基于STM32在LCD上显示SD卡中BMP图片设计

上海第二工业大学实 训 报 告课程名称： 电信专业综合实践 学生姓名： xx xx xx 学号：201x4820xxx 201x4820xxx 201x4820xxx 学院名称： 工学部 专业班级： xx 电信 A1 目录摘要： .1第一章 绪 论 .11.2 本课题设计的背景 .11.2 本课题设计内容 .2第二章 实验方案的总体设计 .32.1 详细设计组成框图： .32.2 相关硬件简介 .32.3 相关硬件原理图 .12第三章 设计流程图 .19第四章 硬件设计 .204.1 中英文显示部分设计 .204.2 BMP 图片部分设计 .214.3 SD 卡读取的内容 .22第五章 软件设计 .235.1 主函数部分程序设计 .235.2 按键程序设计 .275.3 LED 灯程序设计 .33第六章 系统调试结果及问题分析 .356.1 系统调试后的实验现象 .356.2 遇到的问题及解决办法 .38第七章 总结 .397.1 思考与总结 .397.2 参考文献： .40基于 STM32在 LCD上显示 SD卡中 BMP图片的设计摘要：设计了一种基于 STM32的处理器的按键式控制的 BMP图片切换系统。在设计过程中采用了 SD卡中读取 BMP格式图片及汉字字库，使 LCD屏幕显示相关提示内容及设定格式的 BMP图片。完成了基于 ARM最新 Cortex-M3内核的处理器 STM32的 BMP图片切换系统的硬件电路和软件程序的设计，实现了一个能在内存有限的片上系统中进行 BMP图片切换的系统。关键词：BMP 图片；SD 卡；ARM 微控制器；STM32；片上系统第一章 绪 论1.1本课题设计的背景随着国民经济的起飞，现代社会的不断进步，广告的在新时期又有了新的发展。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。截至目前，我国在液晶显示取得较大进步，我国 LCD产业已经走过了近 30年的历程.经历几次大的投资浪潮之后,我国内地已经成为世界最大的 TN-LCD(扭曲液晶显示器)生产基地和主要的 STN-LCD(超扭曲液晶显示器)生产基地,并且从 2003年开始,涉足 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)领域.1.2 本课题设计内容本次设计采用 STM32ISO开发板，实现一个从 SD卡读取图片内容及汉子库在 LCD显示屏上显示由按键控制图片切换的功能。本实验用到的硬件部分主要有 STM32开发板、USB 线、LCD 液晶模块、SD 卡、J-Link 仿真器等主要部分组成。STM32 开法板涉及 Keil5程序的读取，SD 卡读取裁剪过的图片，最后通过 J-Link仿真器加载后，在 LCD显示屏上显示相关内容，中英文内容提示通过设置延时衔接，图片通过按键直接控制。第二章 实验方案总体设计2.1详细设计组成框图：2.2相关硬件简介本节实验功能简介：开机的时候先初始化 SD卡，如果 SD卡初始化完成，则读取扇区 0的数据，然后通过串口打印到电脑上。如果没初始化通过，则在 LCD上提示初始化失败。 同样用 DS0来指示程序正在运行。 所要用到的硬件资源如下： STM32开发板Key2STM32 开发板SD 卡蜂鸣器 LED 灯LCD 液晶模块Key1按键区 USB线 LCD液晶模块 SD卡 J-Link仿真器2.2.1 STM32开发板 STM32F103系列属于中低端的 32位 ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是 Cortex-M3。该系列芯片按片内 Flash的大小可分为三大类：小容量（16K 和 32K）、中容量（64K 和 128K）、大容量（256K、384K 和512K）。芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能。分为三大类：LD(小于 64K)，MD（小于 256K），HD（大于 256K），STM32F103VET6类属第三类。STM32F103ZET6芯片介绍基于 ARM Cortex-M3核心的 32 位微控制器,LQFP-144 封装.512K 片内 FLASH（相当于硬盘）,64K 片内 RAM（相当于内存） ,片内 FLASH 支持在线编程(IAP).高达 72M 的频率,数据,指令分别走不同的流水线,以确保 CPU 运行速度达到最大化 . 通过片内 BOOT区,可实现串口下载程序(ISP).片内双 RC 晶振,提供 8M和 32K 的频率.支持片外高速晶振(8M),和片外低速晶振(32K).其中片外低速晶振可用于 CPU 的实时时钟,带后备电源引脚,用于掉电后的时钟行走.42 个 16位的后备寄存器(可以理解为电池保存的 RAM),利用外置的纽扣电池,和实现掉电数据保存功能.支持 JTAG,SWD 调试.配合廉价的 J-LINK,实现高速低成本的开发调试方案.