Thiết kế hệ thống hiển thị video trên bảng LED đa sắc – hỗ trợ Flash USB, thẻ nhớ SD và giao tiếp Ethernet

Lời nói đầu Trong thời đại ngày nay, lĩnh vực công nghệ thông tin truyền thông đang ngày càng nóng bỏng với tốc độ phát triển đến chóng mặt, do đó nhu cầu quảng bá tin tức, hình ảnh trở nên cần thiết hơn bao giờ hết. Tại những trung tâm kinh tế lớn trên thế giới, chiến dịch quảng cáo được tiến hành rầm rộ trên màn hình cỡ siêu lớn tại các quảng trường, khu phố đông người qua lại tạo ra những diện mạo mới cho khu phố, sang trọng hơn và đẹp mắt hơn nhất là khi về đêm. Các màn hình quảng cáo này giải quyết tốt vấn đề bộ mặt đô thị thay vì những áp phích lớn treo lộn xộn ngoài đường và có khả năng hiển thị bất kì thông tin gì một cách nhanh chóng. Nhận thấy vai trò to lớn của FPGA trong lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế các vi mạch điều khiển có khả năng cấu hình cao, nhóm tác giả đã tìm hiểu công nghệ này và ứng dụng vào việc xây dựng hệ thống điều khiển bảng LED đa sắc, cho phép hiển thị nội dung của video, được lấy từ nhiều nguồn khác nhau. Sau một thời gian làm việc tích cực trên “Phòng thiết kế hệ nhúng và tính toán có thể cấu hình lại” (Embedded System and Reconfigurable Computing Lab), dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Phạm Ngọc Nam, TS. Phạm Doãn Tĩnh, sự hỗ trợ từ kỹ sư Phạm Văn Hà và kỹ sư Nguyễn Ngọc Dũng, nhóm đã hoàn thành đồ án với đề tài “Thiết kế hệ thống hiển thị video trên bảng LED đa sắc hỗ trợ Flash USB, thẻ nhớ SD và giao tiếp Ethernet”. Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm đã gặt hái được một số kết quả nhất định. Mặc dù vậy, do thời gian có hạn nên một số ý tưởng vẫn chưa được thực hiện và hệ thống không tránh khỏi một vài sai sót. Vì vậy, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và bạn bè để hệ thống có thể tiến sát hơn với ứng dụng thực tiễn. Nhóm tác giả xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới:  Thầy giáo TS. Phạm Ngọc Nam  Thầy giáo TS. Phạm Doãn Tĩnh  Kỹ sư Phạm Văn Hà  Kỹ sư Nguyễn Ngọc Dũng  Viện Điện Tử Viễn Thông, trường ĐH Bách Khoa Hà Nội

[...]... thiết bị đầu vào tín hiệu số: thẻ nhớ SD, Flash USB, video LAN  Bo xử lý trung tâm: Kit DE2 – Altera  Thiết bị đầu ra: bảng LED đa sắc 64x64 và màn hình hiển thị chuẩn VGA 1.3 Yêu cầu của hệ thống 1.3.1 Yêu cầu chức năng Hệ thống có một số chức năng sau:  Lấy dữ liệu video từ thẻ nhớ SD, Flash USB hoặc từ mạng LAN  Hiển thị video trên bảng LED full-color 64×64  Chọn lựa các nguồn dữ liệu đầu vào:... khác nhau: USB, thẻ nhớ SD hoặc từ mạng LAN và hiển thị lên bảng LED Hệ thống được nhúng trên kit phát triển DE2 và hỗ trợ hệ điều hành uClinux 1.2 Mô hình tổng quan hệ thống Hệ thống sử dụng bo mạch DE2 với chip Cyclone II 2C35 của Altera làm khối điều khiển trung tâm Mô hình hệ thống được mô tả trên Hình 1.1 Hình 1.1 Mô hình tổng quan hệ thống 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 2012 Mô hình hệ thống bao... một vi điều khiển có chức năng điều khiển giao tiếp chuẩn USB  Khối SPI: Điều khiển giao tiếp với thẻ nhớ SD thông qua chuẩn giao tiếp SPI  Khối JPEG Decoder: Giải mã ảnh JPEG, giúp hiển thị video Motion-JPEG trên bảng LED 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 2012  Khối Display Controller: Đọc dữ liệu hình ảnh truyền đến và hiển thị trên màn hình LED Nhóm tác giả đã phát triển đồ án này dựa trên kết quả nghiên... dạng FAT  Xây dựng chương trình giao tiếp thẻ nhớ SD  Tìm hiểu ngôn