基于SOPC技術(shù)的多功能車載終端設(shè)計

　　在本終端系統(tǒng)設(shè)計中， 采用了模塊化的設(shè)計理念， 通過對車載終端功能的分析， 確定了該系統(tǒng)所需的關(guān)鍵功能模塊， 并對功能模塊與EP1S10之間的接口進行了規(guī)范。系統(tǒng)框圖中， CDMA 無線通信模塊、GPS定位模塊通過串口和EP1S10相連接;WTS701文本合成模塊通過SPI- master 總線和EP1S10相連接; FRAM信息存儲模塊通過I2C 總線和EP1S10相連接， 這些接口在SOPC Bu ilder的通信工具目錄下以免費IP核的形式提供。另外， 人機接口模塊涉及顯示和鍵盤， 需要通過I /O 定義時序控制總線來處理; 視頻圖像采集模塊需要更復(fù)雜的邏輯控制接口來實現(xiàn)， 下面對該模塊設(shè)計進行介紹。

　　視頻圖像采集模塊由SAA7111 和ZR36060組成， StratixTMFPGA通過相應(yīng)的接口來控制SAA7111的工作狀態(tài)， 并獲取經(jīng)過ZR36060壓縮后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。SAA7111是功能強大的可編程視頻輸入處理芯片， 它可將攝像機輸出的PAL、NTSC 等不同制式的模擬復(fù)合全電視信號解碼成亮度、色度信號。

　　輸出的數(shù)字視頻信號格式有411YUV ( 16)、422YUV( 12位)、422YUV或CCIR- 656( 8位)、565RGB( 16位)、888RGB( 24位)等可供選擇。此外還提供了象素、時鐘信號、行場等多種同步信號。其所有的可編程功能是通過I2C 總線對內(nèi)部的32個寄存器相應(yīng)的控制位置相應(yīng)的數(shù)值來完成的， 而StratixTM FPGA的I2C 接口可以很方便地對其進行編程和控制。

　　ZR36060主要完成對數(shù)字視頻圖像的壓縮， 輸出標準JPEG格式的文件。壓縮數(shù)據(jù)可以主方式從壓縮數(shù)據(jù)端口或以從方式從控制端口輸出， 兩種方式都有握手功能以便進行數(shù)據(jù)流控制， 它可以和SAA7113實現(xiàn)無縫結(jié)合。StratixTM FPGA 與視頻圖像采集模塊之間的接口如圖2所示。

圖2 StratixTM FPGA 與視頻圖像采集模塊之間的接口。

　　視頻圖像壓縮模塊ZR36060工作于16b it代碼寬度的從模式， Stra tixTM FPGA 通過使用不同的片選線和啟動轉(zhuǎn)換線， 可以控制四路視頻圖像壓縮模塊的工作。兩路I2C總線和SAA7113的IICSA管角配合， 可以設(shè)置四路圖像采集模塊的工作狀態(tài)。通過S trat ixTM FPGA 要實現(xiàn)對圖像采集和壓縮模塊的正常操作， 就是要根據(jù)ZR36060的接口時序圖， 應(yīng)用SOPC Bu ilder設(shè)計合理的接口控制邏輯， ZR36060的接口時序如圖3所示。

　　在SOPC 開發(fā)工具中， 調(diào)用并行輸入輸出模塊( PIO )， 就可以構(gòu)造操作該圖像壓縮模塊的邏輯接口， N ios嵌入式軟核利用該邏輯接口， 就可以將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)保存在SDRAM 中， 同時可以實現(xiàn)對SAA7113和ZR36060模塊工作狀態(tài)的正確設(shè)置。

圖3 ZR36060被動模式的接口時序

　　4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

　　完成系統(tǒng)設(shè)計后， 可以使用SOPC Bu ilder的System Generation頁或使用命令行生成系統(tǒng)。SOPCBuilder軟件自動生成所有必要邏輯， 用以將處理器、外圍設(shè)備、內(nèi)存、總線、仲裁器、IP內(nèi)核及到達系統(tǒng)外邏輯和存儲器的接口集成在一起， 并建立將組件捆綁在一起的HDL源代碼。