电子相框的设计论文

电子相框系统的设计与实现

姓名：吕涛

专业：电路与系统

学号：s2*******

摘要

电子相框是一种以数码照片的保存、回放和浏览为核心功能的产品，随着数码相机的普及，开发基于嵌入式系统的电子相框已成为消费类电子产品领域的一个热点，本文设计了一个基于ADSP．BF533的电子相框系统，具有实际应用价值。文中详细介绍了系统的软、硬件设计。它以ADSP—BF533为核心处理器，利用ADl836对PCM音频数据流进行D／A转换，采用SD卡存储图像文件和音频文件，并利用TFT-LCD显示照片。实现了SD卡内FATl6文件的读取、JPEG文件的解码、图像数据的显示以及音频数据的播放。在JPEG解码过程中，利用行．列法将二维8×8矩阵的反离散余弦变换转换成8行8列的一维8点反离散余弦变换，并对一维8点的反离散余弦变换采用快速算法，提高了解码速度。通过从解码的图像质量和速度两个方面进行测试，本文设计完成的电子相框系统，能够达到图像重构的要求和对图像进行实时解压显示的目标，具有成本低，易于升级的特点，有很好的应用前景。

关键词：电子相框 ADSP—BF533 嵌入式 JPEG解码

一、背景知识

数码相机的普及，使得拍摄下来的数码相片呈现出了几何级数的增长，用各种存储器保存照片已成为大家习惯的做法。有资料显示，全世界拍摄的数码照片，只有不到35％的被打印出来，而超过65％的都被保存在硬盘、光盘、存储卡等存储介质当中。

浏览存储器中的照片最常用的方法是通过电脑、电视等产品，它们能够清晰的显示照片，但不方便携带。随着嵌入式技术、液晶显示技术、数字存储技术的发展，出现了一种以数码照片的保存、回放和浏览为核心功能的产品——电子相框(也叫数码相框)，给数码照片提供了一个新的展示平台。

电子相框主要由存储器、液晶显示器、解码器和微控制器组成，它利用解码芯片实现对图像的解码，并在液晶屏上显示图像。

本文设计实现了一个基于嵌入式处理器ADSP—BF533的电子相框系统，其结构框图如图1.1所示。

系统以ADSP．BF533为核心处理器，利用ADl836对PCM音频数据流进行D／A 转换，采用SD卡存储图像文件和音频文件，并利用TFT-LCD显示照片。实现了SD卡内FATl6文件的读取、JPEG文件的解码、图像数据的显示以及音频数据的播放。

本文设计的电子相框以ADI公司的ADSP-BF533为核心处理器，此方案的优势在于：

(1)成本低，系统结构简单，设计方便。ADSP-BF533采用由ADI和Intel联合开发的微信号架构MSA(Micoro Signal Architecture)，既具备图像和视频的解码、处理能力，又具有丰富的接口资源，以单处理器的成本具备有MCU+DSP多处理器架构的系统能力，可以方便进行电子相框系统的设计。

(2)易于升级。通过软件实现算法，系统具有较高的灵活性和适应性。

二、电子相框系统设计基础

1.数字图像基础

(1)图像数字化

我们日常生活中见到的图像一般是连续形式的模拟图像，它必须通过图像数字化设备，如数字相机、扫描仪、数字化仪等转换为数字图像，才能被计算机处理。图像的数字化包括采样和量化两个过程。

图像在空间上的离散化称为采样。也就是用空间上部分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点或者像素。在进行采样时，采样点间隔的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。采样间隔的大小选取要依据原图像中包含的细微浓淡变化来决定。一般，图像中细节越多，采样间隔应越小。

模拟图像经过采样后，被分割成空间上离散的像素，但其灰度是连续的，还不能用计算机进行处理。将像素灰度转换成离散的整数值的过程叫量化，一幅数字图像中不同灰度值的个数称为灰度级数。用G表示，G=2的g次方，g是表示图像像素灰度值所需的比特位数。一般用一个字节8bit来表示，对应灰度值的范围为0～255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色从黑到白。

