基于FPGA-NIOS的多功能留言機設計
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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，基于130萬(wàn)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(xiàn)對攝像頭進(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(guò)一個(gè)讀取端口與avalon總線(xiàn)連接。采集芯片以25MHz的主時(shí)鐘工作，輸出640 480像素大小的圖像數據。雙端口SDRAM控制器工作于100MHz的時(shí)鐘頻率。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/191071.htm
當完成圖像的采集后，NIOSⅡ處理器通過(guò)avalon總線(xiàn)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(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換的時(shí)間。為了便于圖像以彩信的方式傳輸到用戶(hù)手機上，采甩JPEG標準對圖像進(jìn)行壓縮，JPEG壓縮采用軟件方式實(shí)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(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，對觸摸屏的驅動(dòng)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(shí)候需要進(jìn)行倒像。
4 系統驗證
設計采用SOPC Builder進(jìn)行用戶(hù)系統的定制，定制好各個(gè)模塊后在QuartusⅡ9．0下進(jìn)行了綜合，利用NIOSⅡ9．0IDE設計工具在DE2-70開(kāi)發(fā)平臺上進(jìn)行了系統的測試。系統經(jīng)過(guò)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?；?0MHz的系統頻率，綜合結果該設計消耗了9915個(gè)邏輯資源。對系統功能模塊或各個(gè)子模塊分別進(jìn)行了驗證，結果如下：電子時(shí)鐘模塊采用硬件方式實(shí)現，其Modelsim SE 6．2b仿真結果如圖6所示，完整地實(shí)現了包括年、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(xié)同設計、自定義指令加速等設計技術(shù)，實(shí)現了聲音圖像采集播放等功能，并且支持用戶(hù)的管理功能。設計針對家庭用戶(hù)不僅實(shí)現了用戶(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。
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