基于STM32的数码相框设计与实现本科论文.doc
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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 要码相框的发展填土 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内核的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。 设计主要本设计是一款基于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
2、通过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。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。关键词:数码相框; STM 32; LCD液晶显示; SD卡The design of digital photo frames based on the STM32Abstract Embedded systems is one of the most promising applications of IT in recent years, driven by the rise of digital photog
3、raphy embedded products - digital 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. Core design incl
4、udes the main controller board, LCD liquid crystal display, a number of functional modules SD card memory. Development process is roughly: Use RVMDK3.80 version of the compiler writing project code in the PC win7 system, after passing through mcuisp serial download software compiler to generate hex
5、downloaded to the development 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 ;S
6、D card memory.2目 录摘要1ABSTRACT2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2
7、84.3 程序调试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第一章 绪论 引 言1.11 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。嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的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(如处理器、存储器等)非常有限,并且对成本很敏感、对成本很敏感,有时对实时响应要求很高。特别是随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。像我们平常常见到的手机、PDA、电子字典、可视
8、电话、VCDDVD、MP3播放器、数码相机、数字摄像机、U-Disk、机顶盒、高清电视、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式产品。随着数字摄影的兴起不可避免地引起了数码相框产业得以的发展,因为仅有不到35%的数码照片被打印出来。数码相框的基本原理就是采用普通相框的造型是,将把原来相框中间放的照片的部分换成了液晶显示屏,外加配上电源,存储介质等,使得同一个相框内可以循环播放照片比普通相框的优势是在同一个相框内可以循环播放照片,比普通照片的单一显示功能更有优势。此外,本设计属于数字影音娱乐产品,需要较为强劲的处理器进行图像解
9、码的工作,而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特点。因此,进行基于STM32平台的数码相框系统的设计具有重要的理论意义和实用价值。1.2 数码相框的市场背景景相框的u yihaunjing 市场方面,自从2007年开始,数码相框的市场关注度开始激增。在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潜在市场价值与意义。1.2.1 数码相框的发展现状数码相框产品的首次出现是在是2001年开始出现的,但直至2003年市场都一直低迷,由于当时消费者的接受度及价格过高的因素其原因在于产
10、品的价格过高,使这一市场一直到2003年都很低迷。之后在随着主要器件价格的下降等因素的促使下,数码相框的价格也逐步下降其价格也得以下降,于是市场自在2004年开始有了起色,尤其在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, 到了2006年的出货量同比上涨133,为280万台,2007年的出货量同比上涨185,为800万台, 预计到2011年出货量将达到4000万台。从屏幕尺寸来看,2006年5-6.9英寸产品占主流,2007年7、8、9英寸产品成为最大市场。预计2011年,7、8、9英寸产品的供货比例将持续保持首位,而平均销售单价将以每年16.5左右的速度降低。200
11、6年以前,中国生产的数码相框绝大多数出口国外。2005年底Philips率先将数码相框在中国推广,在礼品市场上取得了一些成绩,但由于销售价格较高,约为2050元/台,这一年中国数码相框的销售量仅有1.7万台。2006年下半年,开始有更多的国内厂商在中国市场推出数码相框,因而也带动了此产品价格的下降,这一年的平均售价为1150元/台,仍然较高,市场也以商务礼品为主,但由于2005年销售量的基数较低,2006年的销售量同比增长了470.6,达到9.7万台。直到2007年下半年,业界才感到这个一直处于培育期的市场,开始了真正的起飞。这得益于对数码相框产品认知度的提高、价格的下滑和需求量的提高。从IT
12、厂商来看,仅2007年下半年以来,就有惠普、三星、优派、AOC、明基、柯达、长城等众多新军加入数码相框阵营。其中,巨头惠普2007年7月底在美国宣布进入数码相框市场,2007年数码相框出货量设定为50万台。除新军外,数码相框老牌劲旅的出货量表现也令业界振奋,如飞利浦2006年数码相框出货量达到50万台,而2007年上半年出货量已达去年总和,2007年全年出货量达150万台。而从上游面板厂商的动作来看,也显示出乐观的发展态势。中华映管、群创等厂商均显著调高了配套数码相框产品的中尺寸面板的出货量目标,2007年出货量达1000万台,预计2008年更将倍增至2000万台。其中,中华映管目前已调配一座