(2)颜色模型

根据人眼的结构，所有颜色都可看作是由三种基本颜色——红(R)、绿(G)和蓝(B)按照不同的比例组合而成的。

为了科学地定量描述和使用颜色，人们提出了各种颜色模型。目前常用的颜色模型按用途可分为两类，一类面向诸如彩色显示器或打印机之类的硬件设备。另一类面向以彩色处理为目的的应用，如动画中的彩色图形。面向硬件设备的最常用彩色模型是RGB模型。这个模型基于笛卡尔坐标系统，3个轴分别为R，G，B。

(3)图像压缩

根据RGB颜色模型，在真彩色图像中，每一个像素用3个字节表示，每个字节对应红、绿、蓝中的一种颜色。这样一副图像的数据量是很大的。以640×480个象素的图像为例，它需要用640x480x3个字节。如此庞大的数据量给图像的存储、显示都带来了极大的不便。然而，人们经过研究发现，图像的数据量虽然庞大，但是数据之间有很大的相关性，可以对图像数据进行压缩去除数据间的冗余，这样就可以使海量的图像数据得到精简。因此，人们在对图像存储和传输前进行压缩处理，而在接收和显示端对压缩后的图像数据进行解压缩处理以还原和显示图像。

JPEG是由国际标准化组织(ISO)和国际电信电报咨询委员会(CCITT)联合制定的第一个关于灰度和彩色连续静态图像压缩的国际标准。在常用的模式中，JPEG采用有损压缩方式去除冗余的图像色彩数据，在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富、生动的图像。JPEG标准中定义了三种编码系统：

1.基于DCT的基本顺序系统；

2.基于DCT的扩展系统；

3.无失真系统。

在JPEG的三种编码系统中，基于DCT变换的基本系统是JPEG最基本、最常用的压缩系统，符合JPEG标准的软硬件编码、解码器都必须支持此系统，下面所讨论的压缩编码过程就是基于DCT的基本顺序系统。

图2.1 JPEG编码原理

JPEG基本系统的压缩编码过程的示意图如图2.1所示，主要由预处理、DCT 变换(离散余弦变换)、量化处理3个过程组成，下面分别加以介绍。

1.预处理。JPEG压缩编码时，一般要先经过预处理，即先将原始的二维图像数据分成一个个8×8的数据块，再将各数据块由原来的RGB颜色模型转换为YCbCr颜色模型。YCbCr模型将图像的亮度信号和色度信号进行了分离，因为人眼对图片亮度Y的变化远比对色度Cb、Cr的变化敏感，因此编码时，可以对图像的各个分量分开进行采样。例如采用4：1：1的采样比例，表示采样后Cb和Cr分量的水平和垂直分辨率都只有Y分量的一半，这样整个图像数据量就大大减少了，而图像的质量不会产生明显的下降。

2.离散余弦变换(DCT)。图像数据中相邻的采样点具有很强的相关性，而且图像的能量平均分布在一幅图像中，所以很难直接对图像数据进行压缩。离散余弦变换是将图像数据从空间域变换到频率域。图像数据经过DCT变换后得到二维DCT 系数，每个8×8小方块里面系数的位置愈靠近左上角，它代表的频率愈低，愈靠近右下角，代表的频率愈高。一般而言，大部份的图像能量会集中在低频部份，也就是转换之后的系数在低频部分的值较大，在高频部分的值较小。

3.量化。为了达到压缩数据的目的，对DCT系数需作量化处理。JPEG标准中采用线性均匀量化器，量化过程为：对64个DCT系数除以量化步长并四舍五入取整。JPEG标准推荐了两个量化表，一个为亮度量化表，一个为色度量化表，表的尺寸为8×8，与64个变换系数一一对应，表中的每一个元素规定了对应位置变换系数的量化步长。用户也可以根据压缩的需要自定义量化表。

