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1、考试答题纸（以论文、报告等形式考核专用）二。一三 二。一四学年度第二学期课程编号课程名称主讲教师评分姓名专业年级教师评语:题目:基于FPGA勺电子相册设计基本要求在FPGA开发板上实现电子相册功能，如定时自动变换照片等基本功能，显示通过VGAM示，图片格式为 BMP高级要求功能：1、可以支持其它的图片格式，如JPG GIF。2、可通过按钮来调整播放模式、日历、时间等。二、ASM图与设计思路将图片通过 matlab转换成八位的文本，制作成 .bin文件，写入开发板的 flash芯片。再将flash 中的数据写入sram中，接着根据不同照片的选择写入板上内嵌的bram缓冲区中，最后通过VGA显示图
2、片。第10页共9页项目设计方案一：最初的设计是外接一个 SD卡模块，在SD卡中把文件系统分区好，在不同分 区中存入不同的照片，然后通过SPI协议读取bmp格式的照片，再经过 bmp解码，存入sram中，再从sram中存入fifo通过VGA读取数据，并且显示。项目设计方案二： 把照片通过matlab转换成八位的文本，再制作成.bin文件，然后写入板子上的flash中,因为如果写入sram中，板子断电后，数据会丢失，需要每次都要手动写入 sram中，比较麻烦, 然后VGA通过FIFO读取SRAM中的数据，并且显示。项目设计方案三：基本跟项目设计方案二一致，只是根据不同的选择，把 sram中不同的照
3、片写入板子内嵌的 入的麻烦，但是有一个致命的影响， 那就是板子内嵌的 字节而已，这样也导致了每张图片的大小不能太大，只能是VGA不是通过fifo读取sram的数据，而是bram缓冲区中，这样的好处是减去不断写bram容量有限，最多只能存放接近 70000个250*250分辨率，由于图片的大小限定了，为了能在屏幕上尽可能显示更大区域的照片，所以只能降低分辨率，分辨率一下来，图片的显 示质量就差了很多，就像把手机上的一张照片放大一样，会看到很多方格以及有些部分出现失真。方案的最后选取：由于第一个方案涉及到的工程量比较大，所以在短时间内很难完成，所以初步 选择了方案二，可是由于 VGA读取fifo中
4、的数据时，图像显示不稳定，而且不断闪烁，调试了接近 一个星期，还是没有完美解决，而且验收日期即将到来，所以只能被迫选择了项目设计方案三。项目任务一：项目涉及的主要驱动有 VGA的显示驱动，flash的读写驱动以及sram的读写驱动， 对于VGA和flash驱动，主要是把VGA驱动写好并且调试成功，并且能正常显示， 至于flash驱动,通过查看官方提供的datasheet进行设计，并且通过读取其中的数据，用 led灯显示验证，以确保其能工作，不出现任何错误。以下是 flash异步读取数据的驱动时序图：Avy nchronaus Single-Word Read4 以VAddressCE#OEJi
5、匕_二了4EH QZRET*lPtiQVTable 32: AC Read SpeciflcationiNumberSymbolParameter1O4Cto 7O*C-4CTC to 65XUnitiNoteiNinMaxMinMaxRI!avavRead cycle time115135ns1.4R7Addrest io outpul valid115135ns1.4R3fELQVCF LOW id ourpm valid115一135ns1r4fUTGLQV口1 10W to output valid2525ns1 2 4R5】PH QVRJT# HIGH m output valid1
6、50150ns1,4REELQXGE# LOW to cutout in Low4R1OBTAPAPage nddrf3 access2525ni项目任务二：该部分主要是完成把 flash中读取的数据写入到 sram中，然后读取sram的数据到内 嵌的bram缓冲区中，进行图片的显示和切换，主要是完成sram异步读写的驱动，按键的消抖驱动以及读取flash数据到sram中的控制总线的编写，还有就是编写matlab程序，把图片制作成.bin格式的文件，用于写入 flash中，以下是sram异步读写的驱动时序图：READ Operation (ADV# LOW)CE*i1、IIOE#XIIWE#；
7、：IIIH 、fADDRESS*AddE Valid 、入IIII LDATA (Data ValidI、N:川/川川/IIUaRC = READ cycle time.勿 Donft CareWRITE Operation (ADV# LOW)CE#OE#WE#ADDRESSDATA,iAddr-WalidAata ValitbI/twc = WRITE cycle timeDont Care项目重点难点：1 .板子上的flash驱动，sram驱动，是我们通过阅读官网提供的英文datasheet进行编写设计的，并且通过严格的测试，确定在高速状态下，也不会发生读写错误，读写的命中率接近百分百，
8、并且如果 发生某个数据读写错误，会丢弃该数据，重新再次读写。2 .由于板子和flash以及和sram的数据连接，都是inout的类型，涉及到数据三态的问题，通过调用 ise提供的原语实现或者把数据分开三个状态编写，这是个难点，也是关键的地方。3 .由于板子上的IO 口数量有限，所以digilent在设计板子的时候，flash和sram公用所有的数据线， 信号线，地址线，只有板子的片选信号是分开的，所以在实现从flash读取数据到sram中时，状态的切换，以及时序的要求特别严格，因为容易发生地址线或者数据线的利用冲突，开始时候，状态只是跳转一次，通过一整天的调试才发现问题，而且问题仅仅是一个延时
9、的问题，差别就慢了 10ns,程序运行起来就不正常，所以这是最关键的地方。三、RTL SchematicAvailable Elements 白 & all 甲；7 Prirnitives (i 二)SignalsAAAAA2A八品 2 曲丁 ：|)-! :|!|-: :IB-i&-:困.:圆：画 F .|)-.4Top Level Pt?rtss d d ra _bra m_ write 15_PW R_l_o_equ a L37_o 15 A _imp btn_5can_read btns ca n_writed qta.Tfl 5_G N D_1_q _&q u & l_3_o _imp
10、dcm_divfl3sh_ctrlout2_imp ?raivi_rtrl vga_d rv _nO391_innpallr jadores 06:1tHii w readr 二_ jut top70)二1h 茹 e_ flagi rsflu 才i 尸mrij Edh4yieJTien teddkmJHlQF.MniJ.wal_iini W&dL 我m11剂Nral |JauPTijxniJ_sjan_dtL 金旧iTi_jreadd3IBYl_bJ用阻iTi.ibL 缶旧m曲&ran财词,r teegjedJAyneL jitMi Jitiifl 5 J)addra bram writefl
11、 5 PWR 1 o equal 37 o impi&*0_NQE_W 用.由*gr 电户APiLi rtto 出*初 d no _br cn_Eiin|： 13jad d ra_ &rrt: J1 5j_k押 R_ 1 _3_E ua1 蜀4dri#offw=wrttf IILPWRI =o_cqwiLJ7jH(l 靶addra bram write15 PWR 1 o equal 37 o imp四、实验结果五、实验结论由于FPGA开发板Nexys 3自身的限制，不能采用将图片存储于SD卡中，读出数据通过 VGA显示。此次实验采用的实现方式是利用Nexys 3上的Flash, SRAM和Bram来实现的。将图片通过matlab转换成八位的文本，制作成 .bin文件，写入开发板的flash。将flash中的数据通过sram写入 板上内嵌的bram缓冲区中，最后通过 VGA显示图片。虽然实现了电子相册基本功能，但是受板上 资源的限制，并不能使用原图的分辨率，使得其效果差强人意，并不能很好的展现原图的效果。