數碼相框作為一種數碼消費品和裝飾品的結合物，在市場上受到越來越多的關注。目前的數碼相框方案多采用MCU為核心的架構，相框功能固定，不便于產品升級。針對以上問題，本文設計了基于Nios II的多功能數碼相框，該相冊主要包含以下功能：支持包括BMP、JPEG在內的多種常見文件格式的圖像顯示；圖像旋轉、縮放、瀏覽切換等特效；支持圖片瀏覽時背景音樂播放；可通過帶FAT文件系統的SD卡進行圖像數據更新，同時還具有時間顯示等擴展功能。系統中將需要耗費大量時間的復雜操作（如圖像解碼、圖像的各種特效功能以及SD卡控制）用掛載在Avalon總線上的自定義模塊實現。縮短了處理時間，提高了系統響應速度。系統采用基于Nios II處理器的SoPC技術，使得該數碼相框具有靈活性高、可重配置、便于升級等優點。

　　1 總體設計

　　本系統采用經濟型的Cyclone II FPGA芯片作為核心，基于Nios II軟核處理器，采用軟硬件結合的方式設計實現。系統的硬件總體框圖如圖1所示。

　　SD卡作為文件存儲介質，用于存放音頻與圖像文件，編寫SD卡控制器對SD卡進行讀寫控制；采用LCM顯示屏作為數碼相框的顯示界面，SRAM作為LCM的顯示緩存，存儲圖像數據供LCM刷新，并由LCM_SRAM IP核控制圖像的顯示；SDRAM為Nios II軟核程序運行空間；EPCS對FPGA進行配置；Flash用來存儲軟件代碼和數據。

　　2 功能模塊設計

　　根據數碼相框所要實現的功能，設計了如下模塊：

　　2.1 LCM_SRAM IP核設計

　　該模塊主要功能是圖像數據存儲、LCM參數配置以及圖像的縮放、旋轉、切換效果控制等。以硬件方式實現圖像切換效果，提高實時性的同時降低對CPU的依賴。

　　2.1.1 切換特效實現

　　設計中通過控制LCM讀取SRAM的地址實現不同的圖像切換效果，如上方切入、下方切入、百葉窗、菱形等八種方式循環出現。切換時，LCM上同時存在新舊兩幅圖像的數據，因此，緩存中需要存儲這兩幅圖像的數據。以百葉窗效果為例，每行以16個像素作為間隔，將LCM的每一行分割成20個條形區域。如圖2所示，第i行被分割后，第一個區域的像素點為n1~n16，最后一個區域為m1~m16.每個條形區域中，新圖像的數據逐漸向右覆蓋舊圖像數據，從而形成百葉窗效果。具體實現過程為：在第一次刷新時，每行的各個條形區域的第一個像素點（n1，…，m1）讀取新圖像的數據，各區域其他像素點（n2~n16，…，m2~m16）仍然讀取舊圖像的數據；第二次刷新時，每行各個條形區域的前兩個像素點（n1、n2，…，m1、m2）讀取新圖像數據，其他像素點（n3~n16，…，m3~m16）仍讀取舊圖像的數據。屏幕刷新16次則可實現百葉窗切換效果。圖2中每個圓點代表顯示屏的一個像素點。