量化表是控制JPEG压缩比的关键，经过量化处理后，会使得二维DCT系数的高频部分产生许多的零值。但事实上人眼对高频远没有低频敏感，所以处理后的视觉损失很小。

(4)图像文件格式

数字图像有多种存储格式，要对图像进行显示，必须了解图像文件的格式，即图像文件的数据构成。每一种图像文件均有一个文件头，在文件头之后才是图

像数据。这里仅介绍BMP和JPEG两种文件格式。

1.BMP文件格式

BMP文件由4部分组成，分别为：位图文件头、文件信息头、调色板和位图数据。

位图文件头长度为14个字节，依照存储顺序用以下结构体描述：

Typedef struct_bmpfilhead

{Char fType[2]；文件类型，其值为BM

Unsigned char fsize[4]；文件大小

Unsigned char freservedl[2]；保留，其值为0

Unsigned char freserved2[2]；保留，其值为0

Unsigned char foftbits[4]；位图数据对于文件头的偏移量

}bmpfilhead；

位图信息头长度为40个字节，也是一个结构体，描述如下：

Typedef struct_bmpinhead

{Unsigned char Size[4]；∥文件信息头的长度，其值为40

Unsigned char Width[4]；∥位图的宽度，以像素为单位

Unsigned char Height[4]；∥位图的高度，以像素为单位

Unsigned char Planes[2]；∥目标设备的平面数，其值为1

Unsigned char BitCount[2]；∥每个像素所占的位数

Unsigned char Compression[4]；∥数据压缩方式，没有压缩，其值为0 Unsigned char Sizelmage[4]；∥位图数据占用的空间大小

Unsigned char XpelPerMeter[4]；∥目标设备的水平分辨率，通常设为0 Unsigned char YpelPerMeter[4]；∥目标设备的垂直分辨率，通常设为0 Unsigned char ClrUsed[4]；∥指示图像实际用到的颜色数

Unsigned char Clrlmpportant[4]；∥指示图像中重要的颜色数

}bmpinhead；

对于真彩色图像，不需要调色板，文件信息头后面直接是图像数据，即实际的R、G、B值。一般来说，位图文件中象素数据的存放次序是对应着图像的从下到上，从左到右的扫描顺序，也就是说，文件中最先存放的是图像最下面一行的左边第一个象素，最后存放最上面一行的最右边一个象素。

2.JPEG文件格式

JPEG文件大体上可以分成两个部分：文件头和压缩数据。文件头由一个个标记段构成，每个标记段都有一个标记码，标记码由两个字节构成，前一个字节是固定值0xFF，后一个字节则根据不同意义有不同数值，标记码后是该段的长度，以及该段所包含的图像信息。

常用的标记码有：

(1)SOI，0xFFD8，图像开始标记。

(2)DQT，0xFFDB，量化表段标记。段的内容是量化表的信息，JPEG文件里有一个或多个DQT段，表示不同的量化表。

(3)SOF，帧图像开始标记，标记码从0xFFC0到0xFFCF(0xFFCC除外)，表示不同的编码方式，0xFFC0表示基本系统编码方式。段的内容是图像的大小信息，每个像素的位数信息，以及Y、Cb、Cr的采样信息。

(4)DHT段，0xFFC4，Huffman表开始标记。段的内容是Huffman表，与DQT段一样，JPEG文件里有一个或多个DHT段，表示不同的Huffman表。

(5)SOS段，0xFFDA，扫描开始标记。段的内容是关于Y、Cb、Cr每个分量的直流和交流各使用哪个Huffman表来编码的。SOS段后面就是压缩的图像数据流。(6)EOI，0xFFD9，图像结束标记。

2.数字音频基础

(1)音频信号的采样和量化

声音是通过空气传播的一种连续的震动的波，声音的强弱体现在声波压力的大小上，声音的音调的高低体现在声音的频率上。幅度和频率是声音信号的两个基本参数。人耳所能感知的声音信号的范围为20Hz～20KHz，通常将这个频率范围的信号称为音频信号。

