1、 毕业论文开题报告 电子信息工程 基于 NiosII 的 SD 卡音乐播放器的实现 一、课题研究的背景及意义 便携式音乐播放器的历史从 1979 年 Sony 的 Walkman TPS-12 随身听的问世开始。这台磁带机音乐系统开启了个人娱乐市场的大门，在此之前，人们只能呆在家里用笨重的立体声录音机欣赏音乐。至今，便携式音乐播放器产品已经经历了磁带机、 CD 机、 MD 播放器、 MP3 播放器四个阶段。 1989 年，德国人 Brandenburg 的博士论文，为 MP3 这一数字音频压缩技术提供了理论基础。1995 年诞生的 MP3 标准具有较高的压缩比以及较小的音质损失，是音乐史上划时
2、代的革命性技术。这种数字音乐压缩技术的诞生和流行，推动了 MP3 随身听的开发和应用。在 MP3 标准诞生不久的20 世纪 90 年代后期，便携式 MP3 音乐播放器正式登场。 1998 年 Saehan 公司推出了世界上第一台的 MP3 播放器 MPMan F10。 MPMan，取意于 MP3与 WALKMAN 的结合。 MPMan F10 的体积为 70x90x16.5mm，约有四个 1.44M软盘堆叠起来这么大，体重为 65 克，可谓非常轻巧。 直到 2004 年， MP3 行业不平凡的 一年。随着随身听的发展，人们已经越来越被迷你小巧的 MP3所征服，原本人们对于 MP3 音质上的顾虑
3、，已经被现有 MP3 高品质所打消。在这一年中，无论是从本身的品质，还是市场销售的情况来看， MP3 已经完全占有了市场，成为随身听行业的霸主 。 而目前消费类电子产品的发展呈现出数字化和多功能集成化的明显趋势。在 MP3 的研究上，由于市场趋近饱和，大多数公司都将精力集中在外观造型上，对于其功能及性价比的探索趋势相对较弱 . Nios II系列软核处理器是 Altera的第二代 FPGA嵌入式处理器，其性能超过 200DMIPS，在 Altera FPGA中实现仅需 35 美分。于 2000 年推出第一代 16 位 Nios 处理器以来，已经交付了 13000 多套Nios 开发套件， Ni
4、os 成为最流行的软核处理器。刚推出的 Nios II 系列采用全新的架构，比第一代Nios 具有更高水平的效率和性能。和第一代相比， Nios II 核平均占用不到 50%的 FPGA资源，而计算性能增长了 1 倍。 本次设计主要是为了开发出一套低成本、可扩展容量的 MP3。其应具有以下优势： 1.突破了存储容量限制。本系统提供了 SD 卡接口，可以方便地访问外部的移动存储介质，这样就不会有特定的容量限 制。 2.低成本。由于 MP3 编码算法的 CPU 的性能要求非常，因此目前大部分的 MP3 实时编码都是采用专用的 DSP 芯片来实现，这些芯片大部分价格较高。本系统采用 FPGA处理，对
5、 MP3 算法做了硬件方式的实时编码满足音质要求。 二、课题研究的主要内容和预期目标 现在许多媒体播放器都支持大容量的外部存储设备，例如用 SD 卡、 CF 卡、 U盘来存储影音文件。并且有些多媒体播放器有高质量的音频数模转换装置，可以达到很好的音质效果。本课题要求采用 Altera DE2板上提供的 SD卡、音频处理的硬件及软件开发 平台，同时借助 FPGA和 WM8731(音频输入 /输出芯片 )优秀的音频输入 /输出能力，使该方案的性能达到优化，旨在实现一种设计思路，即硬件设计软件化。 毕业设计的具体内容： 在设计之前查阅关于 FPGA嵌入式及 SD 卡技术资料，全面了解 FPGA技术和
6、 SD 卡的原理及其功能应用，主要了解 SD 卡控制器及协议等。 设计预计达成的目标： 1.设计主要采用 FPGA语言编程，设计一个基于 NiosII 的 SD 卡音乐播放器 。 2.能够完成对 SD 卡的初始化及 SD 卡中 mp3数据进行读取 3.通过 mp3 解码芯片播放出原音频文件 4.通过控 制部分，能够进行上一曲、下一曲的切换等 。 三、课题研究的方法及措施 本项目的研究基于 NiosII的 SD 卡音乐播放器的实现，主要通过大量的查阅 FPGA嵌入式及 SD卡技术的相关资料，先了解 SD 卡的工作原理，工作协议及 SD 卡控制器的实现等。并且了解 NiosII技术的相关知识。采用
7、 QUARTERII 软件，基于 FPGA设计方法进行语言编程并完成系统仿真，最后在系统硬件验证方面，采用电子综合设计实验开放板进行演示。估计 SD 卡控制器会是一个难点，先好好研读有关的参考书，上网查阅有关设计，从根本上掌握它。在遇到问题时，根据 实际情况进行相应的调整和改正。 系统主要模块： 1、 控制模块 控制模块是整个系统的核心。主要完成对系统中各种芯片的输入、输出控制，也是实现数据交换、软硬件接口的中心模块。 2、 解码模块 这是系统中又一重要模块。其主要功能是实现对数据进行处理并输出模拟信号。 3、 输出模块 此部分为音频输出，音频输出主要会用到一些模拟电路。 主要难点： SD 卡
8、的工作协议及控制器的实现。 图 系统原理框图 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010 年 10 月 17 至 2011 年 4 月初。 第一阶段（ 1 周） :完成选题，明确任务， 查找 NiosII 的相关资料，掌握 FPGA的编程方式，了解播放器的设计原理，初步确定播放器的总体设计方案； 第二阶段（ 2 周） :查找 SD 卡技术的有关资料及相关论文，了解 SD 卡的主要技术及工作协议，完成文献综述。查找与 SD 卡有关的外文文献，对外文文献进行仔细审阅及翻译，完成外文文献翻译； 第三阶段（ 2 周） ：对文献综述进行进一步修改，完善内容及文本格式。着手完成开题报告，准备开题答辩
9、； 第四阶段（ 3 周） ：着手通过 FPGA平台对 SD 卡控制器的实现及对播放器播放程式的编写同，并在 QUARTERII 软件上进行仿真。 第六 阶段（ 3 周 ）：总和所有设计内容，撰写毕业论文，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1任玉帅 .SD 存储方案的研究与实现 J.重庆工学院学报 ,2008,22(4):10-11. 2朱艳 ,骆扬 .基于 SOPC 的音乐播放系统 J.微计算机信息 ,2006,22(2):143-145. 3李德桥 ,丁克勤 .SD 卡控制器的 FPGA实现 M.西安 :西安电子科技大学出版社
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