摘要随着现今电子技术的快速发展，各式各样的电子数码产品层出不穷，人们生活的方方面面也离不开它们，与人们的生活息息相关。
正是电子技术的不断进步与发展，驱使着数码相机以比较低廉的价格出现在市场上。
现今，人们使用数码相机，一次拍摄下来往往就少不了上百张精美的图片，当图片存储在数码相机时，使用电脑来翻查所拍图片的操作比较繁琐，为了更便捷的观看到照片，电子相册就逐渐演变成电子数码相机的一种附属品，得到人们的热捧。
与此同时，电子相册也能够大大节省传统打印照片的费用。
本课题是基于FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）技术设计的电子相册，选取Cyclone系列FPGA芯片EP1C3T144作为控制器，以SDRAM芯片K4S641632作为储存器，读取SD卡内部的图片数据，然后通过15针VGA接口送往LCD 显示出图片，以实现简单的电子相册功能，让电子相册成为普通家庭摆设中的一道引人注目的风景线。
关键字FPGA；电子相册；VGA；CycloneAbstractWith the rapid development of modern electronic technology, digital electronic products of all kinds has penetrated into every aspect of people's life, and is closely related to people's life.It is the continuous progress and development of electronic technology, driven by a digital camera with relatively low prices in the market.Nowadays, common family are in possession of a digital camera, and shooting down tend to store hundreds of beautiful pictures.Therefore,it is so more complicated when we use the computer to turn operation check the picture . In order to more convenient to watch the pictures, electronic photo album is a byproduct of people chasing hot digital camera.At the same time, the electronic photo album can also greatly reduce the cost of traditional print photos.This topic is based on FPGA (Programmable Gate Array Field, field programmable gate array) technology design of electronic albums, the system uses Cyclone series FPGA chipEP1C3T144C8 as the control processor, using SDRAM chip K4S641632 as the register, reading the internal image data of SD card , and then through the 15 pin VGA interface to the LCD display pictures, to achieve a simple electronic albums, can become a beautiful family scenery line.Key words FPGA Electronic photo album VGA Cyclone目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题来源意义及目的 (1)1.2国内外研究现状及分析 (1)1.3本课题研究的主要内容 (1)1.4预计存在的问题及解决思路 (2)1.5本章小结 (2)第2章总体方案设计 (3)2.1引言 (3)2.2方案论证 (3)2.2.1 FPGA控制模块方案选择 (3)2.2.2 集成的FPGA开发工具方案选择 (4)2.2.3硬件描述语言 (4)2.3总设计方案思想与框图 (5)2.4本章小结 (5)第3章系统电路的设计和实现 (6)3.1系统总体设计 (6)3.2 FPGA最小系统 (6)3.2.1时钟电路 (6)3.2.2复位电路 (7)3.2.3 FPGA功能模块设计与实现 (7)3.2.4 FPGA的JTAG模式配置电路 (18)3.3电源模块 (18)3.4滤波电路 (20)3.5 EPCS接口电路 (21)3.6 SD卡存储模块 (22)3.7 VGA接口模块 (23)3.8 SDRAM存储器接口电路 (25)3.9 本章小结 (26)第4章系统电路调试 (27)4.1 电路板的制作 (27)4.2 电路板调试 (28)4.3 作品实物展示 (29)4.4 本章小结 (30)结论 (31)参考文献 (32)第1章绪论1.1课题来源意义及目的伴随着现今电子技术的迅速发展，各式各样的电子数码产品已融入到人们生活圈子，与人们的生活息息相关。