音频信号在时域上是连续的，要在计算机上存储这种信号，必须对其进行采样和量化。通过采样，把连续的时间信号转换成离散的时间信号，实现时域的离散化，再通过量化，把采样得到的信号幅值转换成数字的离散的幅度值，这一过程也称为A／D转换。根据奈奎施特采样定理，采样频率至少为信号中所包含的最高频率的2倍，以避免混叠效应。考虑到滤波器的非理想特性，采用提高频率的办法来补偿，也就是把采样频率提高到比奈奎施特频率高就可以了。因此，目前市面上所出售的诸如数字唱片的高保真度音响产品，均采用44．1KHz的采样频率。

在量化过程中，有一定数量的误差或失真引入到样本值中，这种误差称为量化噪声。对同样幅度范围的信号，量化等级决定了量化后信号的质量。量化等级数目越多，即采用二进制数表示幅度的位数越多，量化噪声就越小，反之，量化越粗糙，即采用的的码位越少，则恢复后的音频信号与原始信号之间的误差损失越大。为了保证输入信号的动态范围，而又要使量化噪声小，这就要求增加每个样本的位数。这就是为什么高质量的保真音箱要采用16位二进制来表示。量化噪声还决定了所能达到的最大信噪比(当然，其他因素诸如输入滤波器和模拟处理程也会引入一些附加噪声)。信噪比通常用dB数表示。定义为：

S／N=201g(S／N)

其中S为信号电压值，N为噪声电压值。从上式中可以看出，信噪比dB数与量化比特数成正比。当量化噪声为1比特时，意味着在量化过程中量化精度每增加一位，信噪比将增加大约201g(2)=6dB。

(2)波形音频

波形音频是一种电子数字化声音，是计算机播放音频的一种重要的形式，它存储的是声音的波形信息，特点是：当播放波形音频时，不管播放文件的设备是何种类型，都会得到相似的声音。波形音频文件通常以WAV作为文件扩展名。(3)硬件设计基础

在过去的很长一段时间里，嵌入式系统的任务一直都被划分为DSP和MCU分别单独处理，在不断满足各种丰富的应用需求的过程当中，DSP和MCU单独处理的优化己经尽可能地做到了最高。近几年，各种数字消费电子产品尤其是便携式数字电子产品的功能已由单一路线向多元化发展，例如：手机、MP3等等。这些多元化的数字电子产品既需要DSP对实时任务和大量算法的数字计算处理，同时也需要MCU对操作系统、通信协议、逻辑流程的调度控制等。因此，各大处理器供应商们纷纷将目光转向了DSP与MCU配合的这种混合处理器架构。Blackfin系列处理器是一类专为满足当今嵌入式音频、视频和通信应用的计算要求和功耗约束条件而设计的新型16／32位嵌入式处理器，它基于微信号体系结构，将32位RISC指令集、双16位乘累加(MAC)信号处理功能和通用微控制器具有的易用性结合在了一起，这种组合使得Blackfin处理器能够在信号处理和控制的应用中均能发挥较佳

性能，免除了在许多场合增设单独处理器的需要。在具体应用中，Blackfin处理器既可以单独作为一个控制器使用，也可以单独作为一个DSP使用，或者两种功能都有。这种特有的架构大大简化了硬件和软件设计的复杂度。

a.ADSP—BF533具有以下特点：

1.采用低功耗的设计方法，具有动态功率管理的特点，即通过改变工作电压和频率来降低总功耗。该处理嚣集成了一个片内歼关稳压器．它利用

2.25V～

3.6V 外接电源电压可产生O.7V～1.25V可设置的内核工作电压，同时可以利用内部集成的PLL编程控制系统时钟(SCLK)和内核时钟(CCLK)，与仅改变工作频率相比，既改变电压又改变频率能够使总功耗明显减少，在达到600MHz性能水平时功耗280mW。

2.采用2级分层的存储器结构。Level l(L1)位于芯片内部，处理器对其进行14 基于ADSP。BF533的电子相框系统的设计与实现全速访问，可以配置为SRAM 或者Cache，但容量较小：Level 2(L2)位于芯片外部，容量大，处理器通过外部总线接口单元(EBrLJ)对其进行访问，访问时会有延迟。．