ngữ mô tả phần cứng Verilog  Xây dựng khối giải mã JPEG  Viết chương trình hiển thị video Motion-JPEG từ Flash USB và thẻ nhớ SD trên hệ điều hành nhúng uClinux 2 Nguyễn Mạnh Hùng:  Nhiệm vụ: Tìm hiểu hệ điều hành nhúng uClinux, giao tiếp Flash USB với hệ điều hành  Công việc:  Cấu hình và biên dịch hệ điều hành uClinux  Tìm hiểu... cần thiết cho đề tài như driver USB, thẻ nhớ SD và Ethernet Đồng thời, ta có thể viết thêm các driver và ứng dụng người dùng để giao tiếp với các ngoại vi có sẵn trên kit – từ đó tạo ra khả năng mở rộng dễ dàng hơn cho hệ thống 3.1 Tổng quan hệ điều hành nhúng uClinux [5] Hệ điều hành uClinux là một phiên bản hệ điều hành sử dụng nhân Linux được thiết kế cho các hệ thống nhúng sử dụng bộ vi điều khiển... thiết kế hệ thống – bao gồm cả phần cứng và phần mềm Với những hệ thống đơn giản, một người có thể thực hiện toàn bộ quy trình Nhưng với các hệ thống phức tạp, việc phân chia thiết kế phần cứng – phần mềm là rất quan trong và cần thiết. [3] Quy trình chuẩn để thiết kế một hệ thống Nios II được Altera đề xuất được mô tả trên Hình 2.9 Bước 1: Phân tích yêu cầu hệ thống Quy trình phát triển hệ thống luôn bắt... driver trên uClinux  Kiểm thử, đánh giá tốc độ hiển thị video MPEG-1 với chương trình phần mềm trên hệ điều hành  Thực hiện truy xuất file trong Flash USB qua hệ điều hành 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 2012 3 Nguyễn Văn Khánh  Nhiệm vụ: Tìm hiểu quy trình thiết kế hệ nhúng trên kit Altera, truyền dữ liệu video qua giao thức mạng Ethernet  Công việc:  Xây dựng hệ thống SOPC bao gồm các khối giao tiếp. .. một hệ thống Nios II nào Eclipse cũng cho phép ta nhập và biên dịch các project được khởi tạo trong Nios II Command Shell (Hình 2.8) Hình 2.8 Trình soạn thảo và biên dịch phần mềm Nios II for Eclipse 30 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC 2012 2.3 Quy trình thiết kế hệ thống Nios II Quy trình phát triển một hệ thống Nios II bao gồm ba quá trình phát triển: thiết kế phần cứng, thiết kế phần mềm và thiết kế hệ thống. .. của toàn hệ thống và bản phân công công việc trong nhóm  Chƣơng 2: Trình bày những vấn đề cơ bản liên quan tới việc phân tích và thiết kế hệ thống trên công nghệ FPGA Đồng thời giới thiệu các công cụ quan trọng và các giải pháp thiết kế hệ thống mà nhóm tác giả đã phân tích và đánh giá trong suốt thời gian thực hiện  Chƣơng 3: Quy trình cấu hình biên dịch nhân hệ điều hành nhúng uClinux trên lõi... chức năng Hệ thống có một số yêu cầu phi chức năng sau:  Nguồn nuôi FPGA luôn đảm bảo ổn định ở điện áp: +5V  Trễ xử lý tín hiệu từ 20-30ns để đảm bảo cho hình ảnh được hiển thị trên màn hình luôn liên tục  Tốc độ hiển thị của tín hiệu video 15 hình trên giây đối với dữ liệu lấy từ thẻ nhớ SD, Flash USB hoặc từ mạng LAN  Hệ thống phải có độ ổn định cao trong điều kiện khí hậu nóng ẩm  Nhận thiết bị . án Thiết kế hệ thống hiển thị video trên bảng LED đa sắc hỗ trợ Flash USB, thẻ nhớ SD và giao tiếp Ethernet Thực tế, LED full color không còn là quá mới, nhưng việc thiết lập và điều khiển. hỗ trợ từ kỹ sư Phạm Văn Hà và kỹ sư Nguyễn Ngọc Dũng, nhóm đã hoàn thành đồ án với đề tài Thiết kế hệ thống hiển thị video trên bảng LED đa sắc hỗ trợ Flash USB, thẻ nhớ SD và giao tiếp Ethernet tử - Viễn thông 1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống hiển thị video trên bảng LED đa sắc – hỗ trợ Flash USB, thẻ nhớ SD và giao tiếp Ethernet 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………