【文章內(nèi)容簡介】 NIOS II硬件SPI不能在線更改SPI通信速率，所以，采用IO口模擬SPI模式進行通信。如圖43所示：圖43 SD卡硬件連接 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。每一條指令共48位二進制，總計6字節(jié)。指令格式如所示：圖44 SD卡命令格式Command：SPI通信命令編號；Command：SPI通信附加命令；CRC： 冗余校驗碼。其余的位都是SPI通信固定位。2． SD卡命令協(xié)議介紹本次設(shè)計采用最簡單的4個命令組合即可操作SD卡，分別是CMD0、CMDCMD1CMD24[1]。CMD0：SD卡復位指令，使SD卡工作于SPI接口模式，并且SD卡處于休眠狀態(tài)[2]；CMD1：初始化SD卡，激活SD處于工作狀態(tài)； CMD17：讀SD卡扇區(qū)，讀取SD一個扇區(qū)512字節(jié)數(shù)據(jù)，在一次讀寫中需要給出地址信息，即可讀取出數(shù)據(jù)；CMD24：寫SD卡扇區(qū)，往SD卡指定扇區(qū)寫入512字節(jié)數(shù)據(jù)，需要給出寫入扇區(qū)地址以及數(shù)據(jù)[1]。 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，詳細介紹各個步驟的程序設(shè)計。1． 復位SD卡首先，查閱到SD卡數(shù)據(jù)手冊的復位時序如圖45所示：圖45 SD卡復位時序復位SD卡指令位CMD0，指令碼為{0x40，0x00，0x00，0x00，0x00，0x95}，用于復位SD卡工作于SPI通信模式，同時使SD卡進入休眠模式。復位SD卡時候，SPI時鐘速率一定要低速，如果SPI時鐘速度過高，會照成初始化時鐘失敗。根據(jù)實際測量[4]，SPI時鐘速率在10K以下能穩(wěn)定成功復位。根據(jù)時序圖，寫出程序流程圖如圖46所示：圖46 SD卡復位程序流程圖2． 初始化SD卡根據(jù)SD卡數(shù)據(jù)手冊查閱，初始化SD卡時序如圖47所示：圖47 初始化SD卡時序圖初始化SD卡的命令指令為CMD1，指令碼為{0x41，0x00，0x00，0x00，0x00， 0xff}，用于把SD卡從休眠模式中喚醒到工作模式下。初始化指令和復位指令一樣，對于SPI時鐘速度要求比較低。根據(jù)時序圖，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)時序圖如圖49所示：圖49 SD卡讀取扇區(qū)時序圖讀取SD卡扇區(qū)指令為CMD17，指令碼為{0x58，0x00，0x00，0x00，0x00，0xff}，中間4個字節(jié)為讀取扇區(qū)的地址，需要程序中填入地址信息。根據(jù)時序圖寫出程序流程圖如圖410所示：圖410 SD卡讀取扇區(qū)流程圖根據(jù)流程圖設(shè)計出讀取程序如下：/*********************************************** 函數(shù)名稱：SD卡讀取扇區(qū)函數(shù)，讀取一個塊* 參數(shù)說明：address SD卡扇區(qū)地址* *buffer 讀取的數(shù)據(jù)存放數(shù)組* 返回參數(shù)： 0 讀取成功* 1 讀取失敗***********************************************/uint8 SD_read_kuai (uint32 address, uint8 *buffer)。 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，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。VS1003B支持MPMP3+V、WMA、WAV、MIDI和SPMIDI格式的音頻解碼播放。VS1003B支持IMAADPCM（單聲道）編碼，采用麥克風和線入（Line input）兩種輸入方式。 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。在連接VS1003B注意電源管腳：AVDD： ，；CVDD： 數(shù)字電源，；IOVDD：IO口電壓標準。2． VS1003B于NIOS II的硬件連接在SOPC設(shè)計時候，設(shè)計了7個專用IO口，以供操作VS1003B使用，硬件連接圖如圖411所示：圖411 NIOS II與VS1003B連接圖 VS1003B驅(qū)動時序VS1003B共有16個16位控制寄存器，地址分別為0x0~0x0F，通過SCI通信對寄存器配置和SDI進行傳送解碼數(shù)據(jù)，使它能正確播放音頻文件。VS1003B SCI驅(qū)動時序如圖412所示，一個寄存器配置占據(jù)4個字節(jié)。圖412 SCI通信方式VS1003B SDI驅(qū)動時序如圖413所示，寫入數(shù)據(jù)長度為1~32個字節(jié)。圖413 SDI數(shù)據(jù)通信方式 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。