基于STM32的數(shù)碼相框和彩色畫(huà)板設(shè)計(jì)

徐文嫻，謝玉萍，師文慶

（廣東海洋大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，廣東湛江 524088）

0 引言

在這個(gè)信息高速發(fā)展的時(shí)代，紙質(zhì)的照片非常不方便保存，容易丟失，損壞，發(fā)黃，褪色?，F(xiàn)在很少有人沖洗照片，膠卷時(shí)代已成為過(guò)去式，現(xiàn)如今人們更多是選擇將圖片存儲(chǔ)到SD卡中，再通過(guò)數(shù)碼相框讀取SD卡的圖片，將其顯示出來(lái)。這樣做既可以永久保存圖片，又可以獲得高清晰度的數(shù)碼照片。這種繪制圖片，循環(huán)播放，具備極高的視覺(jué)享受，讓生活充滿科技感。

通過(guò)了解各個(gè)硬件模塊的時(shí)序圖、TFT_LCD的液晶驅(qū)動(dòng)代碼、電阻式觸摸屏代碼、[BMP/JPG/JPEG]圖片的解碼、基于SPI的SD驅(qū)動(dòng)代碼、FATFS文件系統(tǒng)管理SD卡、功能模塊的切換，可實(shí)現(xiàn)彩色畫(huà)板和數(shù)碼相框兩個(gè)基本功能。

1 整體設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)路線

設(shè)計(jì)路線：顯示字符→觸屏功能→彩色畫(huà)板→存儲(chǔ)照片→讀SD卡→顯示圖片→設(shè)置幻燈片的播放時(shí)間。圖1所示為整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，圖2為功能圖。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

圖2 功能圖

1.2 整體設(shè)計(jì)原理

用一個(gè)標(biāo)志位flag來(lái)切換不同的功能。用EXTI外部中斷，得到flag的不同值。在主函數(shù)中，根據(jù)flag不同，執(zhí)行不同的代碼。

（1）按鍵0：播放PICTURE目錄的圖片，以250ms的速度播放。觸摸LCD屏上部可向上翻頁(yè)，觸摸LCD屏下部可向下翻頁(yè)，觸摸LCD屏中部可暫停播放。圖3（a）所示為屏幕界面。

（2）按鍵1：彩色畫(huà)板，有RST(復(fù)位)，SAVE(保存，圖片名字為當(dāng)前時(shí)間)，畫(huà)筆顏色(RED、YELLOW、BLUE、GREEN)。圖3（b）所示為彩色繪圖。

（3）按鍵2：播放PAINT目錄的圖片，其他功能如按鍵0。

圖3 屏幕顯示圖

2 部分電路介紹

2.1 TFT_LCD

該設(shè)計(jì)采用2.8寸TFT_LCD屏用于顯示和觸摸，圖4為TFT_LCD原理圖。該觸摸屏的分辨率為240*320，ILI9341液晶驅(qū)動(dòng)，XPT2046觸摸驅(qū)動(dòng)，3.3 V供電。

圖4 TFT_LCD原理圖

（1）TFT_LCD顯示

驅(qū)動(dòng)：ILI9341-65K-color，RGB(5，6，5-bit)inputdata存儲(chǔ)顏色數(shù)據(jù)，自帶顯存。

畫(huà)點(diǎn)流程如圖5所示。讀點(diǎn)流程如圖6所示。

圖5 畫(huà)點(diǎn)流程圖

圖6 讀點(diǎn)流程圖

（2）TFT_LCD觸屏

電阻式觸摸屏基本原理：當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，兩層導(dǎo)電層間的電阻在觸摸點(diǎn)位置發(fā)生變化，在橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)方向上產(chǎn)生信號(hào)?？刂破鳈z測(cè)到信號(hào)后，導(dǎo)電層接通橫軸方向的5Ⅴ均勻電壓場(chǎng)，另一導(dǎo)電層將接觸點(diǎn)的電壓進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，得到電壓值后與5Ⅴ相比即可得觸摸點(diǎn)的橫軸坐標(biāo)，同理得出縱軸的坐標(biāo)。

（3）AD轉(zhuǎn)換器XPT2046

電阻屏觸摸感應(yīng)，輸出兩個(gè)方向的電壓。根據(jù)不同的電壓值來(lái)判斷觸摸的位置。需要特定的觸摸屏AD轉(zhuǎn)換芯片XPT2046，如圖7所示。

