基于stm32的數碼相框系統設計與實現(軟件)_畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 IC 的集成度，對設備和供應技術的要求，技術難度都超過傳統的 LSI。 功能強大 。 TFT 最早作為矩陣選址電路改善了液晶的光閥特性。對于高分辨率顯示器，通過 06V 范圍的電壓調節（其典型值 4V），實現了對象元的精確控制，從而使 LCD 實現高質量的高分 辨率顯示成為可能。 TFTLCD 是人類歷史上第一種在顯示質量上超過 CRT 的平板顯示器。現在人們開始把驅動 IC 集成到玻璃基板上，整個 TFT 的功能將更強大，這是傳統的大規模半導體集成電路所無法比擬的。 低成本 。 玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規模半導體集成電路的成本問題，為大規模半導體集成電路的應用開拓了廣闊的應用空間。 工藝靈活 。 除了采用濺射、 CVD（化學氣相沉積） MCVD（分子化學氣相沉積）等傳統工藝成膜以外，激光退火技術也開始應用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造單晶膜。不僅可以制作硅膜，也可以制作 其他的Ⅱ Ⅵ族和Ⅲ Ⅴ族半導體薄膜。 應用領域廣泛 。以 TFT 技術為基礎的液晶平板顯示器是信息社會的支柱產業，技術 可應用到正在迅速成長中的薄膜晶體管有機電致發光 (TFTOLED)平板顯示器也在迅速的成長中。 TFT 液晶顯示屏亮度好、對比度高、層次感強、顏色鮮艷 ，其廣泛應用于手機、 MP4 等消費品 。因此，本系統選用 英寸 TFTLCD 屏（如圖 22 所示）可顯 26 萬色，分辨率 320*240，控制器為ILI9320，采用 16 位的 80 并口，配合觸摸屏專用芯片 XPT2046，可對屏幕進行觸摸操作，更顯智能化和個性化 。為了方便用戶使用，我們存儲方式采用兼容 FAT 的文件系統，同時該文件系統也兼容FAT32 等電腦主流的文件系統方式進行存儲。 圖 22 英寸 TFTLCD 模塊 該模塊的 80 并口有如下一些信號線： CS： TFTLCD 片選信號。 WR：向 TFTLCD 寫入數據。 RD：從 TFTLCD 讀取數據。 D[15:0]： 16 位雙向數據線。 RST：硬復位 TFTLCD。 RS：命令 /數據標志（ 0，讀寫命令； 1，讀寫數據）。 TFTLCD 模塊的 RST 信號線是直接接到 STM32 的復位腳上，并不由軟件控制， 這樣可以省下來一個 I/O 口。另外我們還需要一個背光控制線來控制 TFTLCD 的背光。所以我們總共需要的 I/O 口數目為 21 個。 模塊的控制器為 ILI9320（可能為其他型號，但是他們的設置很相似，除了初始化序列有些區東南大學成賢學院畢業論文 8 別，其他大都是一摸一樣的，這里僅以 9320 為例介紹），該控制器自帶顯存，其顯存總大小為 172820（ 240*320*18/8），即 18 位模式（ 26 萬色）下的顯存量。模塊的 16 位數據線與顯寸的對應關系為565 方式，如下圖所示： 圖 23 16 位數據與顯存對應關系圖 最低 5 位代表藍色，中間 6 位為 綠色，最高 5 位為紅色。數值越大，表示該顏色越深。接下來介紹一下 ILI9320 的幾個重要命令，因為 ILI9320 的命令很多，這里不一一介紹。這里我們要介紹的命令列表如下： 表 ILI9320 常用命令表 R0，這個命令，有兩個功能，如果對它寫，則最低位為 OSC，用于開啟或關閉振蕩器。而如果對它讀操作，則返回的是控制器的型號。這個命令最大的功能就是通過讀它可以得到控器的型號，而我們代碼在知道了控制器的型號之后，可以針對不同型號的控制器，進行不同的初始化。因為 93xx 系列的初始化，其實都比較類似，我 們完全可以用一個代碼兼容好幾個控制器。 R3，入口模式命令。我們重點關注的是 I/D0、 I/D AM 這 3 個位，因為這 3 個位控制了屏幕的顯示方向。 AM：控制 GRAM 更新方向。當 AM=0 的時候，地址以行方向更新。當 AM=1 的時候，地址以列方向更新。 I/D[1:0]：當更新了一個數據之后，根據這兩個位的設置來控制地址計數器自動增加 /減少 1，其關系如下圖： 東南大學成賢學院畢業論文 9 圖 24 GRAM 顯示方向設置圖 通過這幾個位的設置，我們就可以控制屏幕的顯示方向了。 