本文采用了基于NiosⅡ軟核處理器的SOPC技術來實現數碼相框的設計，從根本上改變了傳統設計方案的不足。NiosⅡ軟核嵌入式處理器是Altera公司提供的SOPC解決方案。NiosⅡ是一種可配置的16/32位RISC處理器，它結合豐富的外設、專用指令和硬件加速單元可以低成本地提供極度靈活和功能強大的SOPC系統，開發者可以根據實際需要自行整合。SOPC技術在電子設計上給出了一種同時涉及底層的硬件系統設計和相應的軟件設計，在系統優化方面有了前所未有的自由度，使得從多角度、多因素和多結構層面上大幅度優化自己的設計成為可能。當電路有少量改動時，更凸現出其優勢，可以延長該產品在市場上的壽命，大大提高多功能數碼相框的性能。

1 系統總體架構設計及系統硬件設計

基于NiosⅡ的SOPC嵌入式系統開發，主要由三部分組成：IP庫(Nios軟核處理器，Avalon總線，外圍設備接口等)，SOPC Builder開發工具，CNUPro軟件編譯器。另外，使用NiosⅡ進行嵌入式設計在硬件上必須使用Altera公司的FPGA，本文中的設計使用的是Altera的Cyclone系列芯片的EPlCl2Q240C8芯片。

多功能數碼相框主要實現以下功能：能清晰地顯示JPEG圖片的自動播放及其縮略圖式瀏覽；多區播放或者畫中畫多種顯示方式;圖片的即時編輯與裁剪(旋轉、美化);具有出色的視聽娛樂功能，能播放MP3、MP4音頻文件，實時字幕滾動疊加;文件和文件的瀏覽及其對USB接口和SD卡的支持;多種附加功能時鐘，萬年歷等。

數碼相框從CPU的總體結構到局部功能的實現上需要有時鐘電路，CPU，RAM及RAM控制器，FLASH及FLASH控制器，SD卡及SD卡控制電路，USB接口及USB接口控制器，液晶屏及液晶顯示器驅動電路，DMA控制器，音頻驅動及音頻控制電路，定時器模塊，系統硬件結構圖如1所示。

整個設計采用自上而下的設計方法，在SOPCBuilder中搭建系統硬件模塊，將所需的各功能模塊通過Avalon總線集成，這樣系統的穩定性更高。除顯示驅動模塊、音頻控制模塊和SD卡控制模塊、USB接口控制模塊外，其他模塊都可以從SOPC Builder中添加IP核構建。

2 LED背光設計

LCD面板是數碼相框的主要組成部分，它帶有用于背光照明的白光LED，LM27313已被大量用于白光LED BLU解決方案。圖2顯示了用于8英寸數碼相框LCD的白光LED背光電路。

在設計LED背光驅動電路時，LED是電流驅動型器件，為保證光照強度并提高LED的使用壽命，最重要的問題是在LED正向偏置時保持恒流。由于大多數 LED模塊是通過一個連接器與主板相連的，LM27313在輸出時會因誤操作或LED模塊受損而開路，誤差放大器的負輸入端沒有信號，輸出電壓將會無限制地上升，這將造成毀滅性后果，損壞LM27313或輸出二極管。為解決這一問題，在圖2中加入了一個過電壓保護電路。在圖2中，電阻器R1和R2通過向誤差放大器引腳(FB)饋送輸出電壓，確保恒定輸出電壓不會無限上升。

調光控制是指根據客戶的喜好控制顯示器光照強度。可以通過開/關 LM27313來控制LED的開關，而對LM27313的開關控制可通過在SHDN引腳上應用脈沖寬度調制(PWM)得以實現。脈沖頻率必須超過20kHz，低于20 kHz的頻率會使電路輸出端的多層陶瓷電容器產生波形振蕩，從而產生可聽噪聲。3 LCD典型電源偏置電路設計

面向LCD平板電源的DC/DC轉換中采用了美國國家半導體擁有的最佳的電源解決方案LM2622。在用于數碼相框的典型LCD平板顯示器中，輸入電源電壓約為+5.OV。必須提供若干不同的電壓，以使顯示面板通過該輸入電壓實現最佳性能，通常情況下需用到升壓轉換器。可以利用LM2622在+5.0V輸入電壓下提供若干不同的輸出電壓。圖3中的電路顯示了應如何配置LM2622，以提供+8 V，-8 V和+23 V的輸出電壓，這對于偏置TFT顯示器而言是非常方便的。

4 USB接口模塊設計

隨著通用串行總線(USB)技術的飛速發展和應用領域不斷擴大，已經實現了脫離PC而實現USB的點對點的數據傳輸，嵌入式USB主機能夠脫離PC完成 USB的點對點的數據傳輸。本系統采用的是NiosⅡ+USB接口芯片的方案，USB串行接口可以作為NiosⅡ的一個外設，接口芯片采用的是 Cypress公司生產的SL811HS為主控制器的USB Host/Slave接口芯片。設計的原理方案圖如圖4所示。