3.具有多个独立的DMA控制器，可以方便完成数据的传输。DMA传输可以发生在存储器空间之间，也可以发生在存储器和任意有DMA能力的外设之间。

4.集成了丰富的片上外设，除了包含UART接口、SPI接口、中断控制器、定时器、通用I／O标志引脚、实时时钟以及看门狗定时器等通用外设外，还包含有用于各种音频、视频的高速串行端口(SPORT)和并行端口(PPI)。这些外设满足了典型系统的各种需求，并且通过它们增强了系统的扩充能力。

b.ADSP-BF533的存储结构

ADSP．BF533利用32位地址总线构成统一的4GB寻址空间。片内存储器，片外存储器，以及存储器映射I／O资源在这个统一的地址空间中独立占据各自的一段，如图2.2所示。

图2.2ADSP—BF533地址映射

1.片内存储器

ADSP．BF533采用改进的哈佛结构，指令与数据分开存放。片内有3块存储区，内核能对其进行全速访阀，分别为：80KB指令存储器，其中16KB可以配置为指令缓存；6aKB数据存储器，其中32KB可以配置为数据缓存；4K．B的便签存储器，只能作为数据SRAM访问，不能配置为cache，可以作为系统堆栈。

2.I／O存储器空间

ADSP-BF533没有定义独立的I/O空间。所有的资源都被映射到统一的32位地址空间。片上I/O设备的控制寄存器被映射到靠近4GB地址空间顶端的存储器映射寄存器(MMR)地址范围内。

c. ADSP-BF533的片上外设

ADSP—BF533内部集成了丰富的片上外设，包括：

◆1个并行外设接口(PPI)，支持ITU-656视频数据格式；

◆2个双通道全双工同步串行接口(SPORT)，支持8个立体声I的平方乘以S通道；

◆1个通用异步串口UART，支持IrDA；

◆1个实时时钟RTC；

◆3个通用定时器；

◆16个可编程通用的I/O口；

◆外部总线接口单元(EBIU)，支持片外同步或者异步存储器。

(4)软件设计基础

1.ADSP—BF533的DMA

ADSP-BF533的DMA传输可以发生在存储器空间之间，也可以发生在存储器和

任一有DMA能力的外设之间。有DMA传输能力的外设包括SPORT口、SPI端口、UART 和PPI端口，每个外设至少有一个专用DMA通道，加上存储器DMA通道，ADSP—BF533内部总共12个DMA通道，分别为：SPORTO接收DMA通道、SPORT0发送DMA通道、SPORTl 接收DMA通道、SPORTl发送DMA通道、UART接收通道、UART发送通道、PPI DMA通道、SPI DMA通道、4个存储器通道(2个读通道和2个写通道)。

DMA通过以下几个寄存器进行设置：

(1)控制寄存器，用于设置DMA传输的方向、数据宽度、中断以及使能控制等内容。

(2)内部循环计数寄存器。

(3)内层循环地址增量寄存器。

(4)外层循环计数寄存器。

(5)外层循环地址增量寄存器。

描述符DMA实际上是将多次DMA传送链接在一起，当一个DMA数据传输完成之后，DMA控制器会自动地取下一个描述符信息，开始新的DMA数据传输，这些DMA 描述符允许不同通道的DMA链接。寄存器型DMA不需要描述符，只要设置相应的寄存器，就可以开始一次DMA传输。

2. ADSP—BF533的中断管理

ADSP—BF533的事件控制器处理5种不同类型的事件：

(1)仿真：仿真事件使处理器进入仿真模式，允许通过JTAG接口命令和控制处理器。

(2)复位：此事件使处理器复位。

(3)不可屏蔽中断(NMI)：NMI事件可以由软件“看门狗"定时器或者处理器的NMI 输入信号产生的。NMI事件经常用作断电指示，有序地进行系统关闭工作。(4)异常：异常是与程序执行同步发生的事件，即指令执行完之前可能会产生异常。例如数据对准违规、未定义指令等情况都将导致异常。

