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1. 系统概述
本设计采用NIOS2 32位处理器，通过SPI接口将SD/TF卡中的BMP图片数据读取到内存中，SD/TF卡的文件系统为FAT32，NIOS2软件实现BMP解码后，启动framereader和Clocked Video Output模块，最终在VGA显示器上显示BMP图像，系统框图如下：
2. BMP格式
BMP(Bitmap)是Windows操作系统中的标准图像文件格式，采用位映射存储格式，没有采用任何压缩技术。图像深度可为1、4、8和24bit，图像的扫描方式是按照从左到右、从下到上的顺序。
BMP图像文件由四部分组成：
位图头文件数据结构
位图信息数据结构
调色板(可选)
位图数据
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 | //位图文件头 typedef struct tagBITMAPFILEHEADER { WORD bfType; //位图文件的类型，必须为BM-0x424d(1-2字节） DWORD bfSize; //位图文件的大小，以字节为单位（3-6字节，低位在前） WORD bfReserved1; //位图文件保留字，必须为0(7-8字节） WORD bfReserved2; //位图文件保留字，必须为0(9-10字节） DWORD bfOffBits; //位图数据的起始位置，以相对于位图（11-14字节，低位在前） //文件头的偏移量表示，以字节为单位 }BITMAPFILEHEADER; //位图信息头 typedef struct tagBITMAPINFOHEADER{ DWORD biSize; //本结构所占用字节数（15-18字节） LONG biWidth; //位图的宽度，以像素为单位（19-22字节） LONG biHeight; //位图的高度，以像素为单位（23-26字节） WORD biPlanes; //目标设备的级别，必须为1(27-28字节） WORD biBitCount; //每个像素所需的位数，必须是1（双色），（29-30字节） //4(16色），8(256色）16(高彩色)或24（真彩色）之一 DWORD biCompression; //位图压缩类型，必须是0（不压缩），（31-34字节） //1(BI_RLE8压缩类型）或2(BI_RLE4压缩类型）之一 DWORD biSizeImage; //位图的大小(其中包含了为了补齐行数是4的倍数而添加的空字节)，以字节为单位（35-38字节） LONG biXPelsPerMeter; //位图水平分辨率，每米像素数（39-42字节） LONG biYPelsPerMeter; //位图垂直分辨率，每米像素数（43-46字节) DWORD biClrUsed; //位图实际使用的颜色表中的颜色数（47-50字节） DWORD biClrImportant; //位图显示过程中重要的颜色数（51-54字节） }BITMAPINFOHEADER; |
3. 搭建Qsys
在博文的基础上，在Qsys平台上添加framereader和Clocked Video Output组件，设置分辨率为640*480，VGA相关内容可以参考博文。
搭好的Qsys平台如下图：
4. NIOS2软件设计
往SD卡中保存一幅分辨率为640*480的24位BMP格式图片，图片名为：friend.bmp,电脑中打卡如下图：
在博文的软件基础上，编写软件代码。
由于图像是24位图，没有调色板信息，所以软件只要按照BMP格式偏移54个字节后，读取的便是第一个图像字节数据。VGA显示部分，要对framereader组件初始化，然后存放在数组中的图像数据便会不停地被读取到Clocked Video Output模块，最后数据会被送到VGA编码芯片显示。软件代码设计如下：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 | //filename: main.c //author: shugen.yin //date: 2016.12.29 //function: BMP decode and VGA show #include <stdio.h> #include <system.h> #include <string.h> #include <io.h> #include "unistd.h" #include "sd_spi.h" #include "ff.h" #include "altera_avalon_pio_regs.h" #define FRAME_ADDR (framebuf0 + 0x00000000) #define FRAME_WIDTH 640 #define FRAME_HEIGHT 480 #define FRAME_SIZE (FRAME_WIDTH*FRAME_HEIGHT) unsigned int framebuf0[FRAME_SIZE]; void FrameRd_init(){ IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 3, 0); // Frame Select IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 4, framebuf0); // Frame 0 Base Address IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 5, FRAME_SIZE/8); // Frame 0 Words => 640*480 IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 6, FRAME_SIZE); // Frame 0 Single Cycle Color Patterns IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 7, 0); // Frame 0 Reserved Bit IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 8, FRAME_WIDTH); // Frame 0 Width IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 9, FRAME_HEIGHT); // Frame 0 Height IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 10, 3); // Frame 0 Interlaced => 3 = 0011 bedeutet progressive output IOWR(ALT_VIP_VFR_0_BASE, 0, 1); // start Frame Reader } void frame_init(){ BYTE pic_buf[FRAME_SIZE*3+54]; UINT i; UINT j=0; f_mount(&fs, "" ,0); res=f_open(&fdst, "0:/friend.bmp" , FA_READ); if (res==FR_OK) { res = f_read(&fdst,pic_buf,FRAME_SIZE*3+54,&br); f_close(&fdst); } printf ( "file read success!\n" ); for (i=54;i<FRAME_SIZE*3+54;i=i+3) { j++; framebuf0[FRAME_SIZE-j] = pic_buf[i]+(pic_buf[i+1])*256+(pic_buf[i+2])*65536; } printf ( "image processed done!\n" ); } int main ( void ) { frame_init(); FrameRd_init(); while (1); return 0; } |
5. 编译运行
编译成功后，以Hardware方式运行，终端打印：file read success! image processed done!
6. 最终结果
图片正常显示，和电脑上打开的friend.bmp一致。
本文转自 shugenyin 51CTO博客，原文链接:http://blog.51cto.com/shugenyin/1887551
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