基于FPGA-NIOS的多功能留言機(jī)設(shè)計(jì)
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3．1 圖像采集與壓縮
圖像采集采用硬件方式實(shí)現(xiàn)，基于130萬(wàn)像素的CMOS攝像頭，采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。采用I2C總線對(duì)攝像頭進(jìn)行配置，SDRAM作為圖像緩存器。由于CMOS攝像頭輸出數(shù)據(jù)格式為Bayer pattern，故需要把其轉(zhuǎn)換為RGB三顏色以便于圖像的顯示、存儲(chǔ)與壓縮。存于SDRAM中的圖像通過(guò)一個(gè)讀取端口與avalon總線連接。采集芯片以25MHz的主時(shí)鐘工作，輸出640 480像素大小的圖像數(shù)據(jù)。雙端口SDRAM控制器工作于100MHz的時(shí)鐘頻率。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191071.htm
當(dāng)完成圖像的采集后，NIOSⅡ處理器通過(guò)avalon總線從SDRAM中讀取圖像像素值并加入bmp格式頭文件以bmp圖片方式存儲(chǔ)于SD卡中。每隔一個(gè)像素點(diǎn)讀取一個(gè)像素值，把bmp以及壓縮后的jpg圖片大小存為320 240。在把圖像從RGB轉(zhuǎn)換為bmp圖片的過(guò)程中，采用了自定義指令的方式縮短了轉(zhuǎn)換的時(shí)間。為了便于圖像以彩信的方式傳輸?shù)接脩?hù)手機(jī)上，采甩JPEG標(biāo)準(zhǔn)對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，JPEG壓縮采用軟件方式實(shí)現(xiàn)。
3．2 音頻采集播放
音頻部分使用了Altera自帶的IP核完成對(duì)音頻芯片的配置。首先從音頻芯片F(xiàn)IFO中讀取音頻信息存入SDRAM中，加入wav頭文件把采集到的音頻信息以wav的格式存入SD卡中，這樣做的好處是方便在PC機(jī)上對(duì)音頻進(jìn)行操作和移植。
3．3 彩信傳輸
彩信傳輸通過(guò)串口RS232與PTW735奎接。PTW73支持語(yǔ)音及彩信功能的傳輸，并且內(nèi)嵌TCP／IP協(xié)議，支持完整的AT指令集。彩信傳輸流程如圖5所示。
3．4 觸摸屏驅(qū)動(dòng)及顯示
觸摸屏采用友晶公司提供的TRDB-LTM款800 400像素點(diǎn)24位真彩色的液晶屏。觸摸屏的主要功能是完成用戶(hù)與系統(tǒng)的交互，包括各種按鍵的控制、圖像的顯示及實(shí)時(shí)時(shí)鐘的顯示。觸摸屏的配置基于純硬件的方式，對(duì)觸摸屏的驅(qū)動(dòng)采用Altera自帶的IP核。由于觸摸屏的掃描
方向?yàn)橛疑辖侵磷笙陆牵虼嗽陲@示圖片或字符串的時(shí)候需要進(jìn)行倒像。
4 系統(tǒng)驗(yàn)證
設(shè)計(jì)采用SOPC Builder進(jìn)行用戶(hù)系統(tǒng)的定制，定制好各個(gè)模塊后在QuartusⅡ9．0下進(jìn)行了綜合，利用NIOSⅡ9．0IDE設(shè)計(jì)工具在DE2-70開(kāi)發(fā)平臺(tái)上進(jìn)行了系統(tǒng)的測(cè)試。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試后達(dá)到了預(yù)期的目的，各項(xiàng)功能及其子系統(tǒng)能夠正常地工作。基于50MHz的系統(tǒng)頻率，綜合結(jié)果該設(shè)計(jì)消耗了9915個(gè)邏輯資源。對(duì)系統(tǒng)功能模塊或各個(gè)子模塊分別進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果如下：電子時(shí)鐘模塊采用硬件方式實(shí)現(xiàn)，其Modelsim SE 6．2b仿真結(jié)果如圖6所示，完整地實(shí)現(xiàn)了包括年、月、日、時(shí)、分、秒的電子時(shí)鐘功能。
圖像采集及壓縮部分的驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示。其中圖7(a)為系統(tǒng)采集并轉(zhuǎn)換生成的bmp格式圖片，圖7(b)為系統(tǒng)壓縮后生成的相應(yīng)jpg格式圖片。
5 總結(jié)
設(shè)計(jì)基于DE2-70平臺(tái)，利用Quartus II 9．0、NIOS II9．0 IDE、Modelsim SE 6．2b等設(shè)計(jì)工具，采用軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)、自定義指令加速等設(shè)計(jì)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了聲音圖像采集播放等功能，并且支持用戶(hù)的管理功能。設(shè)計(jì)針對(duì)家庭用戶(hù)不僅實(shí)現(xiàn)了用戶(hù)留言功能，并且具有近乎實(shí)時(shí)的留言提醒和電子鑰匙等功能，具有實(shí)用價(jià)值。
評(píng)論