正是电子技术的不断进步与发展，使得数码技术更上一层楼，与此同时也驱使着数码相机以比较低廉的价格出现在市场上。
随着数码摄影成为一种时尚热潮，电子相册的发展也将会风靡一时，同时使用传统底片拍摄照片的方式也逐渐减少，相应地通过打印去查看所拍照片的方式也相对减少。
电子相册不需要通过打印相片的方式来显示图片，而是通过一个液晶显示器展现，它通过外部存储器的接口从存储卡得到图片文件[1]，并采用循环播放的模式，与传统的相册比较更显新颖时尚与便捷，给予现今日益使用的数码相片创造了一个灵活多变的展示平台。
本课题所设计的电子相册为基于FPGA设计的硬件类型，实现的功能也比较简单，相当于DIY的简易单功能电子相册，可以不使用电脑在LCD屏幕上显示图片，而是通过FPGA 器件把SD卡里的图片文件传送到显示器播放图片。
电子相册的出现可以帮助一般家庭节省大量打印图片的费用，同时查看图片过程方便，可以摆放在家居显眼的地方，成为人们家庭中赏心悦目的摆设。
1.2国内外研究现状及分析通过调查了解，现今电子市场上的电子相册主要有2类：软件类型和硬件类型。
使用软件工具制作的电子相册，归为软件类型，而另一种是硬件类型，指不借助电脑能够通过LCD显示器显示图片文件的电子产品。
还可连接外部存储器（如U盘、SD卡等），在显示照片同时，也可播放音乐，达到听着音乐浏览图片的效果。
电子相册主要构件包括LCD屏幕、PCB电路板、外部相框按钮等。
LCD面板留有数据通信的接口，同时其面板有不同尺寸。
其中PCB电路板是电子相册的最主要硬件设备，由设备驱动和运行固件组成。
而PCB核心的主控芯片有基于51单片机、ARM、FPGA的。
人们普遍把电子相册衍生的电子产品称作电子相框，主要有4大类：1、简易功能电子相框（只显示JEG、BMP图片）2、简易多媒体电子相框（可以播放MUSIC和VIDEO)3、高级多媒体电子相框(可以支持无线传输，进行上传和下载图片）4、云相框（即网络相框），照片可以异地即时分享观看。
1.3本课题研究的主要内容本课题的设计内容是基于FPGA技术的电子相册设计，属于硬件类型的功能比较简单的电子相册，其中包括三大核心器件：FPGA控制芯片，外部存储器（SD卡）还有电脑显示器。
其基本原理是通过QuartusⅡ搭建FPGA控制处理器所需要的硬件平台，然后通过FPGA控制处理器去读取SD卡里的图片（JPG或者BMP格式），把读取得到的图片数据送到LCD液晶屏显示，其中要用到SDRAM作为图片数据的缓存器。
主要包括以下几个模块：（1）外部存储模块——SD卡SD卡有两种接口模式：SD模式和SPI模式。
采用哪种模式，需要查阅资料，考虑设计方案。
对于SD卡读取，可能涉及系统文件和SD卡驱动。
了解文件在SD卡的存储方式，才能更好地设计出读取图片数据的功能模块。
（2）SDRAM——图片缓存的存储器在基于FPGA技术的图像处理系统中，需要应用存储器存储各种处理数据，而存储器就要具备大容量、高速度性能。
而在各种随机存储器件中，SDRAM体积小，速度快、容量大，是比较适用于图像处理系统的存储器件。
然而SDRAM对时序要求高，逻辑控制较复杂困难，所以要设计一个专门的处理器进行控制，使系统用户可以方便容易地操作SDRAM[2]。
（3）FPGA处理器作为电子相册的核心处理器选用美国Altera公司的Cyclone系列FPGA器件。
（4）显示部分采用LCD液晶屏。
1.4预计存在的问题及解决思路（1）对于FPGA技术的设计也是初次接触，在专业课学习过程中只是涉及一些比较基础的EDA课程和SOPC技术基础教程，所以对本课题设计的具体设计制作细节了解还不够，要尽快到图书馆和上网找到足够的资料；（2）由于本课题设计是基于FPGA技术的，要用到Quartus Ⅱ这个软件协助设计搭建一个必要的硬件平台，但对于Quartus Ⅱ软件使用较少，以致对软件认识还不够深入和熟练，所以会在网上找点视频教程来学习同时复习以前所学的有关这方面的专业书籍；（3）本课题可能涉及软件程序方面，可能会用到NIOSⅡIDE软件，对于这个软件的接触了解也是局限于当初学习SOP技术基础教程这门课程。
要比较深入地熟练掌握这些软件操作与运用也存在一定的难度，需要认真地去看有关书籍和上网看视频教程，边学边练，这样才可以有助于本课题的设计；（4）硬件设备方面，需要用到SD卡作为外部存储器，这就要涉及对SD卡读取的程序设计，考虑到编程设计能力，要能够完成设计就要上网找关于SD卡读取的C语言程序和有关的程序作为参考。
（5）在硬件焊接调试方面，由于FPGA芯片的引脚比较多，同时管脚间距细密，在设计硬件电路板时就要考虑到焊接的难度比较大。
1.5本章小结本章主要介绍了本课题的目的意义、电子相册的研究现状分析以及提出本课题的主要研究内容，预计存在的设计问题，从而明确本课题的设计任务。
第2章总体方案设计2.1引言如今电子技术发展飞速，电子相册的设计方案也多种多样。