R7，顯示控制命令。該命令 CL 位用來控制是 8 位彩色，還 是 26 萬色。為 0時 26 萬色，為 1 時八位色。 D D0、 BASEE 這三個位用來控制顯示開關與否的。當全部設置為 1 的時候開啟顯示，全 0是關閉。我們一般通過該命令的設置來開啟或關閉顯示器，以降低功耗。 R32， R33，設置 GRAM 的行地址和列地址。 R32 用于設置列地址（ X 坐標， 0~239）， R33 用于設置行地址（ Y 坐標， 0~319）。當我們要在某個指定點寫入一個顏色的時候，先通過這兩個命令設置到改點，然后寫入顏色值就可以了。 R34，寫數據到 GRAM 命令，當寫入了這個命令之后，地址計數器才會自動的增加和減少。該 命令是我們要介紹的這一組命令里面唯一的單個操作的命令，只需要寫入該值就可以了，其他的都是要先寫入命令編號，然后寫入操作數。 R80~R83，行列 GRAM 地址位置設置。這幾個命令用于設定 顯示區域的大小，我們整個屏的大小為 240*320，但是有時候我們只需要在其中的一部分區域寫入數據，如果用先寫坐標，后寫數據這樣的方式來實現，則速度大打折扣。此時我們就可以通過這幾個命令，在其中開辟一個區域，然后不停的丟數據，地址計數器就會根據 R3 的設置自動增加 /減少，這樣就不需要頻繁的寫地址了，大大提高了刷新的速度。 通過以 上介紹，我們可以得出 TFTLCD 顯示需要的相關設置步驟如下： 1）設置 STM32 與 TFTLCD 模塊相連接的 I/O。 這一步，先將我們與 TFTLCD 模塊相連的 I/O 口設置為輸出，具體使用哪些 I/O 口，這里需要根據連接電路以及 TFTLCD 模塊的設置來確定。 2）初始化 TFTLCD 模塊。 通過向 TFTLCD 寫入一系列的設置，來啟動 TFTLCD 的顯示。為后續顯示字符和數字做準備。 3）通過函數將字符和數字顯示到 TFTLCD模塊上。 這里就是通過我們設計的程序，將要顯示的字符送到 TFTLCD 模塊就可 以了，這些函數將在軟件設計部分向大家介紹。通過以上三步，我們就可以使用 TFTLCD 模塊來顯示字符和數字了，并且可以顯示各種顏色的背景。 SD 存儲卡模塊 SD 卡（ Secure Digital Memory Card）中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，它被廣泛地應用于便攜式裝置上，例如數碼相機、個人數碼助理 (PDA)和多媒體東南大學成賢學院畢業論文 10 播放器等。 SD 卡由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同開發研制。大小猶如一張郵票的 SD 記憶卡，重量只有 2 克，但卻擁有高記憶 容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性，此外它可存多種格式數據文件，具有很強的可擴展性；用戶可方便使用 SD 卡讀卡器對其進行用戶信息修改。 2G 金士頓 SD 卡實物如下圖 25 所示。 SD 卡一般支持兩種操作模式： SD 卡模式與 SPI 模式。 主機可以選擇以上任意一種模式同 SD 卡通信， SD 卡模式允許 4 線的高速數據傳輸。 SPI 模式允許簡單的通過 SPI 接口來和 SD 卡通信，這種模式同 SD 卡模式相比就是喪失了速度。 SD 卡的引腳排序如下圖 26 所示： 圖 25 Kingston SD 卡 圖 26 SD 卡引腳排序圖 SD 卡引腳功能描述如下表所示： 表 SD 卡引腳功能表 SD 卡只能使用 I/O 電平，所以， MCU 一定要能夠支持 I/O 端口輸出。在 SPI 模式下， CS/MOSI/MISO/CLK 都需要加 10~100K 左右的上拉電阻。 SD 卡要進入 SPI 模式很簡單，就是在SD 卡收到復位命令（ CMD0）時， CS 為有效電平（低電平）則 SPI 模式被啟用。不過在發送 CMD0 之前，要發送 74 個時鐘，這是因為 SD 卡內部有個供電電壓上升時間，大概為 64 個 CLK，剩下的 10個 CLK用于 SD卡同步 ,之后才能開始 CMD0的操作，在卡初始化的時候， CLK時鐘最大不能超過 400KHZ。 