなさそうです。私は@basaro_k氏のこちらの記事を参考に探しました。

このDebian環境は非常によくできており、起動した段階で DisplayPort には 1920x1080 サイズで映像出力がなされており、ログインプロンプトが出ております。おそらくちゃんよプラグアンドプレイでモニタのEDIDが読み込まれたうえで適切な出力設定がなされていると思われます。

DisplayPort の仕組み

ZynqMP の DisplayPort 出力は

ビデオ系(STREAM1)とグラフィックス系(STREAM2)の２つの入力をブレンドして出力する機能を有している
ビデオ系はPLからの Live Graphics 入力かテストパターンジェネレータ入力かOFFかを選べる(AV_BUF_OUTPUT_AUDIO_VIDEO_SELECT)
グラフィックス系はPLからの Live Graphics 入力か DisplayPort DMA 入力かOFFかを選べる(AV_BUF_OUTPUT_AUDIO_VIDEO_SELECT)
ビデオ系とグラフィックス系とのブレンド率が設定できる(V_BLEND_SET_GLOBAL_ALPHA_REG)
映像の垂直同期/水平同期などのタイミングは PLからの入力か、PS側で生成したものかを選べる(AV_BUF_AUD_VID_CLK_SOURCE)

といった特徴があるようで、大まかな構成はUG1085から引用すると

の部分がわかりやすいです。

今回の方針

本来であればLinuxの表示ドライバにお願いしてPLからの出力を出してもらうのがスジです。しかし今回はスジを通さずに、Linux が気づかないうちにこっそり出力を借りて、使い終わったらばれないようにこっそり元に戻すという方針で行きます。

AV_BUF_AUD_VID_CLK_SOURCE を弄るとPL側のタイミングで映像を作れるのですが、どうやら切り替えには再同期が必要なようで、いきなり書き換えるという暴挙に出るとそのあと元に戻してももうコマンドプロンプトは表示されなくなります。

ですので、AV_BUF_AUD_VID_CLK_SOURCE はそのままに、既に出力されている映像フォーマットに合わせてPL側で映像を作るという方針を取っております。

実際の処理

作成したプロジェクト

github に置いております。

https://github.com/ryuz/jelly/tree/v2.0.2/projects/ultra96v2/ultra96v2_display_port

DP関連のレジスタにアクセスする

まず、Linux の起動時に DisplayPort がどのように設定されているのか調べます。まずは DisplayPort 周りのレジスタにアクセスするために Device Tree overlay にて UIO をマップしています(乱暴)。ソースはこちらの

    uio_dp {
        compatible = "generic-uio";
        reg = <0xfd4a0000 0x00010000>;
    };

の部分となります。/dev/mem 経由でも良いのですが、アプロケーションを root で動かさないといけなくなるので、今回は一時的に overlay した UIO にユーザーアクセス権を付ける方法でごまかしました(あまりセキュアではないです)。

現在出ている出力フォーマットを知る

まず Linux起動時に DisplayPort に設定されているレジスタにアクセスします。 UIOへのメモリアクセス方法は私の旧ブログのこのあたりなどを参考にしてください。

下記のレジスタをざっと読みだせば、フォーマット情報をうかがい知ることができるようです。

DP_MAIN_STREAM_HTOTAL   0x00000180
DP_MAIN_STREAM_VTOTAL   0x00000184
DP_MAIN_STREAM_POLARITY 0x00000188
DP_MAIN_STREAM_HSWIDTH  0x0000018C
DP_MAIN_STREAM_VSWIDTH  0x00000190
DP_MAIN_STREAM_HRES     0x00000194
DP_MAIN_STREAM_VRES     0x00000198
DP_MAIN_STREAM_HSTART   0x0000019C
DP_MAIN_STREAM_VSTART   0x000001A0