基于STM32的数码相框设计与实现本科论文.docx

1、北京邮电大学毕业设计基于STM32的数码相框设计与实现摘要嵌入式系统是当前最有发展前途的 IT 应用领域之一，近年来数字摄影业的兴起带动了嵌入式产品数码相框的发展。本设计是一款基于 ARM Cortex-M3 内核STM32 嵌入式硬件平台设计的数码相框，主要优势是应用了 Stm32 杰出的功耗控制和极低的开发成本、超多的外设等特点。设计主要包括主控制器核心板、LCD 液晶显示、SD 卡存储器等多个功能模块。开发过程大致为：在 PC 机 win7 系统中使用 RVMDK3.80 版本的编译器撰写工程代码，之后通过 mcuisp 串口下载软件将编译器编译生成.hex 下载到开发板内，最终实现通过

2、FAT 文件系统读取 SD 卡内存储的BMP、JPEG、JPG 格式图片，把多幅图片以幻灯片的形式从TFT 屏上显示出来。关键词：数码相框; STM 32; LCD 液晶显示; SD 卡2The design of digital photo frames based on the STM32AbstractEmbedded systems is one of the most promising applications of IT in recent years, driven by the rise of digital photography embedded products - d

3、igital photo frame development. The design is based on a STM32 ARM Cortex-M3 core embedded hardware platform design digital photo frame, both of todays digital photo frame industry, market demand and Stm32 excellent power control and low development costs.Coredesign includes the main controller boar

4、d, LCD liquid crystal display, a number of functional modules SD card memory. Development process is roughly: Use RVMDK3.80 version of the compiler writing projectcode in the PC win7 system, after passing through mcuisp serial download software compiler to generate hex downloaded to the development

5、board, and ultimately the system by reading the FAT file system. within the SD card storage BMP, JPEG, JPG format images, the pieces of the picture in the form of a slide from the TFT screen is displayed.Keywords： Digital Photo Frame; STM32；LCD liquid crystal display ；SD card memory.北京邮电大学毕业设计目 录摘要1

6、ABSTRACT2目 录1第一章 绪论11.1 数码相框的技术背景11.2 数码相框的市场背景11.3 本课题主要研究内容与特点11.3.1 本课题的主要研究内容11.3.2 本设计的主要特点1第二章 硬件介绍32.1 MCU 主控模块32.2 LCD 模块42.3 SD 存储卡模块7第三章 软件介绍103.1 安装 MDK3.8A103.2 注册LICENSE103.3 新建工程123.4 MCUISP 与 SSCOM 软件18第四章 程序设计204.1 整体描述204.2 各模块描述204.2.1 SD 卡图片文件读取204.2.2 图像解码与显示214.3 主程序设计284.3 程序调试

7、31第五章 结束语33参考文献（REFERENCES）34致谢35外文文献36外文译文45北京邮电大学毕业设计第一章 绪论1.1 数码相框的技术背景嵌入式是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪适合于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。作为如今最有发展前途的 IT 应用领域之一嵌入式系统一般用在一些专用设 备上，通常这些设备的硬件资源非常有限、对成本很敏感，有时对实时响应要求很高。像我们平常常见到的手机、VCD、MP3 播放器、数字摄像机、机顶盒、高清电视、游戏机、路由器、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是嵌入式产品。随着数字摄影的兴

8、起数码相框产业得以发展。数码相框的造型是将原来相框中间放照片的部分换成了液晶显示屏，外加电源，存储介质等，比普通相框的优势是在同一个相框内可以循环播放照片。1.2 数码相框的市场背景市场方面，自2008 年开始数码相框市场就呈现出了高速发展的态势，并一直持续至今，因此本课题的研究具有极高的商业价值与意义。数码相框产品的首次出现是在 2001 年，但直至 2003 年市场都一直低迷，其原因在于产品的价格过高。之后在器件价格的下降等因素的促使下，其价格也得以下降，于是市场自2004 年有了起色，2005 年，数码相框产品开始在欧美热销，但出货量也只有 150 万台左右， 2006 年的出货量同比上

9、涨 133，为 280 万台，2007 年的出货量同比上涨 185，为 800 万台， 2011 年出货量达到 4000 万台。从长远来看，未来几年数码相框的市场将逐渐步入成熟期，其产销量和市场需求仍会保持大幅度增长。1.3 本课题主要研究内容与特点1.3.1 本课题的主要研究内容本课题是基于 ARM 单片机 STM32 的存储程序控制，从 SD 卡读取图片,解码之后输出到 TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）上显示。实现了对 SD 卡里多幅图片以幻灯片形式在TFT 屏上动态显示的效果。1） 硬件资料的研究；2） 软件方案的选择与论证；3） 软件运行与调试；1.3.2 本设计的主要特点从以往