(5)中断：中断是与程序执行异步发生的事件，由定时器、外设、输入引脚等引起，也可以由软件指令触发。

三、电子相框系统的硬件设计

1.系统硬件结构

电子相框系统硬件结构框图如图3．1所示。

图3．1电子相框系统硬件结构框图

系统以ADSP-BF533为核心，其硬件电路的设计除了包含基本的电源电路、时钟复位电路、JTAG接口电路的设计之外，还包含SD卡接口电路，TFT-LCD接口电路以及ADl836接口电路的设计。

2.核心处理器模块

系统选用ADSP—BF533作为核心处理器，这部分电路的设计主要包括以下几个部分：

(1)时钟电路。

ADSP-BF533可以使用外部时钟，也可以使用内部振荡电路。本系统采用的是内部振荡电路外接晶振的方式，晶振连接到CLKIN和XTAL之间，并与两个电容相连，如图3．2所示。

图3.2时钟电路

(2)电源电路。

系统采用2节五号电池串联供电，总的电池电量为4000mAh，标准输出电压为3V。先采用升压式的DC-DC芯片TPS61030将3V升到5V，再使用双端输出电源芯片

TPS73HD301产生3.3V和1.2V的电压，供ADSP-BF533的外设和内核使用。电源转换电路如图3．3所示。

图3.3电源电路

(3)JTAG接口电路。

ADSP—BF533提供了一个IEEE 1149.1 JTAG测试访问端口。本系统采用14针接口

的标准，如图3.4所示。

图3.4 JTAG接口电路

(4)复位电路。

本系统采用专用复位芯片IMP811实现手动复位，如图3.5所示。

图3.5复位电路

3.SD卡接口

SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备。SD卡有两种可选的通讯协议：SD模式和SPI模式。SD模式是SD卡标准的读写方式，采用四条数据线并行传输数据，数据传输速率高，但是传输协议复杂；SPI总线模式只有一条数据传输线，数据传输速率较低，但传输协议简单，易于实现。在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况下，选用SPI模式可以说是一种最佳的解决方案。

ADSP-BF533内部集成了一个SPI接口，它可提供处理器与各种SPI兼容外设之间的无缝连接。ADSP-BF533的SPI接口具有以下特点：

(1)支持全双工操作；

(2)ADSP-BF533可以作为SPI主机，也可以作为从机；

(3)支持DMA模式，发送和接收共用一个DMA通道；

(4)波特率、时钟极性和相位均可编程控制。

本系统中，ADSP-BF533通过SPI接口直接与SD卡座接口相连接，如图3.6所示，ADSP-BF533作为主设备，输出时钟信号和从设备的选择信号。

图3.6 SD卡接口电路

4. TFT-LCD接口

a. PPI接口介绍

PPI接口是Blackfin系列处理器新推出的一种外部接口，全称为并行外围接口，是数据高速传输专用的半双工通道。该接口包括16位的数据传输线、3个同步信号和一个时钟信号，具有以下特点：

(1)不需要地址线配合，直接与DMA通道整合，读写数据时自动地址增减。

(2)具有帧同步信号，不产生读信号和写信号。PPI提供的3个同步信号均是帧同步信号，每帧数据传输前产生一个高电平的同步信号。这些同步信号配置灵活，可根据设计要求配置为0、1个或者3个同步信号。

(3)时钟信号配置灵活。时钟作为输入信号，既可直接由外部时钟源提供，也可

以由DSP自身系统时钟分频输出后再作为输入时钟，最高频率为系统时钟频率的一半，该时钟信号决定PPI传输的速度。

(4)数据传输宽度可以灵活设定，可设置为8位～16位8种数据宽度。PPI的16位数据线中高12位与ADSP-BF533的PF4～PFl5复用，低4位是专用数据线PPl0～PPl3。当数据带宽不足16位时，未被复用的管脚可以作其它用途使用。

