數(shù)碼相框作為一種數(shù)碼消費(fèi)品和裝飾品的結(jié)合物，在市場上受到越來越多的關(guān)注。目前的數(shù)碼相框方案多采用MCU為核心的架構(gòu)，相框功能固定，不便于產(chǎn)品升級。針對以上問題，本文設(shè)計(jì)了基于Nios II的多功能數(shù)碼相框，該相冊主要包含以下功能：支持包括BMP、JPEG在內(nèi)的多種常見文件格式的圖像顯示；圖像旋轉(zhuǎn)、縮放、瀏覽切換等特效；支持圖片瀏覽時(shí)背景音樂播放；可通過帶FAT文件系統(tǒng)的SD卡進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)更新，同時(shí)還具有時(shí)間顯示等擴(kuò)展功能。系統(tǒng)中將需要耗費(fèi)大量時(shí)間的復(fù)雜操作（如圖像解碼、圖像的各種特效功能以及SD卡控制）用掛載在Avalon總線上的自定義模塊實(shí)現(xiàn)?？s短了處理時(shí)間，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度。系統(tǒng)采用基于Nios II處理器的SoPC技術(shù)，使得該數(shù)碼相框具有靈活性高、可重配置、便于升級等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 總體設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)采用經(jīng)濟(jì)型的Cyclone II FPGA芯片作為核心，基于Nios II軟核處理器，采用軟硬件結(jié)合的方式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)的硬件總體框圖如圖1所示。

　　SD卡作為文件存儲介質(zhì)，用于存放音頻與圖像文件，編寫SD卡控制器對SD卡進(jìn)行讀寫控制；采用LCM顯示屏作為數(shù)碼相框的顯示界面，SRAM作為LCM的顯示緩存，存儲圖像數(shù)據(jù)供LCM刷新，并由LCM_SRAM IP核控制圖像的顯示；SDRAM為Nios II軟核程序運(yùn)行空間；EPCS對FPGA進(jìn)行配置；Flash用來存儲軟件代碼和數(shù)據(jù)。

　　2 功能模塊設(shè)計(jì)

　　根據(jù)數(shù)碼相框所要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了如下模塊：

　　2.1 LCM_SRAM IP核設(shè)計(jì)

　　該模塊主要功能是圖像數(shù)據(jù)存儲、LCM參數(shù)配置以及圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)、切換效果控制等。以硬件方式實(shí)現(xiàn)圖像切換效果，提高實(shí)時(shí)性的同時(shí)降低對CPU的依賴。

　　2.1.1 切換特效實(shí)現(xiàn)

　　設(shè)計(jì)中通過控制LCM讀取SRAM的地址實(shí)現(xiàn)不同的圖像切換效果，如上方切入、下方切入、百葉窗、菱形等八種方式循環(huán)出現(xiàn)。切換時(shí)，LCM上同時(shí)存在新舊兩幅圖像的數(shù)據(jù)，因此，緩存中需要存儲這兩幅圖像的數(shù)據(jù)。以百葉窗效果為例，每行以16個(gè)像素作為間隔，將LCM的每一行分割成20個(gè)條形區(qū)域。如圖2所示，第i行被分割后，第一個(gè)區(qū)域的像素點(diǎn)為n1~n16，最后一個(gè)區(qū)域?yàn)閙1~m16.每個(gè)條形區(qū)域中，新圖像的數(shù)據(jù)逐漸向右覆蓋舊圖像數(shù)據(jù)，從而形成百葉窗效果。具體實(shí)現(xiàn)過程為：在第一次刷新時(shí)，每行的各個(gè)條形區(qū)域的第一個(gè)像素點(diǎn)（n1，…，m1）讀取新圖像的數(shù)據(jù)，各區(qū)域其他像素點(diǎn)（n2~n16，…，m2~m16）仍然讀取舊圖像的數(shù)據(jù)；第二次刷新時(shí)，每行各個(gè)條形區(qū)域的前兩個(gè)像素點(diǎn)（n1、n2，…，m1、m2）讀取新圖像數(shù)據(jù)，其他像素點(diǎn)（n3~n16，…，m3~m16）仍讀取舊圖像的數(shù)據(jù)。屏幕刷新16次則可實(shí)現(xiàn)百葉窗切換效果。圖2中每個(gè)圓點(diǎn)代表顯示屏的一個(gè)像素點(diǎn)。