10、的市场发展来看,数码相框产品市场化的两大阻碍因素为：一是价格；二是应用功能。低廉的价格将赢得更多顾客的青睐，拓展应用空间指的是消费者的需求开发出相应的应用产品。STM32 具有超低的价格、超多的外设、丰富的型号、优异的实时性能、杰出的功耗控制和极低的开发成本等超低的价格：以 8 位机的价格，得到 32 位机，是 STM32 最大的优势。极低的开发成本：STM32 的开发不需要昂贵的仿真器，只需要一个串口即可下载代码，并且支持 SWD 和 JTAG 两种调试口。SWD 调试可以为您的设计带来跟多的方便，只需要 2 个 IO 口，即可实现仿真调试。34超多的外设：STM32 拥有包括：FSMC、T

11、IMER、SPI、IIC、USB、CAN、IIS、SDIO、ADC、DAC、RTC、DMA 等众多外设及功能，具有极高的集成度。丰富的型号：STM32 拥有 F101、F102、F103、F105、F107 等 5 个系列数十种型号，具有 QFN、LQFP、BGA 等封装可供选择。优异的实时性能：84 个中断，16 级可编程优先级，并且所有的引脚都可以作为中断输入。杰出的功耗控制：STM32 各个外设都有自己的独立时钟开关，可以通过关闭相应外设的时钟来降低功耗。第二章 硬件介绍2.1 MCU 主控模块STM32 系列闪存微控制器是意法半导体公司（ST）基于 ARM 公司具有突破性的 Corte

12、x-M3 内核的处理器，该处理器是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。此次设计采用的具体型号是STM32F103RBT6，如图 2-1 所示。图 2-1 STM32F103RBT6 处理器STM32F103RBT6 嵌入式处理器具有以下特点：32 位 RISC 性能处理器；32 位 ARM Cortex-M3 结构优化；72 MHZ 运行频率，单周期访问时速度可达 1.25 DMIPS/MHz； 硬件除法和单周期乘法；快速可嵌套中断，612 个时钟周期； 具有 MPU 保护设定访问规则；片内具有 256KB FLASH，48KB RAM；80 个快

13、速 I/O 端口，16 个 I/O 可映射到外部中断，几乎所有的 I/O 可以忍受 5V电压；片上集成 12Bit A/D、D/A、PWM、CAN、USB、SDIO、FSMC 等资源；ARM Cortex-M3 是一种基于 ARM7v 架构的最新 ARM 嵌入式内核，它采用哈佛结构，使用分离的指令和数据总线(冯诺伊曼结构下，数据和指令共用一条总线)。从本质上来说，哈佛结构在物理上更为复杂，但是处理速度明显加快。根据摩尔定理， 复杂性并不是一件非常重要的事，而吞吐量的增加却极具价值。除了使用哈佛结构，Cortex-M3 还具有其它显著的优点：具有更小的基础内核， 价格更低，速度更快。与内核集成在

14、一起的是一些系统外设，如中断控制器、总线矩阵、调试功能模块，而这些外设通常都是由芯片制造商增加的。Cortex-M3 还集成了睡眠模式和可选的完整的八区域存储器保护单元，只支持最新的 Thumb-2 指令集，最大限度降低了汇编器使用率。Cortex-M3 这样设计的优势在于：免去 Thumb 和 ARM 代码的互相切换，对于早期的处理器来说，这种状态切换会降低性能。Thumb-2 指令集的设计是专门面向 C 语言的，且包括 If/Then 结构(预测接下来的四条语句的条件执行)、硬件除法以及本地位域操作。Thumb-2 指令集允许用户在 C 代码层面维护和修改应用程序，C 代码部分非常易于重用

15、。Thumb-2 指令集也包含了调用汇编代码的功能：Luminary 公司认为没有必要使用任何汇编语言。综合以上这些优势，新产品的开发将更易于实现，上市时间也大为缩短。STM32F103RBT6 的资源完全满足此次的嵌入式数码相框设计，通过设计电路开发一个支持 TFT 彩色液晶屏的驱动电路，在设计中搭配 2.8 寸 TFT 真彩触摸屏模块作为显示界面，同时支持一个 SD 卡（SPI 方式）可用于存储图片、数据等。2.2 LCD 模块Thin Film Transistor(薄膜场效应晶体管)，是指液晶显示器上的每一液晶象素点都是由集成在其后的薄膜晶体管来驱动。从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息,TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是多数液晶显示器的一种。TFT 屏幕的优点如下：大面积。九十年代初第一代大面积玻璃基板（300mm400mm）TFT-LCD 生产线投产，到 2000 年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了 680mm880mm），最近950mm1200mm 的玻璃基板也将投入运行。高集成度。用于液晶投影的 1.3 英寸T