FPGA编写USB画笔实验报告

USB 接口在多媒体设备里面广泛应用,如果用带USB接口的有线或无线设备来画画或写字，那样将给人们的生活带来极大的便利。可以将自己的作品或手写体的文章底稿真实地保存在电脑中。本设计以USB 鼠标作为输入设备为例，来设计USB‘画笔’功能。 《基于FPGA的USB画笔设计与实现》 USB接口在现代电子设备中扮演着至关重要的角色，尤其在多媒体设备中，其广泛应用于数据传输和设备控制。本实验旨在利用USB接口开发一种“画笔”功能，使得用户可以通过带有USB接口的设备进行绘画或写字，从而实现数字内容的真实保存。实验设计以USB鼠标为输入设备，将其转化为能够绘制图形的“画笔”。 在实现过程中，我们采用了飞利浦ISP1362芯片作为主设备接口，与Nios II处理器协同工作，以实现对USB鼠标的运动检测。系统中还包含一个视频帧缓冲器，配合VGA控制器完成图像的实时存储和显示。整个系统的电路结构清晰，VGA控制器作为一个Avalon从设备，由Nios II处理器直接控制。当鼠标移动时，Nios II处理器能追踪并记录下这些移动的坐标，随后将这些坐标数据点叠加在VGA缓冲器中的默认图像上，通过VGA显示器显示出来。 具体设计流程如下： 1. 创建名为DE2_115_NIOS_HOST_MOUSE_VGA的工程，使用SOPC Builder构建硬件系统，包括Nios II处理器和相关接口。 2. 编写Verilog程序，实现VGA控制、图片RAM等功能，确保各个模块的正常运行。 3. 使用C语言编写Nios II处理器的控制程序，包括USB鼠标接口、VGA控制器交互等关键功能。 4. 配置并仿真程序，对端口进行设定，以确保数据传输的准确无误。 5. 将配置文件DE2_115_NIOS_HOST_MOUSE_VGA.sof下载到DE2-115开发板，连接USB鼠标和VGA显示器，进行调试运行。 在设计过程中，我们遇到了一些问题并成功解决： 1. 仿真阶段，由于VGA_Controller模块的输出端口未正确例化，导致没有输出波形。修正这个问题后，得到了正确的仿真结果。 2. Nios II连接问题，通过刷新连接解决了无法连接的问题。 最终，实验取得了成功。开启电源并下载程序后，VGA显示器上显示出带有Altera标识的蓝色背景图片，同时开发板的LCD屏幕和数码管显示相关信息。随着鼠标的移动，屏幕上的光标跟随移动，点击鼠标左键可以在当前位置绘制白色点，而右键绘制蓝色点（此功能未实现）。数码管上的坐标值和LED灯的状态会随着鼠标移动而实时更新，实现了USB画笔的基本功能。 通过这个设计，我们展示了如何利用FPGA技术将常见的USB鼠标转化为具有创新性的画笔工具，这不仅丰富了USB接口的应用场景，也为数字艺术创作提供了新的可能性。该设计具有易用性和实用性，是FPGA在嵌入式系统应用中的一项生动实例。