本科毕业设计基于arm的汉字显示系统设计.docx
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本科毕业设计基于arm的汉字显示系统设计
摘要
本文介绍了基于STM32的汉字显示系统设计。
现如今LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。
基于STM32的LCD显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。
通电后，复位到初始化状态可显示本次课程设计题目及成员等基本信息，可人为操作对显示信息的汉字进行自定义大小颜色及字体等等；通过字库制作软件制作相应的字库经过SD卡将自己所制作的字库中的汉字在屏幕中依次显示出来，同时可以通过按键控制实现显示汉字的速度、暂停、继续以及更新字库。
本系统是利用STM32开发板配合SD卡实现将已存入字库中的汉字完整的显示在LCD彩色显示屏上。
关键词：
STM32;LCD液晶显示;开关;汉字显示
目录
1引言1
2总体设计2
2.1汉字显示的基本原理2
2.2汉字显示设计分析2
2.3系统的结构框图3
3详细设计4
3.1硬件设计4
3.1.1ALIENTEKMiniSTM32开发板简介4
3.1.2功能简介4
3.2软件设计8
3.2.1录字软件8
3.2.2主函数部分9
3.2.3硬件部分程序12
3.2.4字库相关程序14
3.2.5FAT系统19
3.2.6程序流程图20
4实验结果及分析21
4.1硬件实验结果21
4.2结果分析21
5结论22
参考文献23
1引言
进入新世纪LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。
伴随社会信息化进程的推进，LCD显示屏技术也在不断的推陈出新，应用领域愈加广阔。
基于STM32的LCD显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。
现基于STM32在液晶显示屏幕上显示文本及图形。
目前，显示技术和显示工业的发展迅速。
显示技术是传递视觉的信息技术。
液晶显示器件LCD是当今最有发展前途的一种平板显示器件，它具有很多独到的优异特性。
它具有显示信息多、易于多彩化、体积小、重量轻、功耗低、寿命长、价格低、无辐射、无污染、接口控制方便等优点。
实际的LCD应用中要显示的汉字一般很有限，并不需要完整的汉字库，再加上完整字库在程序中要占用大量空间，因而非完整汉字库的研究就有了其自身的现实必要性。
本次课程设计主要以TFTLCD的LCD显示模块，完整的实现了汉字库的建立与显示。
2总体设计
2.1汉字显示的基本原理
制作一个GBK字库，制作好的字库放在SD卡里面，然后通过SD卡，将字库文件复制到W25X16里，这样，W25X16就相当于一款汉字字库芯片了。
汉字在液晶上的显示其实就是一些点的显示与不显示，这就相当于我们的笔一样，有笔经过的地方就画出来，没经过的地方就不画。
所以要显示汉字，我们首先要知道汉字的点阵数据，这些数据可以由专门的软件来生成。
只要知道了一个汉字点阵的生成方法，那么我们在程序里面就可以把这个点阵数据解析成一个汉字。
知道显示了一个汉字，就可以推及整个汉字库了。
汉字在电脑里面存储不是以点阵数据的形式存储的，而是以内码的形式存储的，每个汉字对应着一个内码，在知道了内码之后再去字库里面查找这个汉字的点阵数据，然后在液晶上显示出来。
这个过程我们是看不到，但是计算机是要去执行的。
嵌入式要显示汉字也与此类似：
汉字内码->查找点阵库->解析->显示。
所以只要我们有了整个汉字库的点阵，就可以把电脑上的文本信息在嵌入式上显示出来了。
2.2汉字显示设计分析
设计一个基于STM32系统，开机的时候先检测W25X16中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。
如果没有，则检测SD卡和文件系统，并查找SYSTEM文件夹下的FONT文件夹，在该文件夹内查找UNI2GBK.SYS和GBK16.FON。
在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。
具体要实现的目标如下:
1.更新字库，即文档可进行变换；
2.初始状态显示本次课设的基本信息；
3.可以将输出的文字进行字体、颜色、大小的变换；
4.可对显示过的汉字进行计数；
5.显示显每个汉字所对应的内存字节；
6.在运行过程中可实现暂停、继续、变速等功能。
7.每显示一个汉字后，LED0小灯会闪烁提示一下。
2.3系统的结构框图
暂停
继续
更新字库
显示调速
按键控制
图2.1系统结构框图
3详细设计
3.1硬件设计
3.1.1ALIENTEKMiniSTM32开发板简介
ALIENTEKMiniSTM32开发板是一款迷你型的开发板，小巧而不小气，简约而不简单。
它的外观尺寸只有8cm*10cm大小，板子的设计充分考虑了成本与功能这两个矛盾面，再结合实际使用的经验及STM32的特点，可有可无的选择性价比最高的留下，最终确定了这样的设计。
其资源丰富，设计灵活。
特点包括：
1）小巧。
