毕业答辩-基于STM32的数码相框设计与实现.ppt

基于stm32的数码相框设计与实现项目概述,太原理工大学2014年6月10日,主要内容：,数码相框的发展情况和趋势硬件介绍编程环境介绍程序设计与调试成果展示,发展情况和趋势:,数码相框就是一个相框，不过它不再用放进相片的方式来展示，而是通过一个液晶的屏幕显示，它可以通过读卡器的接口从SD卡、U盘、CF卡（部分机种支持本功能）等媒介上获取相片，并设置循环显示的方式，比普通的相框更灵活多变，也给现在日益使用的数码相片一个新的展示空间。电子数码相框能够直接从数码相机存储卡(SDMMC卡)中的相片直接显示出来。免去冲洗相片的麻烦以及相片观看不方便。,数码相框产品发展现状,数码相框2001年开始出现的，但由于当时消费者的接受度及价格过高的因素，使这一市场一直到2003年都很低迷。随着主要器件价格的下降，数码相框的价格也逐步下降，市场在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，2006年、2007年产品销量均有大幅增长，据预测，到2011年出货量将达到4000万台。,数码相框产品发展前景,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走向成熟期的阶段，其产销量和市场需求依然将保持大幅度的增长。未来数码相框的发展将向两极分化。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，追求图像的品质及幻灯片播放特效，已成为DC/DV（数码相机/数码摄像机）的附属物；添加一些新的功能，如Wi-Fi、DVB-T，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”。,设计方案图,硬件介绍：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Cortex-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STM32F103RBT6ARMCortex-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。,控制液晶显示,TFT彩色液晶，只要使用带控制器的就可以了。我用的是带SPFD54124B控制器的160 x128分辨率的彩色液晶。当RS=0、RW上升沿跳变时，单片机P2口传送给彩色液晶的数据是命令。当RS=1、RW上升沿跳变时，单片机P2口传送给彩色液晶的就是普通数据了。,SD卡：,SD/MMC卡的存储默认是以512字节大小为块的，即1个扇区。所以，选择的单片机RAM要大于512字节。SD/MMC卡使用的电源电压为3.3V,所以还要用片电平转换芯片，把5V电源电压转成3.3V。SD卡支持两种总线方式：SD方式与SPI方式。其中SD方式采用6线制，使用CLK、CMD、DAT0DAT3进行数据通信。而SPI方式采用4线制，使用CS、CLK、DataIn（mosi）、DataOut(miso)进行数据通信。SD方式时的数据传输速度比SPI方式要快。采用单片机对SD卡入行读写时，一般都采用SPI模式。,编程环境：KEIL,RVMDK源自德国的KEIL公司，是RealViewMDK的简称，RealViewMDK集成了业内最领先的技术，包括Vision3集成开发环境与RealView编译器。支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能。,mcuisp软件,MCUISP是一款针对st公司的stm32f系列单片机和NXP的LPC2xxx系列的isp程序。该ISP下载器具有一系列优点，可与eaglecom串口调试软件配套，进行isp盲调。,下载方式：,STM32的程序下载有多种方法：USB、串口、JTAG、SWD等，这几种方式都可以用来给STM32下载代码。不过，我们最常用的，最经济的，就是通过串口给STM32下载代码。,串口调试助手,串口调试助手是串口调试相关工具，有多个版本。一般支持9600，19200等常用各种波特率及自定义波特率，可以自动识别串口，能设置校验、数据位和停止位，能以ASCII码或十六进制接收或发送任何数据或字符，可以任意设定自动发送周期,并能将接收数据保存成文本文件，能发送任意大小的文本文件。