配置程序流程圖如圖414所示：圖414 VS1003B初始化程序流程圖2． VS1003B寫入數(shù)據(jù)正確配置好VS1003B后，即可往VS1003B中寫入數(shù)據(jù)，程序流程圖如圖415所示：圖415 音頻數(shù)據(jù)寫入流程圖最終應用程序使用的兩個程序為：void VS1003_init(void)； // VS1003B初始化void VS1003_data(uint8 *pDat)。 // VS1003B寫入數(shù)據(jù)函數(shù) TFT液晶驅(qū)動程序設(shè)計 TFT液晶以及HX8347簡介1． TFT液晶TFTLCD即薄膜場效應晶體管LCD，是有源矩陣類型液晶顯示器(AMLCD)中的一種。 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。2． HX8347驅(qū)動TFT液晶的芯片有多種選擇，本文使用的是HX8347芯片，該芯片最大支持320*240分辨率的TFT液晶，同時內(nèi)置173KB的RAM，色彩模式支持最大26萬色的顯示。HX8347支持4種接口方式：8/9/16/18位i80系統(tǒng)總線、SPI總線、寄存器接口方式和RGB接口方式。 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，占用NIOS II 21個IO口：圖416 TFT液晶和NIOS II硬件連接圖HX8347相應管腳功能如下：RST： 液晶復位；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。 HX8347驅(qū)動時序HX8347主要時序位寄存器操作時序和顯示數(shù)據(jù)發(fā)送時序。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。在使用液晶前必須對大部分寄存器初始化，寄存器操作非常重要，如圖417所示，寄存器操作使用CS、RS、RD、WR、DATA[7：0]這幾個腳進行操作。圖417 HX8347寄存器操作時序2． 數(shù)據(jù)操作時序正確配置寄存器，然后即可進行顯示數(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)操作采用的是整個數(shù)據(jù)總線16位。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。2． 設(shè)置HX8347顯示區(qū)域初始化TFT后即可進行顯示操作，任何顯示操作都必須在液晶的RAM中開辟一個顯示緩沖區(qū)，然后再往顯示緩沖區(qū)填入顯示數(shù)據(jù)既能完成顯示。液晶的顯示緩沖區(qū)設(shè)置相關(guān)的寄存器為：列起始地址寄存器（地址0x02,0x03）：列起始地址寄存器是設(shè)置顯示區(qū)域的列起始地址寄存器，16位列起始地址分為高8位和低8位分別寫入地址為0x02和0x03的寄存器，即完成起始地址的設(shè)置。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，共同完成一個顯示緩沖區(qū)的定制。根據(jù)這個原理編寫出顯示緩沖區(qū)函數(shù)如下：/*********************************************************** 函數(shù)名稱：TFT_SetWindow入口參數(shù)：startX 顯示窗口的起始X坐標 startY 顯示窗口的起始Y坐標 endX 顯示窗口的結(jié)束X坐標 endY 顯示窗口的結(jié)束Y坐標出口參數(shù)：無***********************************************************/void TFT_SetWindow(uint16 startX, uint16 startY, uint16 endX, uint16 endY)；3． GUI底層函數(shù)設(shè)計任何一個GUI系統(tǒng)最底層的只需要提供三個函數(shù)即可實現(xiàn)，屏幕任意一點打點函數(shù)、屏幕上畫橫線函數(shù)和屏幕上畫豎線函數(shù)即可完成GUI的移植。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。任意坐標打點函數(shù)：/*********************************************************** * 函數(shù)名稱：GUI_Point* 函數(shù)功能：畫點函數(shù)，在屏幕上指定坐標畫一個點 * 入口參數(shù)：ucX 橫坐標 * ucY 縱坐標 * color 打點顏色* 出口參數(shù)：無***********************************************************/void GUI_Point (uint16 ucX, uint16 ucY, uint16 color)畫橫線函數(shù)：/*********************************************************** * 函數(shù)名稱：GUI_HLine* 函數(shù)功能：畫橫線函數(shù) * 入口