整个板子尺寸为8cm*10cm*2cm。
2）灵活。
板上除晶振外的所有的IO口全部引出，特别还有GPIOA和GPIOB的IO口是按顺序引出的，可以极大的方便大家扩展及使用，另外板载独特的一键下载功能，避免了频繁设置B0、B1带来的麻烦，直接在电脑上一键下载。
3）资源丰富。
板载十多种外设及接口，可以充分挖掘STM32的潜质。
4）质量过硬。
沉金PCB+全新优质元器件+定制全铜镀金排针/排座+电源TVS保护，坚若磐石。
3.1.2功能简介
开机的时候先检测W25X16中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。
如果没有，则检测SD卡和文件系统，并查找SYSTEM文件夹下的FONT文件夹，在该文件夹内查找UNI2GBK.SYS和GBK16.FON。
在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。
每显示一个汉字LED0小灯会闪烁一下。
WK_UP按键调整显示汉字的速度；key1控制继续和暂停；key0更新SD卡。
所要用到的硬件资源如下：
1）STM32F103RBT6。
2）外部LED0。
3）TFTLCD液晶模块。
4）按键WK_UP、key1、key0。
5）W25X16。
6）SD卡。
1、STM32的简单介绍
图3.1STM32原理图
选择STM32F103RBT6作为MCU，原因是其性价比高，128KFLASH、20KSRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用IO脚…，所以我们选择了它作为我们的主芯片。
2、外部LED0
图3.2外部LED0原理图
其中PWR是系统电源指示灯，为蓝色。
LED0和LED1分别接在PA8和PD2上，PA8还可以通过TIM1的通道1的PWM输出来控制DS0的亮度。
3、TFTLCD液晶模块
图3.3TFTLCD液晶显示原理图
TFT_LCD是一个通用的液晶模块接口。
OLED是一个给OLED显示模块供电的接口，它和TFT_LCD拼接在一起。
当使用2.4’/2.8’的LCD时，我们接到TFT_LCD上就可以了，而当我们使用ALIENTEK的OLED模块时，则接OLED排阵做电源，同时会连接到TFT_LCD上的部分管脚，从而实现OLED与MCU的连接。
4、按键
图3.4按键输入原理图
KEY0和KEY1用作普通按键输入，分别连接在PA13和PA15上，他们都连接在了JTAG相关的引脚上（KEY0还连接在SWDIO上），KEY0和KEY1还和PS/2的DAT和CLK线共用，他们都通过JTAG的上拉电阻来提供上拉。
WK_UP按键连接到PA0（STM32的WKUP引脚），它除了可以用作普通输入按键外，还可以用作STM32的唤醒输入。
这个按键是高电平触发的。
5、W25X16
图3.525X16原理图
这是ALIENTEKMiniSTM32开发板板载的一颗FLASH芯片，型号为W25X16。
这颗芯片的容量为16Mbit，也就是2M字节，容量和AT45DB161一样。
适合存储不常修改的数据，比如字库等。
6、SD卡
图3.6SD卡部分原理图
插入SD卡可以外扩大容量存储设备，可以用来记录数据。
SD卡我们使用的是SPI模式通信，SD卡的SPI接口连接到STM32的SPI1上，SD_CS接在PA3上。
3.2软件设计
汉字显示系统需要有STM32开发板配合SD卡使用，因此其程序需要分为以下几个文件夹，用来读取SD卡上的字库和UNICODE到GBK的转换码表的FAT系统文件，硬件组成文件HARDWARE系统文，汉字字库存储，及读取相应的文件TEXT文件，以及存放主程序文件USER文件件，和STM32的系统文件。
3.2.1录字软件
双击如图所示的软件
，进入主界面，如图3.7。
选择中文—>小字库—>开始输入文本—>创建—>确定，如图3.8。
完成后，将生成的文件拷入SD卡中。
图3.7点阵字库生成器
图3.8创建字库
3.2.2主函数部分
intmain（void）
{
u32fontcnt;
u8i,j;
u16fx,fy;
u8fontx[2];
u8key;
u16t,ts;
Stm32_Clock_Init（9）;
delay_init（72）;
uart_init（72,9600）;
LCD_Init（）;
KEY_Init（）;
LED_Init（）;
SPI_Flash_Init（）;
if（Font_Init（））
{UPD:
POINT_COLOR=BLACK;
LCD_Clear（WHITE）;
LCD_ShowString（60,50,"STM32"）;
LCD_ShowString（60,70,"FontUpdating..."）;
SD_Initialize（）;
while（FAT_Init（））
{LCD_ShowString（60,90,"FATSYSERROR"）;
i=SD_Initialize（）;
if（i）
{LCD_ShowString（60,110,"SD_CARDERROR"）;}
delay_ms（500）;
LCD_Fill（60,90,240,126,WHITE）;
delay_ms（500）;LED0=!
