基于NiosII的多功能數(shù)碼相框設(shè)計
0 引言
數(shù)碼相框是時尚的電子消費品，也是家庭必備的裝飾品，是一種以存儲、回放和瀏覽數(shù)碼照片為核心功能的電子產(chǎn)品。目前，市場上數(shù)碼相框大多是以單芯片為解決方案，以ESS／AML0GIC／MPX芯片設(shè)計為代表，就其設(shè)計流程而言，不存在嚴格意義上的硬件設(shè)計而只有軟件設(shè)計。硬件系統(tǒng)的核心器件是現(xiàn)成的，功能是確定的，結(jié)構(gòu)是固定的，指令系統(tǒng)是不可更改的，從而導(dǎo)致硬件組織方案和連接方案是限定的。因此，要想對系統(tǒng)功能有大的升級或擴展，靠簡單的固件升級是不行的，必須采用更好的核心器件，設(shè)計全新的硬件系統(tǒng)。
本文采用了基于NiosⅡ軟核處理器的SOPC技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)碼相框的設(shè)計，從根本上改變了傳統(tǒng)設(shè)計方案的不足。NiosⅡ軟核嵌入式處理器是Altera公司提供的SOPC解決方案。NiosⅡ是一種可配置的16／32位RISC處理器，它結(jié)合豐富的外設(shè)、專用指令和硬件加速單元可以低成本地提供極度靈活和功能強大的SOPC系統(tǒng)，開發(fā)者可以根據(jù)實際需要自行整合。SOPC技術(shù)在電子設(shè)計上給出了一種同時涉及底層的硬件系統(tǒng)設(shè)計和相應(yīng)的軟件設(shè)計，在系統(tǒng)優(yōu)化方面有了前所未有的自由度，使得從多角度、多因素和多結(jié)構(gòu)層面上大幅度優(yōu)化自己的設(shè)計成為可能。當電路有少量改動時，更凸現(xiàn)出其優(yōu)勢，可以延長該產(chǎn)品在市場上的壽命，大大提高多功能數(shù)碼相框的性能。
1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計及系統(tǒng)硬件設(shè)計
基于NiosⅡ的SOPC嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，主要由三部分組成：IP庫(Nios軟核處理器，Avalon總線，外圍設(shè)備接口等)，SOPC Builder開發(fā)工具，CNUPro軟件編譯器。另外，使用NiosⅡ進行嵌入式設(shè)計在硬件上必須使用Altera公司的FPGA，本文中的設(shè)計使用的是Altera的Cyclone系列芯片的EPlCl2Q240C8芯片。
多功能數(shù)碼相框主要實現(xiàn)以下功能：能清晰地顯示JPEG圖片的自動播放及其縮略圖式瀏覽；多區(qū)播放或者畫中畫多種顯示方式；圖片的即時編輯與裁剪(旋轉(zhuǎn)、美化)；具有出色的視聽娛樂功能，能播放MP3、MP4音頻文件，實時字幕滾動疊加；文件和文件的瀏覽及其對USB接口和SD卡的支持；多種附加功能時鐘，萬年歷等。
數(shù)碼相框從CPU的總體結(jié)構(gòu)到局部功能的實現(xiàn)上需要有時鐘電路，CPU，RAM及RAM控制器，FLASH及FLASH控制器，SD卡及SD卡控制電路，
USB接口及USB接口控制器，液晶屏及液晶顯示器驅(qū)動電路，DMA控制器，音頻驅(qū)動及音頻控制電路，定時器模塊，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如1所示。
