題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于FPGA的多媒體娛樂(lè)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 基于FPGA的音樂(lè)多媒體播放平臺(tái)設(shè)計(jì)的電子琴，該多媒體平臺(tái)是以FPGA芯片為核心，采用DE1開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)的一款大眾化電子娛樂(lè)產(chǎn)品。本作品實(shí)用性強(qiáng)、安全性高、具有升級(jí)靈活等特點(diǎn)，預(yù)計(jì)有很大的開(kāi)發(fā)利用空間。
- 詳細(xì)介紹：
- 基于FPGA的音樂(lè)多媒體播放平臺(tái)設(shè)計(jì)的電子琴，該多媒體平臺(tái)是以FPGA芯片為核心，采用DE1開(kāi)發(fā)平臺(tái)，設(shè)計(jì)的一款大眾化電子娛樂(lè)產(chǎn)品。本作品實(shí)用性強(qiáng)、安全性高、具有升級(jí)靈活等特點(diǎn)，預(yù)計(jì)有很大的開(kāi)發(fā)利用空間。 整個(gè)系統(tǒng)采用FPGA可編程邏輯器件，利用先進(jìn)的SOPC理念，在FPGA開(kāi)發(fā)板上實(shí)現(xiàn)了SD卡音樂(lè)播放、鍵盤電子琴這兩個(gè)功能。 系統(tǒng)圍繞FPGA開(kāi)發(fā)板進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用Altera器件設(shè)計(jì)SOPC系統(tǒng)，使系統(tǒng)成本更低，使用和配置更加方便，也突破了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。將微處理器，DSP模塊整合到一片F(xiàn)PGA中去，使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并且縮短了開(kāi)發(fā)周期。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- Altera公司提出的片上可編程系統(tǒng)（SOPC）技術(shù)，提供了一種基于FPGA的SOC解決方案，是一種全新的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)。本設(shè)計(jì)就是采用SOPC技術(shù)，以及NIOS II軟核技術(shù)，在ALTER的FPGA開(kāi)發(fā)板上設(shè)計(jì)出符合自己要求的嵌入式系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)采用DE1多媒體開(kāi)發(fā)平臺(tái)，充分利用了NiosII軟核的特性，結(jié)合自定義用戶指令、自定義用戶外設(shè)。軟件設(shè)計(jì)架構(gòu)打破了嵌入式系統(tǒng)常規(guī)的面向過(guò)程的開(kāi)發(fā)，而使用 C++語(yǔ)言完全使用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想和程序開(kāi)發(fā)。本作品充分利用了DE1開(kāi)發(fā)板上的硬件資源，其中音頻編解碼器 (Audio CODEC)是系統(tǒng)的核心，它是由Wolfson公司的低功耗立體聲24位音頻編解碼芯片WM8731來(lái)完成的。具有24 位元CD品質(zhì)立體音輸入(Line In)、輸出 (Line Out)及麥克風(fēng)輸入 (MIC In)。利用這些硬件資源，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的音樂(lè)多媒體平臺(tái)。 該多媒體娛樂(lè)平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)以下的功能： 1、樂(lè)曲的演奏和動(dòng)態(tài)顯示； 2、電子琴； 3、數(shù)字鐘。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 利用Altera公司的FPGA器件設(shè)計(jì)SOPC系統(tǒng)，可以降低系統(tǒng)的成本，使用和配置更加方便，打破了傳統(tǒng)的MCU+DSP芯片的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將微處理器、DSP模塊整合到一片F(xiàn)PGA芯片中去，使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 Altera公司向開(kāi)發(fā)者提供了豐富的軟件開(kāi)發(fā)資源。Quartus II中的SOPC Builder工具使我們可以方便的定制Nios II處理器、外設(shè)、存儲(chǔ)器和I/O口等，用于構(gòu)建SOPC系統(tǒng)。Matlab Simulink和DSP Builder可以幫助我們更加有效地進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理部分的開(kāi)發(fā)。Nios II IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境用于Nios II軟核軟件的開(kāi)發(fā)。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 于2010年11月26日通過(guò)第六屆蘭州工?！疤魬?zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽評(píng)審，推薦參加省級(jí)競(jìng)賽。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 尚未轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示、樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 電子消費(fèi)產(chǎn)品在現(xiàn)在這個(gè)社會(huì)中是隨處可見(jiàn)的，它的更新速度會(huì)很快，且技術(shù)含量也日趨完善，由于傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)模式有許多的弊端，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)且不容易更新升級(jí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性還不好。本文采用FPGA開(kāi)發(fā)了一款功能多樣化的電子娛樂(lè)消費(fèi)產(chǎn)品。開(kāi)發(fā)過(guò)程中SOPC技術(shù)的使用使得開(kāi)發(fā)周期大大縮短。SOPCBuilder軟件的使用為我們搭建了一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)。且采用了軟硬件結(jié)合的開(kāi)發(fā)方式使得系統(tǒng)具有更好實(shí)用性。 本項(xiàng)目研究的是一款基于FPGA的音樂(lè)多媒體播放平臺(tái)。系統(tǒng)圍繞FPGA開(kāi)發(fā)板進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用Altera器件設(shè)計(jì)SOPC系統(tǒng)，使系統(tǒng)成本更低，使用和配置更加方便，也突破了傳統(tǒng)的MCU+DSP芯片的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，將微處理器、DSP模塊整合到一片F(xiàn)PGA中去，使得整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并且縮短了開(kāi)發(fā)周期。本作品具有實(shí)用性強(qiáng)，安全性高，升級(jí)靈活等特點(diǎn)，且具有很大的開(kāi)發(fā)空間，是一款大眾化電子娛樂(lè)產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外同類課題研究都是基于MCU，而本系統(tǒng)采用FPGA實(shí)現(xiàn)的是硬邏輯。工程師用硬件描述語(yǔ)言（Verilog/VHDL）描述需實(shí)現(xiàn)的邏輯，然后通過(guò)專門的工具綜合后生成目標(biāo)文件。把目標(biāo)文件下載進(jìn)FPGA后，F(xiàn)PGA內(nèi)部便形成了實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的硬件電路，這些電路是由基本的門電路和觸發(fā)器構(gòu)成。不過(guò)現(xiàn)在FPGA通過(guò)IP核的方式也可實(shí)現(xiàn)類似MCU的軟邏輯。 相對(duì)MCU，F(xiàn)PGA的優(yōu)勢(shì)主要有：速度快，應(yīng)用靈活等。