由于PPI具有独立的时钟和同步信号，可以直接连接并行AD、并行DA、视频编解码器、液晶显示器以及其它并行外设。

b.TFT-LCD与ADSP-BF533的连接

薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)具有重量轻、平板化、低功耗、无辐射、易于实现全彩色显示等特点，目前已被广泛地应用在便携式电脑、数码摄录相机、PDA移动通讯工具等众多领域。

图3.7 TFT-LCD接口

本系统中的TFT-LCD是型号为TS35NDl501的24位真彩数字屏，它的屏幕大小为3.5英寸，能够显示320×240大小的RGB图像。ADSP-BF533通过PPI口与

TS35NDl501相连，如图3．7所示。TS35NDl501的数据是以8位RGB方式传入的，显示一个点时，先传送8位R信号，再传送8位G信号，最后是8位B信号，因此只需要8根PPI数据线，TFT屏的、场同步信号线可直接连接在PPI的帧同步信号线PPI—FSl和PPI-FS2上。

5.外部存储器接口

a.SDRAM与ADSP-BF533的连接

SDRAM(同步动态随机存储器)具有随机读写速度快，写入数据之前不需要进行擦除的特点，在嵌入式系统中通常用来存储临时数据。

ADSP—BF533内部集成的外部总线接口单元(EBIU)可提供ADSP-BF533与SDRAM的无缝连接，它最多支持4个SDRAM banks，每个bank容量可以达到

128MBytes。图3.8是ADSP-BF533与SDRAM的连接框图，表3.1对各引脚功能进行了描述。

图3．8 ADSP-BF533与SDRAM接口框图

表3．1 引脚表述

b.Flash与ADSP-BF533的连接

ADSP—BF533有4种引导方式，如表3.2所示，在系统复位时，ADSP-BF533根据BMODEl、BMODE0引脚状态采用相应的引导模式。

ADSP-BF533内部集成的外部总线接口单元(EBIU)也可以实现ADSP-BF533与异步存储器的无缝连接，ADSP-BF533的异步存储空间分为4个1MB的区域，每一个区域都有一个选择信号AMS[0:3]。

系统中将AM29LV800B接在ADSP-BF533异步存储空间的BANK0上，连接框图如图3.9所示。

图3．9 ADSP—BF533与Flash的接口框图

表3．2 ADSP-BF533的引导模式

6.音频接口

a.SPORT接口介绍

ADSP—BF533提供了两个同步串行端口(SPORT0和SPORTl)来完成串行通信工作，其接口信号说明见表3.3。

SPORT口具有以下特点：

◆双向操作：具有2套独立的发送和接收引脚，可以实现全双工通信；

◆时钟：在接收和发送数据时，时钟信号可以由外面提供，也可以自己产生；

◆字长：支持3到32位长度的串行数据；

◆帧：发送和接收数据时，可以有帧同步信号，也可以没有。同时钟信号一样，帧同步信号可以由外面提供，也可以自己产生；

◆硬件压扩：对发送和接收的数据都能根据ITU推荐的G711标准进行A律压扩，而

且没有额外的延迟；

◆支持DMA操作；

◆中断：在发送或接收完数据之后，可以产生中断；

◆多通道能力：支持1024个通道窗中的128个通道，并兼容H．100、H．110、MVIP-90 和HMVIP标准。

b.ADl836与ADSP-BF533的连接

ADl836是ADI公司生产的一款高性能音频编解码器，采用多位Σ-△体系结构，提供3个立体声DAC、两个立体声ADC。A/D转换器提供高达105dB的信噪比，采样频率可达96KHz。D/A转换器提供108dB的信噪比，具有高质量的音频回放能力。数据以同步串行方式进行传输，支持RJ等多种模式，传输字长为16、20、24、32位。ADl836是一个可编程芯片，处理器可通过它提供的SPI控制端口对其进行编程配置。

本系统中ADSP-BF533通过SPORT口将音频数据传送给ADl836，通过SPI口实现对ADl836的配置，SPORT口的时钟信号和帧同步信号由ADl836产生，将ADl836中A/D的时钟、帧同步信号与D/A的连接在一起，如图3.10所示。

