FPGA电子相册

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 2 学期课程编号课程名称主讲教师评分学 号姓名专业年级教师评语：题目：基于FPGA的电子相册一、 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VGA显示，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

2、VGA显示图片。 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VGA不是通过fifo读取sram的数据，而是根据

3、不同的选择，把sram中不同的照片写入板子内嵌的bram缓冲区中，这样的好处是减去不断写入的麻烦，但是有一个致命的影响，那就是板子内嵌的bram容量有限，最多只能存放接近70000个字节而已，这样也导致了每张图片的大小不能太大，只能是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中的数据时，图像显示不稳定，而

4、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：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

5、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：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，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

6、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 Schematic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