圖7 XPT2046原理圖

XPT2046是內(nèi)含12位分辨率，4根導(dǎo)線，25 kHz轉(zhuǎn)換速率的A/D逐步逼近型轉(zhuǎn)換器。

2.2 SD卡

SD卡是一種新一代存儲(chǔ)器，被廣泛地應(yīng)用于便攜式設(shè)置上，例如數(shù)碼相機(jī)和多媒體播放器等，如8所示。采用SPI訪問(wèn)模式，其定義如圖9所示。

SD卡初始化流程如下：

（1）初始化SPI接口及相關(guān)IO。

（2）上電延時(shí)，發(fā)送＞74個(gè)SCK時(shí)鐘。

（3）卡復(fù)位(CMD0)，進(jìn)入IDLE狀態(tài)。

（4）發(fā)送CMD8，檢查是否支持SD卡2.0協(xié)議。

（5）根據(jù)不同協(xié)議檢查SD卡（相關(guān)命令：CMD55、CMD41、CMD58和CMD1等）。

（6）取消片選，發(fā)多8個(gè)CLK，結(jié)束初始化。

圖8 SD卡原理圖

圖9 SPI模式定義

2.3 EXTI外部中斷

該設(shè)計(jì)EXTI外部中斷的作用為切換各個(gè)功能模塊，如圖10所示。

圖10 EXTI外部中斷

外部中斷流程如下：

（1）初始化IO口為輸入，開(kāi)啟復(fù)用時(shí)鐘；

（2）設(shè)置IO口與中斷的映射關(guān)系；

（3）初始化線上中斷，設(shè)置觸發(fā)條件等；

（4）配置中斷分組，并使能中斷；

（5）編寫(xiě)中斷服務(wù)。

3 軟件模塊

3.1 FATFS文件系統(tǒng)

FATFS是FAT文件系統(tǒng)模塊，圖11所示，可以用FAT32來(lái)管理大容量存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)操作，如SD卡、硬盤(pán)等。

圖11 FAT文件系統(tǒng)

（1）底層接口。底層存儲(chǔ)媒介讀/寫(xiě)接口(SD卡)和給文件創(chuàng)建提供時(shí)間的實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC。

（2）中間層FATFS模塊。實(shí)現(xiàn)對(duì)FAT文件的讀/寫(xiě)協(xié)議。

（3）最頂層是應(yīng)用層。調(diào)用FATFS模塊提供的應(yīng)用接口函數(shù)，如f_open，f_read，f_write和f_close等，這些接口可以讓直接讀/寫(xiě)文件。

3.2 圖片解碼

（1）BMP圖片

BMP圖片采用位映射存儲(chǔ)格式，占用的空間很大，不采用任何壓縮，沒(méi)有失真。按從左到右、從下到上的順序掃描。

（2）JPG圖片

JPEG文件后輟名為”．Jpg”或”.jpeg”，同BMP格式不同，JPEG是一種有損壓格式，能夠?qū)D像壓縮在很小的儲(chǔ)存空間，容易造成圖像數(shù)據(jù)的損傷。JPEG/JPG解碼運(yùn)用解碼庫(kù)：TjpgDec。

3.3 RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘

在該設(shè)計(jì)中，RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘的作用：在彩色畫(huà)板時(shí)，設(shè)置圖片名字。

RTC時(shí)鐘初始化流程如下：

（1）使能電源時(shí)鐘、允許訪問(wèn)RTC；

（2）使能外部晶振、選擇RTC時(shí)鐘源為外部低速晶振(RCC_RTCCLKSource_LSE)；

（3）設(shè)置日期和時(shí)間；

（4）配置外部中斷控制線；

（5）使能外部中斷，設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)；

（6）編寫(xiě)rtc的中斷服務(wù)函數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

該設(shè)計(jì)是基于TFT_LCD觸摸顯示屏做的數(shù)碼相框，搭載FATFS文件系統(tǒng)管理SD卡?？捎糜诒尘皦ι?，有彩色畫(huà)板，幻燈片瀏覽圖片功能。讓多媒體更加貼近我們的生活，感受數(shù)碼的感覺(jué)。

以后科技發(fā)展中，觸摸面板將會(huì)成為生活中不可缺少的家居，辦公用品。“桌面觸摸”將成為一大新亮點(diǎn)。人們即將走入“萬(wàn)物觸摸時(shí)代”。