【正文】 數(shù)據(jù)區(qū)四個(gè)部分 。擴(kuò)大位 圖尺寸的效果是增大單個(gè)像素，從而使線條和形狀顯得參差不齊。 本系統(tǒng)能解碼 MP WAV、 WMA 等的音頻格式文件播放 。而且還非常好的保持了原來的音質(zhì)。同時(shí)， WMA 支持防復(fù)制功能，它支持 Windows Media Rights Manage 加入保護(hù)，可以限制播放時(shí)間和播放次數(shù)甚至 于播放的機(jī)器等等。 WAV 格式的主要缺點(diǎn)是文件體積較大（一分鐘 44kHZ、 16bit Stereo 的 WAV 文件約要占用 10MB 左右的硬盤空間），所以不適合長時(shí)間記錄。 它符 RIFF(Resource Interchange File Format)文件規(guī)范 ， 用于保存 Windows 平臺的音頻信息資源，被Windows 平臺及其 應(yīng)用程序 所廣泛支持 。 量化精度 是指可以將模擬信號分成多少個(gè)等級 ，量化精度越高，量化值與采樣值之間的誤差就越小，聲音聽起來就越逼真，越細(xì)膩。 只能是電話、調(diào)幅廣播聲音品質(zhì)； 只能達(dá)到調(diào)頻廣播的聲音品質(zhì)； 是 CD 音質(zhì)； 48kHz 則是DVD Audio 或?qū)I(yè)領(lǐng)域才會采用；高于 48kHz 的在目前的計(jì)算機(jī)上分辨不出來。從采樣頻率的概念可以得 知，在一秒鐘內(nèi)采樣的點(diǎn)數(shù)越多，獲取的頻率信息則越豐富。在數(shù)字化的整個(gè)過程中，最重要的兩個(gè)點(diǎn)就是采樣頻率和量化精度。 N I O S I IC S _ I OS C L K _ I OD O U T _ I OD I ND O U TB U S YI R QU H 7 8 4 3B U S Y _ I OD I N _ I OI R Q _ I OS C L KC S 圖 419 UH7843與 NIOS II硬件連接 UH7843驅(qū)動 時(shí)序 當(dāng)觸摸屏上有觸摸動作按下時(shí)候，會在 X+、 X、 Y+、 Y端產(chǎn)生不同的 模擬電壓 ， 此時(shí)， UH7843 會對電壓產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換完成后中斷通知 CPU，CPU 會去 讀取 此時(shí)的 AD 采樣值的程序 ，時(shí)序圖如 圖 420 所示 ： 圖 420 UH7843驅(qū)動時(shí)序圖 UH7843驅(qū)動程序 UH7843 驅(qū)動程序 主要設(shè)計(jì) UH7843 觸摸讀取程序，程序流程圖 如 圖 421所示 ： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 開 始結(jié) 束初 始 化A D轉(zhuǎn) 換 位 數(shù)寫 入 轉(zhuǎn) 換 通 道B U S Y == 0Y讀 取 12位 的A D值 圖 421 UH7843驅(qū)動流程 圖 根據(jù)時(shí)序圖和程序流程圖，設(shè)計(jì)出 驅(qū)動程序如下： 觸摸屏轉(zhuǎn)換值初始化程序 ： /*********************************************************** * 函數(shù)名稱： ADS7843_init() * 函數(shù)功能： ADS7843 初始化 * 入口參數(shù)：無 * 出口參數(shù)：無 ***********************************************************/ void ADS7843_init()； 觸摸屏 獲取轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值函數(shù)： /*********************************************************** * 函數(shù)名稱： ADS7843_read_adc * 函數(shù)功能： ADS7843 獲取觸摸信息函數(shù) * 入口參數(shù)： pBuff 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換坐標(biāo)值緩沖區(qū) * 出口參數(shù)：無 ***********************************************************/ void ADS7843_read_adc(uint16 *pBuff)； 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 第 5 章 音頻 知識 及 BMP圖片格式 音頻 知識 音頻介紹 聲音是通過空氣傳播的一種連續(xù) 的波，叫聲波?？刂破鱾蓽y到這一接觸并計(jì)算出（ X， Y）的位置，再根據(jù)模擬鼠標(biāo)的方式運(yùn)作。 