,程序调试：,程序编写要一步一步来了：1、要会读写SD/MMC卡，建立读写SD卡的子程序文件。2、要了解FAT32文件系统，建立FAT结构分析子程序文件。3、要学会控制彩色液晶，JPG图片解码。4、建立文件处理子程序，读取分析文件类型并做相应处理。5、建立主程序调用各个子程序，完成图片的显示。,SD卡单块数据读写,SPI模式支持单块和多块数据的读写操作，可通过发送相应的命令来实现。读单块数据的操作过程。拉低片选后，首先由主控制器,MCF51QE128发送读单块数据命令CMD17，然后等待SD卡的响应。当收到数据块开始标志0 xfe后，开始从SD卡读取512字节的数据，最后读取2字节的CRC校验位。,SD卡的初始化,SD卡单块数据读写,FAT32文件系统,本设计需要用到FAT(FAT16/32)文件系统来读取SD卡上的字库和UNICODE到GBK的转换码表到W25X16部分，因此要重点介绍FAT文件系统。FAT32文件系统由结构信息文件分配表数据区组成。结构信息，保存FAT32的结构内容。文件分配表，以4字节的大小，记录蔟的链式关系。数据区，记录文件真正的数据。读取第一扇区，既512字节的内容，我们可以知道“文件分配表的起始地址”，“每簇多少扇液晶led区”和“分配表的大小”。通过计算，我们可以得知根目录的扇区地址，也就是蔟的扇区地址。根目录，用32字节大小，记录文件名和首簇地址等信息。文件存放都是以簇为单位入行存储的。公式：任何扇区地址（记录簇号-2）*每簇多少扇区根目录的扇区地址。知道了以上信息，就可以方便的将文件的簇地址转换成扇区地址。但文件的存放是链式结构，我们还要读下一个簇号，直到蔟号为结束蔟号：0 x0fffffff。最后对读取的文件内容入行传输。,图像解码与显示:BMP文件格式,BMP是一种与硬件设备无关的图像文件格式，使用非常广。它采用位映射存储格式，除了图像深度可选以外，不采用其他任何压缩，因此，BMP文件所占用的空间很大。典型的BMP图像文件由三部分组成：位图文件头数据结构，它包含BMP图像文件的类型、显示内容等信息；位图信息数据结构，它包含有BMP图像的宽、高、压缩方法，以及定义颜色等信息。,JPEG文件格式,JPEG是JointPhotographicExpertsGroup(联合图像专家组)的缩写，文件后辍名为“.jpg”或“.jpeg”，JPEG压缩技术十分先进，它用有损压缩方式去除冗余的图像数据，在获得极高的压缩率的同时能展现十分丰富生动的图像，而且JPEG是一种很灵活的格式，具有调节图像质量的功能，允许用不同的压缩比例对文件进行压缩，支持多种压缩级别，压缩比率通常在10：1到40：1之间，压缩比越大，品质就越低；相反地，压缩比越小，品质就越好。,JPEG/JPG的解码过程：,1、从文件头读出文件的相关信息。JPEG文件数据分为文件头和图像数据两大部分，其中文件头记录了图像的版本、长宽、采样因子、量化表、哈夫曼表等重要信息,所以解码前必须将文件头信息读出，以备图像数据解码过程之用。2、从图像数据流读取一个最小编码单元(MCU)，并提取出里边的各个颜色分量单元。3、将颜色分量单元从数据流恢复成矩阵数据。利用文件头给出的哈夫曼表，对分割出来的颜色分量单元进行解码，把其恢复成88的数据矩阵。,4、88的数据矩阵进一步解码。此部分解码工作以88的数据矩阵为单位，其中包括相邻矩阵的直流系数差分解码、利用文件头给出的量化表反量化数据、反Zig-zag编码、隔行正负纠正、反向离散余弦变换等5个步骤，最终输出仍然是一个88的数据矩阵。5、颜色系统YCrCb向RGB转换。将一个MCU的各个颜色分量单元解码结果整合起来，将图像颜色系统从YCrCb向RGB转换。6、排列整合各个MCU的解码数据。不断读取数据流中的MCU并对其解码，直至读完所有MCU为止，将各MCU解码后的数据正确排列成完整的图像。JPEG的解码本身是比较复杂的。,文件处理子程序,用图像取模软件，对图像取摸，就可以得到相应的*.bin文件。它保存了图象信息，如：0 xf800，表示一个像素为红色（16位r-g-b5-6-5）。那么*.BMP文件呢？一般来说，它由文件头数据组成。数据