LED0;LED1=!
LED1;}
while（Update_Font（）!
=0）
{LCD_ShowString（60,110,"SYSTEMFILELOST"）;
delay_ms（500）;
LCD_ShowString（60,130,"PleaseCheck...."）;
delay_ms（500）;
LED0=!
LED0;LED1=!
LED1;};
LCD_Clear（WHITE）;}
RESET:
LCD_Clear（WHITE）;POINT_COLOR=RED;
Show_Str（5,5,"电子系统设计",16,0）;
Show_Str（140,5,"汉字显示系统",16,0）;
POINT_COLOR=BLUE;
Show_Str（10,40,"内码：
高字节",16,0）;
Show_Str（130,40,"低字节",16,0）;
Show_Str（10,60,"对应汉字",16,0）;
Show_Str（130,60,"计数器",16,0）;
Show_Str（60,270,"张政马舒阳刘佳萍",16,0）;
Show_Str（90,290,"2015年7月9日",16,0）;
POINT_COLOR=BLACK;
fx=15;fy=80;ts=600;
while
（1）
{fontcnt=0;
for（i=0x81;i<0xp;i++）
{fontx[0]=i;LCD_ShowNum（100,40,i,3,16）;
for（j=0x40;j<0xfe;j++）
{if（j==0x7f）continue;
fontcnt++;
LCD_ShowNum（210,40,j,3,16）;
LCD_ShowNum（190,60,fontcnt,5,16）;
fontx[1]=j;fx+=15;
if（fx>=220）
{fx=5;fy+=20;}
if（fy>130）
{POINT_COLOR=RED;
while
（1）
{key=KEY_Scan（）;
if（key==1）gotoUPD;
if（key==2）gotoRESET;
LCD_ShowString（60,190,"ShowOver"）;
delay_ms（500）;
LCD_ShowString（60,210,"PleaseCheck...."）;
delay_ms（500）;
LCD_Fill（60,210,220,230,WHITE）;}}
Show_Font（100,60,fontx,16,0）;
Show_Font（fx,fy,fontx,16,0）;t=ts;
while（t--）
{delay_ms
（1）;
key=KEY_Scan（）;
if（key==1）gotoUPD;
elseif（key==2）
{while
（1）
{key=KEY_Scan（）;
if（key==1）gotoUPD;
if（key==2）break;}
break;}
elseif（key==3）
{if（ts==600）ts=200;
elsets=600;}}
LED0=!