畫豎線函數(shù) ： /*********************************************************** 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 * 函數(shù)名稱： GUI_HLine * 函數(shù)功能：畫橫線函數(shù) * 入口參數(shù)： uiX 橫坐標(biāo) * uiYstart 縱坐標(biāo) 起始 * uiYend 縱坐標(biāo)結(jié)束 * uiColor 顯示顏色 * 出口參數(shù)：無 ***********************************************************/ void GUI_RLine(uint16 uiX,uint16 uiYstart, uint16 uiYend, uint16 uiColor) 觸摸芯片驅(qū)動程序設(shè)計(jì) 觸摸技術(shù)簡介 隨著 多媒體 信息查詢的與日俱增 ， 觸摸屏 技術(shù) 以其易于使用、堅(jiān)固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)，使得 系統(tǒng)設(shè)計(jì)師 們越來越多的感到 其所具備的 優(yōu)越性。 列結(jié)束地址寄存器（地址 0x04,0x05） 、 行起始地址寄存器（地址 0x06,0x07） 、行結(jié)束地址寄存器（地址 0x08,0x09） 和列起始地址寄存器設(shè)置一樣，共同完成一個(gè)顯示緩沖區(qū)的定制。 C SR SR DW RD A T A [ 7 : 0 ]R e g i s t e r A d d r e s s R e g i s t e r C o m m a n d 圖 417 HX8347寄存器操作時(shí)序 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 22 2． 數(shù)據(jù)操作時(shí)序 正確配置寄存器，然后即可進(jìn)行顯示數(shù)據(jù)傳輸 ，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 如所示 ，和寄存器管腳一樣，值的注意的是寄存器操作采用數(shù)據(jù)總線的低八位，而數(shù)據(jù)操作采用的是整個(gè)數(shù)據(jù)總線 16 位 。 HX8347硬件接口 1． 硬件連接 由于 FPGA 管腳很充足 ，所以采用 16 位總線模式 ，硬件接口如 圖 31 所示 ，西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 21 占用 NIOS II 21 個(gè) IO 口 ： N I O S I IR S T _ I OC S _ I OR S _ I OR SW RR DD A T A [ 1 5 : 0 ]H X 8 3 4 7R D _ I OW R _ I OD A T A _ I O[ 1 5 : 0 ]C SR S T 圖 416 TFT 液晶和 NIOS II硬件連接圖 HX8347 相應(yīng)管腳 功能 如下： RST： 液晶復(fù)位 ； CS： 液晶片選端； RS： 液晶指令 /數(shù)據(jù)選擇端； WR： 液晶寫使能信號； RD： 液晶讀使能信號； DATA： 液晶 16 位數(shù)據(jù)端口 。 // VS1003B 寫入數(shù)據(jù)函數(shù) TFT液晶驅(qū)動程序設(shè)計(jì) TFT液晶 以及 HX8347簡介 1． TFT 液晶 TFTLCD即薄膜場效應(yīng)晶體管 LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器 (AMLCD)中的一種。 VS1003B SCI 驅(qū)動時(shí)序如 圖 412 所示 ，一個(gè)寄存器配置占據(jù) 4 個(gè)字節(jié)。 VS1003B 支持 IMAADPCM（單聲道） 編碼 ， 采用 麥克風(fēng)和線入（ Line input）兩種輸入方式 。 根據(jù)時(shí)序圖，程序流程圖如 圖 48所示 ： 圖 48 SD卡初始化 程序 流程圖 3． 讀取 SD 卡扇區(qū)數(shù)據(jù) SD 卡讀取扇區(qū)時(shí)序圖如 圖 49 所示 ： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 15 圖 49 SD卡讀取扇區(qū)時(shí)序圖 讀取 SD 卡扇區(qū)指令為 CMD17，指令碼為 {0x58， 0x00， 0x00， 0x00， 0x00，0xff}，中間 4 個(gè)字節(jié)為讀取扇區(qū)的地址 ， 需要程序中填入 地址信息 。 復(fù)位 SD 卡時(shí)候， SPI 時(shí)鐘速率一定要低速，如果 SPI 時(shí)鐘速度過高，會照成初始化時(shí)鐘失敗 。 2． SD 卡命令 協(xié)議 介紹 本次設(shè)計(jì)采用最簡單的 4個(gè)命令組合即可操作 SD卡，分別是 CMD0、 CMDCMD1 CMD24[1]。 如 圖 43 所示 ： N I O S I IC SS C L KM O S IM I S OC SS C L KD ID OS D 卡 圖 43 SD卡硬件連接 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 SD卡通信協(xié)議 1． SD 卡命令格式 在 SPI 工作模式下， SD 卡具有 CMD0~CMD63 條指令 。