多达 80个 IO(大部分兼容 5V逻辑),4 个通用定时器,2 个高级定时器,2 个基本定时器,3 路 SPI接口,2 路 I2S 接口,2 路 I2C接口,5 路 USART,一个 USB从设备接口,一个 CAN 接口,SDIO 接口,可兼容 SRAM,NOR和 NAND Flash 接口的 16位总线-FSMC.3 路共 16通道的 12位 AD输入,2 路共 2 通道的 12位 DA 输出.支持片外独立电压基准.CPU 操作电压范围:2.0-3.6VSTM32开发板引脚图2.2.2 USB线 USB开发涉及主机和设备，为了避免开发驱动程序，使用 Windows自带的驱动程序。所以设备枚举成 HID类设备。USB 鼠标就是标准的 USB-HID设备。不过操作系统阻止了应用程序直接访问 USB鼠标返回的报告。所以本例使用自定义 HID设备。一来免去了开发驱动程序，二来自定义的 HID设备应用程序和设备可以自由收发数据（仅指数据内容）。USB是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。USB 接口即插即用和热插拔功能。USB 接口可连接 127种外设，如鼠标和键盘等。USB 是在1994年底由英特尔等多家公司联合在 1996年推出后，已成功替代串口和并口，已成为当今电脑与大量智能设备的必配接口。USB 版本经历了多年的发展，到如今已经发展为 3.0版本. 对于大多数工程师来说，开发 USB2.0 接口产品主要障碍在于：要面对复杂的 USB2.0协议、自己编写 USB设备的驱动程序、熟悉单片机的编程。这不仅要求有相当的 VC编程经验、还能够编写 USB接口的硬件（固件）程序。所以大多数人放弃了自己开发 USB产品。为了将复杂的问题简单化，西安达泰电子特别设计了 USB2.0协议转换模块。USB20D 模块可以被看作是一个 USB2.0协议的转换器，将电脑的 USB2.0接口转换为一个透明的并行总线，就象单片机总线一样。从而几天之内就可以完成 USB2.0产品的设计。本实验用到的 USB线2.2.3 液晶显示器 LCD 控制器简介液晶显示器(Liquid Crystal Display: LCD)的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。LCM(LCD Module)即 LCD显示模组、液晶模块，是指将液晶显示器件，连接件，控制与驱动等外围电路，PCB 电路板，背光源，结构件等装配在一起的组件。LCD，由于液晶显示屏功耗低、体积小，承载的信息量大，因而被广泛用于信息输出、与用户进行交互。由于 STM32 内部没有集成专用的液晶屏和触摸屏的控制接口，所以在显示面板中应自带含有驱动芯片的驱动电路(液晶屏和触摸屏的驱动电路是独立的)，STM32 芯片通过驱动芯片来控制液晶屏和触摸屏。以本实验 3.2 寸液晶屏(240*320)为例，它使用 ILI9341 芯片控制液晶屏，通过 XPT2046 芯片控制触摸屏。LCD 为非发光性的显示装置，它需要借助背光源才能达到显示功能，LED 控制器就是用来控制液晶屏中的 LED 背光源。液晶显示器在内部电路结构上主要有以下几个部分构成：1、 驱动板（也叫主板）：主要是用以接收、处理从外部送进来的模拟（VGA）或者数字（DVI）视频信号，并通过屏线送出信号去控制液晶屏（PANEL）正常工作。驱动板上含有 MCU单元，它是液晶显示器的检测控制中心和大脑。2、 电源板：用于将 90240V 的交流电压转变为 12V、5V、3V 等的直流电供给显示器工作。本实验用的 STM32开发板3、 背光板（也叫高压板）：用于将主板或电源板输出的 12V 的直流电压转变为PANEL 需要的高频的 15001800V 的高压交流电，用于点亮 PANEL的背光灯。电源板和背光板有时会做在一起也就是所谓的电源背光二合一板。4、 液晶屏：液晶显示用模块，它是液晶显示器的核心部件，其包含液晶板和驱动电路。其中,液晶屏是液晶显示器内部最为关键的部件，它对液晶显示器的性能和价格具有决定性的作用。本实验对应的背光板程序（程序很多不一一列举，仅取部分）（1） ILI9341 控制器结构液晶屏的控制芯片内部结构非常复杂 ，最主要的是位于中间 GRAM(Graphics RAM)，可以理解为显存。GRAM 中每个存储单元都对应着液晶面板的一个像素点。它右侧的各种模块共同作用把 GRAM 存储单元的数据转化成液晶面板的控制信号，使像素点呈现特定的颜色，而像素点组合起来则成为一幅完整的图像。接口与 MCU 进行通讯,MUC 通过 8080 接口与 ILI9341进行通讯，从而访问它的控制寄存器(CR)、地址计数器(AC)、及 GRAM。（2）像素点的数据格式图像数据的像素点由红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色组成，三原色根据其深浅程度被分为 0255 个级别，它们按不同比例的混合可以得出各种色彩。ILI9341 最高能够控制 18 位的 LCD，但为了数据传输简便，我们采用它的 16 位控制模式，以 16 位描述的像素点。按照标准格式，16 位的像素点的三原色描述的位数为 R：G：B =5：6：5，描述绿色的位数较多是因为人眼对绿色更为敏感。（3）ILI9341 的通讯时序目前，大多数的液晶控制器都使用 8080 或 6800 接口与 MCU 进行通讯，它们的时序十分相似，本实验以 ILI9341 使用的