四、电子相框系统的软件设计

1.主程序模块

整个系统软件按功能模块可分为文件读取，音频数据传输，图像解码，图像显示4个模块。

主函数调用各模块实现了对SD卡里面图像和音频文件的播放。图4.1为主函数流程图。首先，初始化硬件的各个模块和接口配置，包括SPI、PPI、SPORT接口模式配置，SDRAM初始化等，然后对音频文件进行读取，播放，对图像文件进行读取，解码，显示。

2.中断模块

在电子相框系统中，将按键连接在ADSP-BF533的可编程引脚PF8上，每按一次按键，可编程引脚产生中断，实现对图像的更换。

可编程引脚在使用之前，需要进行初始化，系统中可编程引脚的初始化程序如下；

void Init_Flags(void)

{

*pFIO_INEN =Ox0100, ∥PF8输入使能

*pFIO_DIR =0x0000；∥设置PF8的方向为输入

*pFIO_EDGE =0x0100；

*pFIO_MASKA D=0x0100；∥设置PF8引脚在上升沿产生中断

}

在使用中断之前，必须进行初始化。中断初始化分为3步：第一，把中断映

射到内核事件控制器的通用中断上。第二，将中断服务程序的入口地址写入事件向量表中。第三，将中断在SIC-IMASK寄存器中的屏蔽去掉。

中断的初始化程序如下：

void Init_Interrupts(void)

{

*pSIC_IAR0=Oxffffffff；

*pSIC_IARl=Oxffffffff；

*pSIC_IAR2=Oxffff5fff；∥将PF中断映射在IVGl2上

register_handler(ik_ivgl2，FlagA_ISR)；

*pSIC_IMASK=0x00080000 ∥开PF中断

)

3．图像文件读取模块

a.SPI数据传输

ADSP-BF533内部SPI接口的相关寄存器如下：

(1)SPI波特率寄存器（SPI_BAUD）：用来设置SPI的时钟频率SCK。时钟频率SCK=SCLK／(2 x SPI_BAUD)。

(2)SPI控制寄存器：用来使能SPI接口。设置ADSP—BF533是作为主机还是从机以及数据传送的格式和字的大小等，

(3)SPI标志寄存器：主机模式下，通过设置寄存器SPI_FLG，可利用7个通用可编程引脚PF做为从机的选择信号。

(4)SPl状态寄存器SPI_STAT：用来检测SPI传送是否结束或者是否发生错误。

(5)SPI发送缓冲寄存器(SPI_TDBR)：在发送开始之前，数据先写入该寄存器。

(6)SPI接收数据缓冲寄存器(SPI_RDBR)：该寄存器存储接收到的数据。

SPI接口在使用之前需要初始化，系统中，SPI接口初始化程序如下：

void SPI_Initial(void)

{

*pFIO_DIR =PF2；∥设置PF2方向为输出

*pFIO_FLAG_S=PF2；∥设置PF2输出值为1

*pSPI_FLG =FLS2；∥设置PF2作为SPI从机片选信号

*pSPI_BAUD=8；∥设置SPI时钟频率

*pSPI_CTL=Ox0400；∥设置处理器为主机，8bits字长

*pSPL_CTL=TIMOD_T/MSTR；∥通信以写发送寄存器SPI_TDBR开始

*pSPI_CTL=(*pSPI_CTL/SPE)；∥使能SPI

}

SD卡在SPI模式下数据都是以字节为单位进行传输的，SPI传输一字节的程序如下：

Uint8_tSPI_TransferByte(uint8_t value)

{

uint8_t incoming=0；

while(*pSPI_STAT&TXS)；∥判断是否可以发送数据

cpSPI_TDBR=value；∥发送数据

while(*pSPI_STAT&RXS) ∥判断是否可以接收数据

incoming=cpSPI_RDBR；∥读取数据

return(incoming)；∥将读到的数据返回

}

发送一字节数据时：SPI_TransferByte(value)；∥value为要发送的数据，无返回值。接收一字节数据时,SPI_TransferByte(value)；∥参数必须是0xff,返回值是接收到的数据。