结论
本论文中利用 SOPC 和 FPGA 结合的方式完成了多媒体踢系统的整体设计架构。并利用这种新兴的技术手段,分别实现了图像显示与采集、音乐播放和GPS 信息接收和显示的功能。在功能实现的过程中展示了基于 FPGA 技术搭建系统的方法和具体的操作流程。论文的主要成果如下:
1.本文采用 SOPC 技术利用 SOPC Builder 工具箱完成了以 Nios II 软核处理器为核心的利用 Avalon 总线互联的软核系统,同时利用硬件描述语言在系统外围构建硬体控制器与软核系统紧密配合。利用这两种技术,完成了多媒体硬件系统的构建。为多媒体产品和电子产品的实现方法提供了新的思路,这种方法因为能够利用硬件语言实现硬件电路的功能,能够根据功能的不同更换 IP 核和控制器,并且可以在线测试,这就大大缩短了开发的周期,具有很强的复用性和灵活性,能够适应未来多变的电子市场。
2.本文在实现多媒体功能的过程中,完成了多个 IP 核和控制器的设计。其中主要包括实现显示功能的 LCM 控制器的设计和图像采集模块的设计,是利用硬件语言的形式形成。v 文件最终生成硬件模块;在软核系统中有驱动 SD 卡的 SPI 控制器和 Audio 控制器,还有用来作为缓存的多端口 SDRAM 控制器的设计。这些控制器的设计为系统中硬件平台的变换升级和 IP 核的设计给出了范例,便于开发人员继续扩展和升级。
3.在软件设计方面,首先,通过 Nios II IDE 软件利用 μ C/OS 实现多媒体任务的管理,不但简化了任务管理软件程序的设计提高了系统性能,同时这种结构有很好的重构行。其次,将 FATfs 系统嵌入到了 SD 卡中简化了 SD 卡的控制,实现了 SD 卡的文件读写功能。同时在图像显示功能中实现了对 JPEG 图片的解码,在 GPS 信息显示中实现对 GPS 信息的解析和处理。充分体现了软硬结合的优势。
综上所述,本文的多媒体系统在设计上采用理论与实践相结合的方法,在验证了基于 FPGA 技术设计系统方法的同时,也完成了该系统的设计和功能。
此种方法相对于纯软件的系统构成,在软件选择的灵活性和升级方面具有优势;相对于传统由硬件芯片的系统来说,该系统能够快捷、方便修改系统硬件。因而在系统性能和成本之间得到了很好的平衡。在实际系统设计应用中,发现使用该方法可以将在实验室里研究的最新理论快速的应用到现实的应用当中。另外该还系统具有可裁剪和扩展等特性,因而减少了系统维护和更新的成本。因此本论文的单就其工作状态来看,获得了初步的成功,达到了设计的预期。
虽然经过测试本系统在性能和功能上基本满足要求,但是 FPGA 这项技术仍旧是一项新兴的技术,国内基本上都还是处在研究阶段,真正批量投产将技术转化成生产力的目前还非常少,另外由于本人能力不足再加上时间和实验器材的原因,系统在实用中仍存在一定的不足,需要进一步的进行完善:
1.在实现多媒体功能的过程中,对整个系统可以做出更好的时序优化,进一步提高系统的性能,包括图像显示采集的时序,SD 卡文件读写的时序等。
2.本文设计的多媒体平台作为基于 FPGA 设计方案的雏形,实现的多媒体功能还不够完善,基于本平台开放的设计模式和良好的移植性,可以通过扩展接口,对平台的多媒体功能进行扩充,比如网口、串口等可以通过这些接口对系统做进一步的扩展可以与上位机相连对数据做进一步的处理。
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致谢
研究生二年半的学习生活,将要在这个万物复苏的季节里结束。在即将踏上人生的旅途,向所有支持、帮助和关心我的老师和朋友们表达我的谢意。
在过去的学习时光中,首先要感谢我的导师薛萍教授,从她身上我不但学习到了专业知识,同时了提高自己的实践能力。薛老师她学识渊博、视野开阔,为人谦逊,为了学生提供了优良的学习环境和科研机会。同时,在本论文的开题、实验和撰写过程中,薛老师都给予我细心的指导,不遗余力的帮助我解决遇到的困难,还亲自帮助我更改部分论文。在这里,向薛老师致以最最深切的敬意和最最诚挚的谢意。
同时,感谢 E1402 实验室的同学们,感谢他们在我学习过程中的帮助和生活中的鼓励。感谢师兄对我技术上的支持,感谢师弟师妹们,谢谢他们在本系统的设计中协助我完成一些项目,谢谢大家。
这里我还要感谢一直以来默默在背后支撑我的父母,没有他们的付出和支持我也就没有学习的机会,在课题开展和论文撰写过程中他们也是我动力的源泉,今后我也一定会努力奋斗报答他们。