基本信息
- 项目名称：
- 基于SOPC的娱乐系统
- 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B类
- 简介：
- 本项目设计了一款基于SOPC的娱乐系统。该平台以EP2C35F系列的FPGA芯片为核心，采用先进的SOPC设计理念，充分利用FPGA丰富的逻辑器件资源和NiosII 软核灵活、可重构的设计特性，结合自定义用户指令、自定义外设及软件设计架构，使用面向对象的设计思想和开发方法，实现了SD卡音乐播放、卡拉OK、图片浏览和电子钟等四个功能，系统具有较高的集成度和良好的稳定性。
- 详细介绍：
- 音乐播放和卡拉ＯＫ功能都是由DE2开发板的音频输入/输出实现。开发板的音频输入/输出由Wolfson公司的低功耗立体声24位音频编/解码芯片WM8731完成。WM8731包含了线路输入、麦克风输入及耳机（音响）输出。两路线路左、右声道能以1.5dB的步距在+12～-34.5dB范围内进行对音量调节，完成A/D转换后，还可以进行数字滤波，有效滤除输入信号中的直流成分。一路麦克风输入可以在-6～34dB范围内进行音量调节。这三路输入都有单独的静音功能。D/A转换器输入、线路输入旁路及麦克风输入经过侧音电路后可相加作为输出以驱动耳机（RHPOUT和LHPOUT），开发板上的LINE OUT可以直接驱动耳机。LINE IN经过隔直电容输入，而MIC IN则直接输入。充分利用了24位立体声音频编/解码芯片WM8731高性能、低功耗的优点，可听到音质较好的音乐。图片浏览是用FPGA纯硬件实现的，电子钟由硬件实现计数，软件实现时间的LCD显示。
作品图片
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
- 消费电子是嵌入式系统重要的应用领域之一。随着电子信息技术的发展，人们生活质量不断提高，娱乐电子产品正逐渐走进百姓生活，娱乐电子产品的市场前景十分广阔。 本设计就是基于SOPC技术设计的一款功能全面的消费类电子产品——娱乐系统。多媒体技术作为当今信息技术领域发展最快的、最活跃的技术之一，其发展的方向也是极其的多样化，所以在人们日常生活中，几乎随处可见其身影。本设计是在FPGA开发板上构建了一个功能全面的娱乐系统，该平台集SD卡音乐播放、卡拉OK、图片浏览和电子钟等功能于一身。
科学性、先进性
- 本设计是采用SOPC技术，通过软硬件协同设计，在这里，不仅软件是可编程的，同时，硬件也是可配置的，这样就可以量体裁衣，设计出符合自己要求的嵌入式系统。此外，本作品还利用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。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年全国“博创杯“全国大学生嵌入式设计大赛、2010年全国“挑战杯”初赛等。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 如果我的作品可以被评委和厂商认可，我愿意提供全部技术，采取双方合作的方法，进行新的产品的研究。
作品可展示的形式
- 实物展示和文献资料展示均可。
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
- 由于本作品可以依据不同的需求，选取不同的功能，并利用Nios II处理器占用FPGA资源少和可裁剪性等特点，完全做到了系统体系的精简化和作品的低成本。使其在目前的多媒体娱乐市场上具有很高的竞争力。本作品基于FPGA的SOC技术提高了系统的稳定性，使用Nios II提供的多种硬件加速方式，如自定义用户指令，自定义用户外设等大大提高了运算速度，使算法和控制的实时性得到了有效的保证优化完善作品，再加上它开发周期短，性价比高，系统运行稳定，可扩展性强，易于维护，使作品可以被推广应用于消费电子、娱乐电子、车载电子、智能家居等，所以，其市场前景十分广泛。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外娱乐电子正成为豪华汽车之间差异化的主要方面，因而推动了其性能和功能的快速发展。如何折衷考虑性能、成本和灵活性要求是设计工程师面临的挑战。高端应用包括卫星收音机、后座娱乐、导航、各种类型的音频回放、语音合成和识别，以及其它新的应用。传统的汽车电子为具有较长产品寿命、更宽温度范围和低成本要求的全面标准化推动，车载娱乐系统基本上也要满足这些要求。设计工程师不但需要设计长寿命的系统，并且要能适应系统功能的快速发展。现在设计的车载娱乐系统的基本架构能够支持平板显示器，通过图形化的人机界面可以显示动态地图和汽车信息。这些架构周边有高度标准化的微控制器、各种标准接口以及支持低端图形处理的简单硬件加速器。这种架构能够以非常低的成本满足汽车市场的中等级娱乐系统要求，也能扩展到高端应用以适合顶级豪华汽车市场要求，视频图像处理和通信是典型的顶级应用例子。支持这些应用的各种标准包括视频的MPEG2、MPEG4和H.264，以及通信的GSM/EDGE、WCDMA、1XEVDO、卫星收音机、卫星电视、数字视频广播和WiFi，这些标准都依赖于不断发展的多种信号处理算法，这些算法需要特别高的可编程处理性能。HSPACE=12 ALT="图1：在Delphi汽车娱乐系统架构中Amanda芯片应用。"> 目前有三种半导体技术可用于实现这些高度复杂的算法，这三种技术分别是可编程数字信号处理器(DSP)、ASSP和现场可编程门阵列(FPGA)。DSP是一种高性能可编程处理器，专门设计用于信号处理，DSP处理器灵活性高、功耗低、性价比也较高，但没有硬件加速功能，不能提供当今高级图像处理和无线通信算法所需的计算能力；通常内含DSP处理器的ASSP能够为简单视频或通信标准提供优化解决方案，但不能被编程以适应不同的标准；而FPGA不仅具有很高的处理性能，而且可编程，因此可以满足多种应用和标准要求。与其它二种技术不同，FPGA的灵活性和性能可以满足所有潜在算法的要求。
