【正文】 系統(tǒng)設(shè)計師 們越來越多的感到 其所具備的 優(yōu)越性。 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 時序 當(dāng)觸摸屏上有觸摸動作按下時候，會在 X+、 X、 Y+、 Y端產(chǎn)生不同的 模擬電壓 ， 此時， UH7843 會對電壓產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)換過程，轉(zhuǎn)換完成后中斷通知 CPU，CPU 會去 讀取 此時的 AD 采樣值的程序 ，時序圖如 圖 420 所示 ： 圖 420 UH7843驅(qū)動時序圖 UH7843驅(qū)動程序 UH7843 驅(qū)動程序 主要設(shè)計 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)時序圖和程序流程圖，設(shè)計出 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。從采樣頻率的概念可以得 知，在一秒鐘內(nèi)采樣的點數(shù)越多，獲取的頻率信息則越豐富。 量化精度 是指可以將模擬信號分成多少個等級 ，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。 WAV 格式的主要缺點是文件體積較大（一分鐘 44kHZ、 16bit Stereo 的 WAV 文件約要占用 10MB 左右的硬盤空間），所以不適合長時間記錄。而且還非常好的保持了原來的音質(zhì)。擴大位 圖尺寸的效果是增大單個像素，從而使線條和形狀顯得參差不齊。 未 經(jīng)過 任何 壓縮 的原始圖片， 這些點可以進行不同的排列和染色以構(gòu)成圖樣。 3． MP3 格式 MP3 是一種音頻壓縮技術(shù)，由于這種壓縮方式的全稱叫 MPEG Audio Layer3，所以人們把它簡稱為 MP3。 因此在聲音文件質(zhì)量和 CD 相差無幾 。量化，就是把各個時刻的采樣值用計算機能識別的二進制來表示。其高低是由奈奎斯特理論和聲音信號本身的最高頻率決定的。 2． 硬件連接 在 SOPC 工程時候設(shè)計了 6 個 IO 口來操作 UH7843 芯片 ， 與 NIOS II 連接圖如 圖 419 所示 。 根據(jù)這個原理 實現(xiàn)了三個接口程序以便提供給上層 GUI 程序使用 。 1． 寄存器操作時序 HX8347 功能非常強大，提供寄存器地址從 0x00~0x93 總共 132 個寄存器 。 X D C SS C L KM O S IM I S O 圖 413 SDI數(shù)據(jù)通信方式 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 19 VS1003B驅(qū)動程序 1． VS1003B 初始化 在使用 VS1003B 之前 需要對 VS1003B 寄存器 進行初始化 ，以便 VS1003B能正確進行 音頻解碼 。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 17 音頻芯片驅(qū)動程序設(shè)計 VS1003B簡介 VS1003 是芬蘭 VLSI 公司出品的一款單芯片的 MP3/WMA/MIDI 音頻解碼和 ADPCM 編碼芯片，其擁有一個高性能低功耗的 DSP 處理器核 VS_DSP， 5K的指令 RAM， 的數(shù)據(jù) RAM，串行的控制和數(shù)據(jù)接口， 4 個通用 IO 口，一個 UART 口；同時片內(nèi)帶有一個可變采樣率的 ADC、一個立體聲 DAC 以及音頻耳機放大器。 SD卡驅(qū)動程序 由于 本設(shè)計主要是從 SD 卡中讀取數(shù)據(jù)然后進行處理 ， 因此， SD 卡驅(qū)動只需要 3 個步驟即可完成： （ 1） 復(fù)位 SD 卡； （ 2） 初始化 SD 卡； （ 3） 讀取 SD 卡 扇區(qū)數(shù)據(jù) ； 接下來，詳細(xì)介紹各個步驟的程序設(shè)計 。 由于 NIOS II 沒有自帶 SD 控制器，所以，本設(shè)計采用 SPI 通信模式 。 SD 卡的結(jié)構(gòu)能保證數(shù) 字文件傳送的安全性，也很容易重新格式化，所以有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，音樂、電影、新聞等多媒體文件都可以方便地保存到 SD 卡中。上電后， Bootloader 程序會將操作系統(tǒng)的內(nèi)核程序由 Flash 調(diào)入 SDRAM 中 [2]，這樣可提升系統(tǒng)的運行速度。 