而 SPI 方式采用 4 線制，使用CS、 CLK、 DataIn、 DataOut 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 [2]。目前， SD 卡在數(shù)碼相機(jī)中正在迅速普及 [2]，大有成為主流之勢。 SD 卡提供不同的速度，它是按 CDROM 的 150kB/s 為一倍速的速率計(jì)算方法來計(jì)算的。 在添加完各個(gè)模塊后，還需要為各個(gè)模塊指定名稱、類型、存儲器地址映像和系統(tǒng)外設(shè)的中斷設(shè)置，如圖 42 所示。 SDRAM 空間較大可作為操作系統(tǒng)內(nèi)核的運(yùn)行空間。 完成軟核類型的選擇之后，進(jìn)行 JTAG Debug Module 的設(shè)置 ，即 JTAG 調(diào)西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 9 試時(shí)所用到的功能模塊。從上面的介紹可知，本設(shè)計(jì)主要需要添加的外圍模塊及配置如下： (1) Nios II/s CPU， SOPC Builder 提供了三種類型， Nios II/e 占用資源最少600800LEs，功能也最簡單，速度最慢。本系統(tǒng)采用 AS 模 式和 JTAG 模式 [1]。再由 SRAM 配置 FPGA 片內(nèi)的邏輯單元。 Nios II SDRAM 控制器可實(shí)現(xiàn) Avalon 總線接口、透明的 SDRAM 初始化處理、刷新和其它 SDRAM 需要的操作 [3]，使 SDRAM 接口看 起來像簡單的等待信號的線性存儲器接口。 在 FPGA器件上實(shí)現(xiàn)的 Nios II嵌入式處理器可以使用 Flash存儲器作為通用只讀存儲器和非易失性存儲器， 將基于 Nios II處理 器的應(yīng)用程序燒寫到 Flash中，在程序運(yùn)行前將 Flash 中的代碼拷貝到速度更快的易失性存儲器 SRAM 中執(zhí)行。 EP2C35F672C6 還包含 92Kbits 的片上 RAM，也就是說可以存儲 10K 字節(jié)的數(shù)據(jù) [1]。諾依曼結(jié)構(gòu)，這樣就使得系統(tǒng)總線兼有哈佛結(jié)構(gòu)的高效率與馮諾依曼結(jié)構(gòu)的靈活性。這個(gè)特性比較適合那些要求高處理速度 [1]，又不便于提高系統(tǒng)主頻的場合。 由于 Nios II 是在 FPGA 上實(shí)現(xiàn)的，所以先天的賦予了它很多獨(dú)有的新特性，使之成為可裁剪、可調(diào)整、可補(bǔ)充的系統(tǒng)，更使其成為軟硬件緊密融合的系統(tǒng)。 E 型的體積最小，只有 550 個(gè) LE； f 型的性能最高，最大可以達(dá)到200DMIPS 以上； s 型又叫標(biāo)準(zhǔn)型，其體積與性能介于 e 型與 f 型之間。 Nios II 處理器是 Altera 公司在 2020 年推出的第二代軟核 CPU。這種 SOPC 系統(tǒng)是指將成功實(shí)現(xiàn)于 FPGA器件上的 SOPC 系統(tǒng)通過特定的技術(shù)直接向 ASIC 轉(zhuǎn)化。這種 SOPC 系統(tǒng)是指在 FPGA 中預(yù)先植入處理器。同時(shí)，新的調(diào)試技術(shù)也已不斷涌現(xiàn)出來 [5]，如 Altera公司的片 內(nèi)邏輯分析儀 SignalTap II 就是一種非常好的片內(nèi)實(shí)時(shí)調(diào)試工具。 SOPC 是 PLD 和 ASIC 技術(shù)融合的結(jié)果，目前 的 ASIC 產(chǎn)品制造價(jià)格西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 5 仍然相對昂貴，而集成硬核或軟核 CPU、 DSP、存儲器、外圍、 I/O 及可編程邏輯的 SOPC芯片在應(yīng)用的靈活性和價(jià)格上有極大的優(yōu)勢 [3]。可編程器件內(nèi)，還具有小容量高速 RAM 資源。以 HX8347 作為 TFT 液晶主控的液晶模塊作為系統(tǒng)顯示器， UH7843 觸摸芯片用于驅(qū)動觸摸屏得到觸摸信息， SD 卡用于音頻以及圖片數(shù)據(jù)的存儲。 主要研究的內(nèi)容如下： 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 2 ? 基于 FPGA 的 SOPC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，保證相關(guān)軟件設(shè)計(jì)代碼繼承、移植和復(fù)用 ； ? SD 卡的讀寫控制實(shí)驗(yàn)； ? TFT 液晶驅(qū)動實(shí)驗(yàn)； ? 數(shù)字化音頻的處理與播放驅(qū)動實(shí)驗(yàn)?？梢酝ㄟ^該題目進(jìn)一步學(xué)習(xí) CPU原理以及 MCU控制器的構(gòu)建，也可以深化電路理論及提高實(shí)踐能力，從而達(dá)到本科階段綜合能力的培養(yǎng)和提高。 本 設(shè)計(jì) 項(xiàng)目基于消費(fèi)類領(lǐng)域應(yīng)用的主流器件 ALTERA公司的 FPGA，采用最新的EDA和 SOPC技術(shù)，綜合了音頻播放、彩色圖像顯