13、4.5代面板厂来支持生产中尺寸面板,主要生产可携式DVD播放机面板与数码相框面板,其数码相框面板以7英寸、8英寸、10.2英寸为主要尺寸,数码相框面板占其中尺寸面板的比重提高到40。1.2.2 数码相框的发展趋势从长远来看,2008年及今后几年将为处在数码相框产品供应链的各企业带来巨大的商机。未来几年,数码相框的市场将处在逐渐步入走向成熟期的阶段,其产销量和市场需求依然将仍会保持大幅度的增长,在未来的三年内,市场尚无萎缩的可能。从技术上来说,未来数码相框的发展将向两极分化。一部分产品着重强调基本功能和低成本,整合家庭中的闹钟、日历和装饰功能,这些产品走的是低成本路线,以展示照片为主,追求图像的
14、品质及幻灯片播放特效,已成为DC/DV的附属物;另一部分产品将会添加一些新的功能,如WiFi,还可即时报告天气、股票等信息,从而有望成为“桌面信息中心”。此外,触摸面板会成为一个应用的新亮点。从产品形态上来说,数码相框的市场将会有非常明确的细分。1 数码相框:这将是以数字照片的重显为主要功能的产品,其功能更接近于传统意义上的相框。由于人机界面的限制,为了更方便的重显和浏览以及确定重显的规则,这类产品并不强调有大容量的内存以及丰富的存储卡接口,这类产品的主要特征是:1) 支持USB Device&Host以便于更新和同步数据。2) 在某些情况下(如从PC端通过相框的USB Device同步数据)
15、允许修改数字照片的格式使得有最佳的重显效果。3) 仅依靠内置的半导体存储器存放需要重显的数字照片。4) 文件(照片)查询和播放规则设定非常简洁易用。5) 产品大致分为桌面和壁挂两种。2 数码相册:这是以数字照片的存储和浏览为主要功能的产品,由于需要满足跟PC相类似功能,所以这类产品的主要特征是:1) 有大容量的内置数据存储器。2) 支持USB Device&Host及各种存储卡接口,并支持内部存储器与各种数据存储器之间的同步以及相互拷贝。3) 强大的文件管理功能:浏览,搜寻,命名(重命名),复制,删除,备份等。4) 带或不带内建显示单元,有能支持其它高分辨率显示设备的接口(如色差,VGA甚至
16、是HDMI)。1.3 本课题设计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STM32F103RBT6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)TFT-LCD上显示,同时通过按键可以切换到时间模式。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的市场发展来看,但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而根据中国消费者的需求和特点,开发出相应
17、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。超多的外设:STM32拥有包括:FSMC、TIMER、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、F1
18、05、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 嵌入式系统概况2.1.1 嵌入式系统的定义虽然嵌入式系统是近几年才风靡起来的,但其历史可追溯到20世纪70年代。经过30多年的发展,在硬件和软件交替发展的支撑下,嵌入式技术逐渐趋于稳定和成熟,已被广泛应用于工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境检测、机器人等各个领域。毫不夸张的说,
19、嵌入式系统已经无所不在,所以研究和开发嵌入式系统有着十分重要的意义。根据IEEE(国际电气和电子工程师协会)的定义,嵌入式系统是“控制、监视或辅助设备、机器和车间运行的装置”,这主要是从应用上加以定义的。不过,上述定义并不能充分体现出嵌入式系统的精髓。目前,国内一个普遍被认同的定义是:以应用为中心、以计算机为基础,软、硬件可裁减,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。广义地讲,凡是不用于通用目的的可编程计算机设备,就可以算是嵌入式计算机系统。狭义上而言,嵌入式系统是指以应用为核心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗严
20、格要求的专用计算机系统。总的来说,嵌入式系统是一个外延极广的概念,凡是与产品结合在一起的、具有嵌入式系统特点的系统都可以称为嵌入式系统。可以从以下几个方面来理解嵌入式系统的含义:嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的,必须与具体应用相结合才会具有生命力。正因为与具体应用的紧密结合,嵌入式系统才具有很强的专用性。嵌入式系统将先进的半导体技术、计算机技术和电子技术,以及各个行业的具体应用相结合,是一个技术密集、资金密集、学科交叉和不断创新的知识集成系统。嵌入式系统必须根据应用需要对硬件和软件进行裁剪,以满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的要求。2.1.2 嵌入式系统的组成通常来说,嵌
21、入式系统可以划分成硬件和软件两部分。嵌入式硬件由嵌入式微处理器、片内周边电路和外部设备三部分组成。嵌入式微处理器是嵌入式硬件系统的核心,直接影响嵌入式产品的应用范围和开发复杂度。典型的嵌入式微处理器有Motorola公司的Power PC系列、Intel公司的Strong Arm系列、AMD公司的X86系列以及EPSON公司的SIC33系列等。嵌入式软件一般由连接硬件和应用程序的嵌入式实时操作系统(Real-time operating System,简称RTOS)和在其上运行的应用软件构成。嵌入式处理器嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件,是控制、辅助系统运行的硬件单元,其功能和性能影响着整个
22、系统的功能、性能和设计。嵌入式处理器的选择也制约着其配套的外围器件及操作系统的选择。嵌入式处理器的种类繁多、数量庞大。目前世界上嵌入式处理器的种类数量已经超过1000种,流行的体系结构有30多个系列。嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点,因此得到了广泛应用。目前这样的嵌入式处理器类型有ARM、MIPS、MC6800、386EX、PowerPC等系列,其中以ARM的应用最为广泛。嵌入式处理器可以分为四类,即嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit,EMPU),如ARM嵌入式微控制器(Microcontroller Unit,MCU)嵌入式DSP
23、处理器(Embedded Digital Signal Processor,EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)嵌入式外围设备这里所说的嵌入式外围设备,指在一个嵌入式硬件系统中,除了中心控制部件(MCU,DSP,EMPU,SOC)以外的完成存储、通信、保护、调试、显示等辅助功能的其他部件。根据外围设备的功能可分为以下三类,即:存储器类型:静态易失型存储器(RAM,SRAM)、动态存储器(DRAM)、非易失型存储器(ROM,EPROM,EEPROM,FLASH)。其中,因为FLASH可以擦写多次,存储速度快,容量大,价格便宜在嵌入式领域应用广泛。接口类型:目前存在的所有接口在
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