Nios II/f 占資源最多，功能也最多，速度 最快 。 FPGA 中的 SRAM 是易失性的，每次上電之前 [1]，配置數(shù)據(jù)必須重新 FPGA 中。 Flash 存儲器通過 Avalon 三態(tài)橋與外擴的數(shù)據(jù)總線和地址總線公用數(shù)據(jù)。 開發(fā)平臺資源如下： ? Cyclone II EP2C35F672C6 FPGA； ? 10/100M 以太網(wǎng)接口 ； ? RS232 接口 ； ? USB 接口 ； ? PS/2 鍵盤、鼠標(biāo)接口 ； 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 ? 8MBytes SDRAM； ? 512K SRAM； ? 4 MBytes Flash 存儲器 ； ? SD 卡接口 ； ? LCD1602； ? 8 個 7 段數(shù)碼管 ； ? 18 個撥動開關(guān) ； ? 18 紅色 LED； ? 9 個綠色 LED； ? 4 個防抖動按鍵 ； ? 50 MHz 晶振 ； ? 80 個外接擴展 GPIO 口 。用戶自定義指令在處理方式上同原有指令集中的指令是一樣的， ALU 面前它們一律平等，所以在處理速度方面等同于原有指令。其最大處理能力是第一代軟核的 3 倍，而西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 6 小的體積只有 550LeS[1]，是第一代軟核的 1/2 大。這種 SOPC 系統(tǒng)是指在 FPGA 中嵌入軟核處理器，如： NIOS II 核等。 SOPC 設(shè)計技術(shù)涵蓋了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)的全部內(nèi)容，除了以處理器和實時多任務(wù)操作系統(tǒng)（ RTOS）為中心的軟件設(shè)計技術(shù)、以 PCB 和信號完整性分析為基礎(chǔ)的高速電路設(shè)計技術(shù)以外， SOPC 還涉及目前以引起普遍關(guān)注的軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)。它將處理器、存儲器、 I/O 口、 LVDS、CDR 等系統(tǒng)設(shè)計需要的功能模塊集成到一個可編程器件上，構(gòu)建成一個可編程的片上系統(tǒng)。 主要研究內(nèi)容 本設(shè)計要求利用 SOPC 技術(shù)，實現(xiàn)電子音樂相冊的功能 ， 因此我 以實驗室的FPGA 開發(fā)板 DE2 作 為 主板 。因此，本設(shè)計采用現(xiàn)在流行的 ALTERA的 FPGA芯片，結(jié)合 FPGA的 SOPC技術(shù)，在 FPGA內(nèi)部實現(xiàn)一個 NIOS微處理器。 硬件部分主要負(fù)責(zé)完成對 Nios 處理器的構(gòu)建 ，音頻模塊和液晶部分的焊接。 隨著 ARM 技術(shù)的不斷推廣，如今 人們的日常生活中，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用 早已滲入了其中 。 關(guān)鍵詞： SOPC； Nios II； SD 卡； TFT 液晶；觸摸芯片； VS1003 音頻模塊 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 i Smart Home Energy Monitor Abstract： Embedded system is one of the most popular the concept of IT. With the continuous promotion of ARM technology, and now people39。從中 能夠得到全面的消費類產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗 ， 鞏固電子技術(shù)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計、微機原理、數(shù)字控制系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計等多門課程的理論知識，并得到實際的工程訓(xùn)練。 整個設(shè)計中，存在 一些 難點需要花主要精力去解決。由 于市場上有豐富的 IP core 資源可供靈活選擇，用戶可以構(gòu)成各種不同的系統(tǒng)，如單處理器、多處理器系統(tǒng)。 