LED0;}}}}
3.2.3硬件部分程序
voidKEY_Init（void）//键盘相应程序
{
RCC->APB2ENR|=1<<2;
GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;
GPIOA->CRL|=0X00000008;
GPIOA->CRH&=0X0F0FFFFF;
GPIOA->CRH|=0X80800000;
GPIOA->ODR|=1<<13;
GPIOA->ODR|=1<<15;}
u8KEY_Scan（void）
{staticu8key_up=1;
JTAG_Set（JTAG_SWD_DISABLE）;
if（key_up&&（KEY0==0||KEY1==0||KEY2==1））
{delay_ms（10）;key_up=0;
if（KEY0==0）
{JTAG_Set（SWD_ENABLE）;
return1;}
elseif（KEY1==0）
{JTAG_Set（SWD_ENABLE）;return2;}
elseif（KEY2==1）
{JTAG_Set（SWD_ENABLE）;return3;}
}elseif（KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==0）key_up=1;
JTAG_Set（SWD_ENABLE）;return0;}
voidLED_Init（void）//led相应程序
{RCC->APB2ENR|=1<<2;
RCC->APB2ENR|=1<<5;
GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;
GPIOA->CRH|=0X00000003;
GPIOA->ODR|=1<<8;
GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF;
GPIOD->CRL|=0X00000300;GPIOD->ODR|=1<<2;}
voidSPIx_Init（void）//SD卡驱动程序
{RCC->APB2ENR|=1<<2;
RCC->APB2ENR|=1<<12;
GPIOA->CRL&=0X000FFFFF;
GPIOA->CRL|=0XBBB00000;
GPIOA->ODR|=0X7<<5;
SPI1->CR1|=0<<10;SPI1->CR1|=1<<9;
SPI1->CR1|=1<<8;SPI1->CR1|=1<<2;
SPI1->CR1|=0<<11;SPI1->CR1|=1<<1;
SPI1->CR1|=1<<0;SPI1->CR1|=7<<3;
SPI1->CR1|=0<<7;SPI1->CR1|=1<<6;
SPIx_ReadWriteByte（0xff）;}
voidSPIx_SetSpeed（u8SpeedSet）
{SPI1->CR1&=0XFFC7;
switch（SpeedSet）
{caseSPI_SPEED_2:
SPI1->CR1|=0<<3;break;
caseSPI_SPEED_4:
SPI1->CR1|=1<<3;break;
caseSPI_SPEED_8:
SPI1->CR1|=2<<3;break;
caseSPI_SPEED_16:
SPI1->CR1|=3<<3;break;
caseSPI_SPEED_256:
SPI1->CR1|=7<<3;break;}
SPI1->CR1|=1<<6;}
u8SPIx_ReadWriteByte（u8TxData）
{u8retry=0;
while（（SPI1->SR&1<<1）==0）
{retry++;if（retry>200）return0;}
SPI1->DR=TxData;retry=0;
while（（SPI1->SR&1<<0）==0）
{retry++;if（retry>200）return0;}
returnSPI1->DR;}
3.2.4字库相关程序
u32FONT16ADDR;
u32FONT12ADDR;
u32UNI2GBKADDR;
#ifdefEN_UPDATE_FONT
u8temp[512];
u8Update_Font（void）
{u32fcluster=0;
u32i;
u32tempsys[2];
floatprog;
u8t;
FileInfoStructFileTemp;
if（FAT32_Enable）
fcluster=FirstDirClust;
elsefcluster=0;
FileTemp=F_Search（fcluster,（unsignedchar*）folder[0],T_FILE）;
if（FileTemp.F_StartCluster==0）return1;
{FileTemp=F_Search（FileTemp.F_StartCluster,（unsignedchar*）folder[1],T_FILE）;
if（FileTemp.F_StartCluster==0）return2;
fcluster=FileTemp.F_StartCluster;
FileTemp=F_Search（fcluster,（unsignedchar*）sysfile[2],T_SYS）;if（FileTemp.F_StartCluster==0）return3;
LCD_ShowString（20,90,"WriteUNI2GBKtoFLASH..."）;
LCD_ShowString（108,110,"%"）;
F_Open（&FileTemp）;i=0;
while（F_Read（&FileTemp,temp））
{if（i{SPI_Flash_Write（temp,i+100000,512）;i+=512；}
prog=（float）i/FileTemp.F_Size;
prog*=100;
if（t!
=prog）
{t=prog;if（t>100）t=100;
LCD_ShowNum（84,110,t,3,16）;}}
UNI2GBKADDR=100000;
tempsys[0]=UNI2GBKADDR;
tempsys[1]=FileTemp.F_Size;
SPI_Flash_Write（（u8*）tempsys,0,8）;
delay_ms（1000）;
FONT16ADDR=FileTemp.F_Size+UNI2GBKADDR;
FileTemp=F_Search（fcluster,（unsignedchar*）sysfile[0],T_FON）;
if（FileTemp.F_StartCluster==0）return4;
LCD_ShowString（20,90,"WriteFONT16toFLASH..."）;
F_Open（&FileTemp）;i=0;
while（F_Read（&FileTemp,temp））
{if（i{SPI_Flash_Write（temp,i+FONT16ADDR,512）;i+=512;}
prog=（float）i/FileTemp.F_Size;
prog*=100;if（t!
=prog）
{t=prog；if（t>100）t=100;
LCD_ShowNum（84,110,t,3,16）;}}
tempsys[0]=FONT16ADDR;
tempsys[1]=FileTemp.F_Size;
SPI_Flash_Write（（u8*）tempsys,8,8）;
delay_ms（1000）;
FONT12ADDR=FileTemp.F_Size+FONT16ADDR;}
t=0XAA;SPI_Flash_Write（&t
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