电子相框设计论文2.docVIP

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： 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×