Altera 的 SOPC 開發(fā)工具，將軟硬件的設(shè)計結(jié)合起來，提供給客戶一個很好的開發(fā)環(huán)境。把大容量 FPGA的靈活性 和 ASIC 的市場優(yōu)勢結(jié)合起來 [1]，實現(xiàn)對于有較大批量要求并對成本敏感的電子產(chǎn)品，避開了直接設(shè)計 ASIC 的困難。 Nios II的三個型號都是 32 位機，其總線寬度為 32 位，總線結(jié)構(gòu)為哈佛結(jié)構(gòu)，它們指令集完全相同。 Nios II 的總線采用了哈佛結(jié)構(gòu)，在很大程度上提高了系統(tǒng)的處理速度。由于系統(tǒng)程序運行在片外 RAM 上，所以可以滿足系統(tǒng)的要求。 西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文 8 配置電路 FPGA 系統(tǒng)板在調(diào)試階段用 JTAG 進行配置，在投入使用后由配置芯片EPCS16 進行主動配置。 SOPC 系統(tǒng)構(gòu)建 在 Quartus II 軟件 中 集成了設(shè)計 SOPC 的環(huán)境 SOPC Builder。功能越多，需要的資源也就越多。為了方便起見，通常將 Flash 的首地址設(shè)置為 0[1]， 其他模塊地址由系統(tǒng)自動分配。 SD卡硬件接口 1． SD 卡硬件 介紹 SD 卡 結(jié)構(gòu)圖如 圖 41 所示， 包括 9 根引腳和一個 SD 卡內(nèi)部控制器，加上一系列寄存器構(gòu)成 SD 卡 。 每一條指令共 48位二進制，總計 6 字節(jié) 。 根據(jù)實際測量 [4]， SPI 時鐘速率在 10K 以下能穩(wěn)定成功復(fù)位 。 VS1003B硬件接口 1． VS1003B 的 管腳信息 在使用 VS1003B 之前必須對 V1003B 硬件端口熟悉， 經(jīng)過閱讀 VS1003B 數(shù)據(jù)手冊， 總結(jié)出 關(guān)鍵的管腳 如下： XRESET：用于 VS1003B 芯片復(fù)位 ； DREQ： VS1003B 數(shù)據(jù)處理完成 后 的 中斷信號 ； XDCS： VS1003B 數(shù)據(jù) 片選端 ； XCS: VS1003B 指令片選端 ； SCLK： VS1003B 通信時鐘輸入管腳； MOSI： VS1003B 數(shù)據(jù) 輸出端 ； MISO： VS1003B 數(shù)據(jù)輸入端 。 它 是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體 積和重量等綜合性能上全面趕上和超過 CRT 的顯示器件，它的性能優(yōu)良 、大規(guī)模生產(chǎn)特性好，自動化程度高，原材料成本低廉，發(fā)展空間廣闊 ， 是做 PDA 掌上設(shè)備的最佳選擇。 C SR SR DW RD A T A [ 1 5 : 0 ]0 X 0 0 2 2D A T A 0D A T A 1… …D A T A n 圖 418 數(shù)據(jù)操作時序 HX8347驅(qū)動程序 HX8347 驅(qū)動程序主要包括以下幾個方面： 1． 初始化 HX8347 液晶操作的最開始既是進行初始化操作 ， 初始化主要是設(shè)置液晶內(nèi)部參考電壓、開啟晶振、顯示緩沖區(qū)、 RGB 色彩等等寄存器的設(shè)置，以便能正確顯示。 按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，我們 把觸摸屏分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式。聲波的強弱體現(xiàn)在聲波壓力的大小上，音調(diào)的高低體現(xiàn)在聲音的頻率上。采樣頻率越高，聲音的質(zhì)量也就越好。 但是量化的位數(shù)越多，則需要的存儲空間也就越多。 2． WMA 格式 WMA 的全稱是 Windows Media Audio，是微軟自己開發(fā)的 Windows Midea Audio 技術(shù)。正是因為 MP3 體積小，音質(zhì)高的特點使得 MP3 格式幾乎成為網(wǎng)上音樂的代名詞。然而，如果從稍遠(yuǎn)的位置觀看它，位圖圖像的顏色和形狀又顯得是連續(xù)的。 BMP圖片 BMP位圖介紹 BMP 圖 亦稱為點陣圖像或繪制圖像，是由稱作像素（圖片元素）的單個點組成的 位圖 圖像 (bitmap)。 WMA 支持流技術(shù)，即一邊讀一邊播放，因此 WMA 可以輕松的實現(xiàn)在線播放，由于是微軟的杰作，所以，微軟在 Wind