基于FPGA-NIOS的多功能留言機設計
加入技術交流群
3．1 圖像采集與壓縮
圖像采集采用硬件方式實現，基于130萬像素的CMOS攝像頭，采集系統結構框圖如圖4所示。采用I2C總線對攝像頭進行配置，SDRAM作為圖像緩存器。由于CMOS攝像頭輸出數據格式為Bayer pattern，故需要把其轉換為RGB三顏色以便于圖像的顯示、存儲與壓縮。存于SDRAM中的圖像通過一個讀取端口與avalon總線連接。采集芯片以25MHz的主時鐘工作，輸出640 480像素大小的圖像數據。雙端口SDRAM控制器工作于100MHz的時鐘頻率。本文引用地址：http://www.czjhyjcfj.com/article/191071.htm
當完成圖像的采集后，NIOSⅡ處理器通過avalon總線從SDRAM中讀取圖像像素值并加入bmp格式頭文件以bmp圖片方式存儲于SD卡中。每隔一個像素點讀取一個像素值，把bmp以及壓縮后的jpg圖片大小存為320 240。在把圖像從RGB轉換為bmp圖片的過程中，采用了自定義指令的方式縮短了轉換的時間。為了便于圖像以彩信的方式傳輸到用戶手機上，采甩JPEG標準對圖像進行壓縮，JPEG壓縮采用軟件方式實現。
3．2 音頻采集播放
音頻部分使用了Altera自帶的IP核完成對音頻芯片的配置。首先從音頻芯片FIFO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機上對音頻進行操作和移植。
3．3 彩信傳輸
彩信傳輸通過串口RS232與PTW735奎接。PTW73支持語音及彩信功能的傳輸，并且內嵌TCP／IP協議，支持完整的AT指令集。彩信傳輸流程如圖5所示。
3．4 觸摸屏驅動及顯示
觸摸屏采用友晶公司提供的TRDB-LTM款800 400像素點24位真彩色的液晶屏。觸摸屏的主要功能是完成用戶與系統的交互，包括各種按鍵的控制、圖像的顯示及實時時鐘的顯示。觸摸屏的配置基于純硬件的方式，對觸摸屏的驅動采用Altera自帶的IP核。由于觸摸屏的掃描
方向為右上角至左下角，因此在顯示圖片或字符串的時候需要進行倒像。
4 系統驗證
設計采用SOPC Builder進行用戶系統的定制，定制好各個模塊后在QuartusⅡ9．0下進行了綜合，利用NIOSⅡ9．0IDE設計工具在DE2-70開發平臺上進行了系統的測試。系統經過調試后達到了預期的目的，各項功能及其子系統能夠正常地工作。基于50MHz的系統頻率，綜合結果該設計消耗了9915個邏輯資源。對系統功能模塊或各個子模塊分別進行了驗證，結果如下：電子時鐘模塊采用硬件方式實現，其Modelsim SE 6．2b仿真結果如圖6所示，完整地實現了包括年、月、日、時、分、秒的電子時鐘功能。
圖像采集及壓縮部分的驗證結果如圖7所示。其中圖7(a)為系統采集并轉換生成的bmp格式圖片，圖7(b)為系統壓縮后生成的相應jpg格式圖片。
5 總結
設計基于DE2-70平臺，利用Quartus II 9．0、NIOS II9．0 IDE、Modelsim SE 6．2b等設計工具，采用軟硬件協同設計、自定義指令加速等設計技術，實現了聲音圖像采集播放等功能，并且支持用戶的管理功能。設計針對家庭用戶不僅實現了用戶留言功能，并且具有近乎實時的留言提醒和電子鑰匙等功能，具有實用價值。
評論