2.1.2 縮放算法實(shí)現(xiàn)

　　為實(shí)現(xiàn)圖像縮放功能，該模塊實(shí)現(xiàn)了如圖3所示的雙線性插值縮放算法。該算法利用了需要處理的原始圖像像素點(diǎn)周圍的4個(gè)像素點(diǎn)的相關(guān)性，通過(guò)雙線性算法計(jì)算實(shí)現(xiàn)圖像縮放［2］。設(shè)計(jì)中使用SRAM作為顯示緩存，無(wú)嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性要求，因此忽略了行場(chǎng)同步信號(hào)，簡(jiǎn)化了模塊設(shè)計(jì)。

　　緩存1模塊是待縮放圖像數(shù)據(jù)的緩存，存放來(lái)自SRAM中解碼后的RGB565數(shù)據(jù)。插值系數(shù)生成模塊的使能信號(hào)來(lái)自旋轉(zhuǎn)模塊或者按鍵輸入，由選擇器進(jìn)行判斷，按鍵按下時(shí)，按照設(shè)定的行列縮放因子計(jì)算行列插值系數(shù)；若使能信號(hào)來(lái)自旋轉(zhuǎn)模塊，則根據(jù)原始圖像的分辨率計(jì)算出旋轉(zhuǎn)過(guò)后的分辨率，并按照屏幕尺寸確定完整顯示該圖像能達(dá)到的最大分辨率，以此計(jì)算行列縮放因子。獲取相鄰像素模塊用來(lái)控制緩存1模塊的讀地址，從SRAM中讀取相鄰4個(gè)像素值。插值運(yùn)算單元根據(jù)相鄰4個(gè)像素的值及插值系數(shù)進(jìn)行雙線性插值運(yùn)算，并將數(shù)據(jù)輸出至緩存2，緩存2在SRAM空閑時(shí)將數(shù)據(jù)寫入SRAM中。

　　2.2 SD Card Controller IP核設(shè)計(jì)

　　SD卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的存儲(chǔ)設(shè)備，其數(shù)據(jù)傳送和物理規(guī)范由MMC發(fā)展而來(lái)。系統(tǒng)中將SD卡控制器設(shè)計(jì)成一個(gè)SPI模式的IP核，通過(guò)軟件驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)SD卡的基本讀寫操作，即不需要復(fù)雜的硬件電路又能得到比軟件模擬SPI的控制方式更快的讀寫速度。SD卡控制器結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

　　2.2.1 功能模塊劃分

　　主控模塊的端口與Avalon總線連接，用于緩存SD卡命令，并存儲(chǔ)扇區(qū)地址、待發(fā)送的數(shù)據(jù)到雙口RAM以及從中讀取數(shù)據(jù)等。初始化模塊完成對(duì)SD卡的初始化操作。命令生成模塊完成SD卡命令、參數(shù)、命令校驗(yàn)值的發(fā)送和命令回執(zhí)的讀取以及數(shù)據(jù)的收發(fā)。串并、并串轉(zhuǎn)換模塊的主要作用是實(shí)現(xiàn)串并或者并串轉(zhuǎn)換［3］。

　　使用Quartus II自帶的邏輯分析儀（SignalTap II工具）對(duì)SD卡控制管腳的信號(hào)量進(jìn)行實(shí)時(shí)捕獲，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性［4］。

　　2.2.2 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　SD卡控制器的驅(qū)動(dòng)共設(shè)計(jì)了4個(gè)接口函數(shù)，分別完成初始化、讀扇區(qū)、寫扇區(qū)和執(zhí)行SD命令的功能。驅(qū)動(dòng)程序在初始化SD卡時(shí)得到卡類型標(biāo)志，之后驅(qū)動(dòng)程序根據(jù)卡類型對(duì)地址參數(shù)進(jìn)行處理（若是SD1.1協(xié)議則地址左移9位，否則不變），以兼容SD1.1和SD2.0協(xié)議。讀數(shù)據(jù)函數(shù)核心代碼如下：

　　if（sd_type == 1） addr=addr 《 9; /*判斷地址偏移*/

　　IOWR（SD_CARD_BASE， 517， CMD17）； /*寫命令*/

　　IOWR（SD_CARD_BASE， 518， addr）； /*寫地址*/

　　IOWR（SD_CARD_BASE， 519， 0）； /*開(kāi)始運(yùn)行*/

　　ret=IORD（SD_CARD_BASE， 519）； /*讀命令回執(zhí)*/

　　…

　　for（i=0; i《512; i++）data［i］=IORD（SD_CARD_BASE， i）；

　　/*讀回?cái)?shù)據(jù)*/

　　…

　　2.3 JPEG DECODER IP核設(shè)計(jì)

　　JPEG（Joint Photographic Expert Group）是第一個(gè)適用于連續(xù)色調(diào)、多灰度、彩色或黑白靜止圖像的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。為提高JPEG圖像的解碼效率，實(shí)現(xiàn)良好的解碼效果，本設(shè)計(jì)采用流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)JPEG解碼IP核。解碼模塊結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　輸入緩沖模塊從傳輸碼流中接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，冗余處理后將數(shù)據(jù)輸出給頭文件解析模塊；頭文件解析完畢后，將數(shù)據(jù)輸出給熵解碼模塊；熵解碼模塊完成整個(gè)圖像數(shù)據(jù)的熵解碼處理，包括哈夫曼解碼、行程解碼和差分解碼，最終得到量化參數(shù)；反量化和反Z掃描模塊對(duì)熵解碼后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行反量化和排序；IDCT模塊采用經(jīng)典的行列分解方法將頻域表示的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換成時(shí)域表示的數(shù)據(jù)流，將數(shù)據(jù)恢復(fù)到傳輸前的形式。色彩空間轉(zhuǎn)換模塊完成數(shù)據(jù)的內(nèi)插和色彩空間轉(zhuǎn)換。

　　使用Modelsim對(duì)該IP核進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，輸入一幅320×240的JPEG圖像原始數(shù)據(jù)。將解碼出的數(shù)據(jù)與軟件解碼出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，證明了JPEG解碼器解碼正確。