基本信息
- 项目名称：
- 基于FPGA的多媒体娱乐平台的开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 基于FPGA的音乐多媒体播放平台设计的电子琴，该多媒体平台是以FPGA芯片为核心，采用DE1开发平台，设计的一款大众化电子娱乐产品。本作品实用性强、安全性高、具有升级灵活等特点，预计有很大的开发利用空间。
- 详细介绍：
- 基于FPGA的音乐多媒体播放平台设计的电子琴，该多媒体平台是以FPGA芯片为核心，采用DE1开发平台，设计的一款大众化电子娱乐产品。本作品实用性强、安全性高、具有升级灵活等特点，预计有很大的开发利用空间。 整个系统采用FPGA可编程逻辑器件，利用先进的SOPC理念，在FPGA开发板上实现了SD卡音乐播放、键盘电子琴这两个功能。 系统围绕FPGA开发板进行开发，利用Altera器件设计SOPC系统，使系统成本更低，使用和配置更加方便，也突破了传统的设计方法。将微处理器，DSP模块整合到一片FPGA中去，使得整个系统更加稳定，并且缩短了开发周期。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- Altera公司提出的片上可编程系统（SOPC）技术，提供了一种基于FPGA的SOC解决方案，是一种全新的嵌入式系统设计技术。本设计就是采用SOPC技术，以及NIOS II软核技术，在ALTER的FPGA开发板上设计出符合自己要求的嵌入式系统。 本设计采用DE1多媒体开发平台，充分利用了NiosII软核的特性，结合自定义用户指令、自定义用户外设。软件设计架构打破了嵌入式系统常规的面向过程的开发，而使用 C++语言完全使用面向对象的设计思想和程序开发。本作品充分利用了DE1开发板上的硬件资源，其中音频编解码器 (Audio CODEC)是系统的核心，它是由Wolfson公司的低功耗立体声24位音频编解码芯片WM8731来完成的。具有24 位元CD品质立体音输入(Line In)、输出 (Line Out)及麦克风输入 (MIC In)。利用这些硬件资源，设计实现了一个基于FPGA的音乐多媒体平台。 该多媒体娱乐平台要实现以下的功能： 1、乐曲的演奏和动态显示； 2、电子琴； 3、数字钟。
科学性、先进性
- 利用Altera公司的FPGA器件设计SOPC系统，可以降低系统的成本，使用和配置更加方便，打破了传统的MCU+DSP芯片的数字信号处理系统的设计方法，将微处理器、DSP模块整合到一片FPGA芯片中去，使得整个系统更加稳定。 Altera公司向开发者提供了丰富的软件开发资源。Quartus II中的SOPC Builder工具使我们可以方便的定制Nios II处理器、外设、存储器和I/O口等，用于构建SOPC系统。Matlab Simulink和DSP Builder可以帮助我们更加有效地进行数字信号处理部分的开发。Nios II IDE集成开发环境用于Nios II软核软件的开发。
获奖情况及鉴定结果
- 于2010年11月26日通过第六届兰州工专“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛评审，推荐参加省级竞赛。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 尚未转让
作品可展示的形式
- 实物、产品、现场演示、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 电子消费产品在现在这个社会中是随处可见的，它的更新速度会很快，且技术含量也日趋完善，由于传统的开发模式有许多的弊端，开发周期长且不容易更新升级系统的稳定性还不好。本文采用FPGA开发了一款功能多样化的电子娱乐消费产品。开发过程中SOPC技术的使用使得开发周期大大缩短。SOPCBuilder软件的使用为我们搭建了一个稳定的系统。且采用了软硬件结合的开发方式使得系统具有更好实用性。 本项目研究的是一款基于FPGA的音乐多媒体播放平台。系统围绕FPGA开发板进行开发，利用Altera器件设计SOPC系统，使系统成本更低，使用和配置更加方便，也突破了传统的MCU+DSP芯片的数字信号处理系统的设计方法，将微处理器、DSP模块整合到一片FPGA中去，使得整个系统更加稳定，并且缩短了开发周期。本作品具有实用性强，安全性高，升级灵活等特点，且具有很大的开发空间，是一款大众化电子娱乐产品。
同类课题研究水平概述
- 当前国内外同类课题研究都是基于MCU，而本系统采用FPGA实现的是硬逻辑。工程师用硬件描述语言（Verilog/VHDL）描述需实现的逻辑，然后通过专门的工具综合后生成目标文件。把目标文件下载进FPGA后，FPGA内部便形成了实现预定功能的硬件电路，这些电路是由基本的门电路和触发器构成。不过现在FPGA通过IP核的方式也可实现类似MCU的软逻辑。 相对MCU，FPGA的优势主要有：速度快，应用灵活等。