本次硬件電路板使用的是 SPI 模式來讀寫 SD 卡，下面我們就重點介紹一下 SD 卡在 SPI 模式下的相關操作。 SPI 模式下幾個重要的操作命令，如下表所示： 表 SPI模式下 SD 卡部分操作指令 其中 R1 的回應格式如下表所示： 東南大學成賢學院畢業論文 11 表 SD 卡 R1 回應格式 SD 卡的典型初始化過程如下： 初始化與 SD 卡連接的硬件條件（ MCU 的 SPI 配置， I/O 口配置）； 上電延時（ 74 個 CLK）； 復位卡（ CMD0）； 激活卡，內部初始化并獲取卡類型（ CMD1（用于 MMC 卡）、 CMD5 CMD41）； 查詢 OCR，獲取供電狀況（ CMD58）； 是否使用 CRC（ CMD59）； 設置讀寫塊數據長度（ CMD16）； 讀取 CSD，獲取存儲卡的其他信息（ CMD9）； 發送 8CLK 后，禁止片選； 這樣我們就完成了對 SD 卡的初始化，這里面我們一般設置讀寫塊數據長度為 512 個字節，并禁止使用 CRC。在完成了初始化之后，就可以開始讀寫數據了。 SD 卡讀取數據，這里通過 CMD17 來實現，具體過程如下 : 發送 CMD17； 接收卡響應 R1； 接收數據起始令牌 0XFE； 接收數據； 接收 2 個字節的 CRC，如果沒有開啟 CRC，這兩個字節在讀取后可以丟掉 ； 8CLK 之后禁止片選； 以上就是一個典型的讀取 SD 卡數據過程， SD 卡的寫與讀數據差不多，寫數據通過 CMD24 來實現，具體過程如下： 發送 CMD24； 接收卡響應 R1； 發送寫數據起始令牌 0XFE； 發送數據； 發送 2 字節的偽 CRC； 8CLK 之后禁止片選； 東南大學成賢學院畢業論文 12 第三章 編程環境介紹 簡介 RVMDK 源自德國的 KEIL 公司，是 RealView MDK 的簡稱，在全球 RVMDK 被超過 10 萬的嵌入式開發工程師使用。 RealView MDK 集成了業內最領先的技術，包括 181。Vision3 集成開發環境與 RealView編譯器。支持 ARM ARM9 和最新的 CortexM3 核處理器，自動配置啟動代碼，集成 Flash 燒寫模塊，強大的 Simulation 設備模擬，性能分析等功能。與 ARM 之前的工具包 相比， RealView 編譯器具有代碼更小、性能更高的優點。 RealView 編譯器與 的比較：代碼密度方面比 編譯的代碼尺寸小 10%；代碼性能方面比 編譯的代碼性能提高 20%。 現在 RealView 的最新版本是 ， 以上版本的 RVMDK 對 IDE 界面進行了很大改變，并且支持 CortexM0 內核的處理器。雖然 界面確實是好了，支持的器件也多了，但編譯效率沒有 ，尤其是編譯后的代碼執行速度（ FFT 運算）， 要對速度進行 O2 優化才能和。另外，國內大多數單片機工程師都接觸和使用過 KEIL，相信大家都知道 KEIL 的使用是非常簡單的，而且很容易入手。基于以上幾點，此次選擇 版本的編譯器來對軟件進行編譯。 新建 RVMDK 工程 首先，打開 MDK(以下簡稱 RVMDK 為 MDK)軟件 ， 再點擊 ProjectNew uVision Project 菜單項，則彈出如圖 31 所示界面 : 圖 31 保存工程界面 新建一個文件夾 TEST，然后把工程名字設為 test， 點擊“保存”按 鈕，彈出選擇器件的對話框，因為我們的開發板使用的是 STM32F103RBT6，所以在這里我們選擇 STMicroelectronics 下面的STM32F103RB(如果使用的是其他系列的芯片，選擇相應的型號就可以了 )。 如圖 32 所示 : 東南大學成賢學院畢業論文 13 圖 32 器件選擇界面 點擊 OK， MDK 會彈出一個對話框，問你是否加載啟動代碼到當前工程下面，這里我們選擇是 。如圖 33 所示 : 圖 33 提示界面 啟動代碼是一段和硬件相關的匯編代碼 ， 是必不可少的 !這段代碼的具體作用如下：①堆棧的初始化；②向量表定義；③地址重映射及中 斷向量表的轉移；④設置系統時鐘頻率；⑤中斷寄存器的初始化。在上面點擊了是以后， MDK 就把啟動代碼 加入到了我們的工程下面。到這里，我們就可以開始編寫自己的代碼了。 由于上面我們還沒有任何代碼在工程里面，我們在 TEST 目錄下新建一個新文件