基于STM32的图像显示系统

摘要本文介绍了基于STM32的图片显示系统设计。现如今LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的开展，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根本信息，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；把要显示的图片考入内存卡里，更新内存卡，即图片可进行变换；自定义定时跳转下一幅图片，也可以通过按键快速跳到下一幅图片，或返回上一张图片。利用TFT-LCD液晶显示屏显示的图片清晰、分辨率高，显示图片的效果极好。关键词：STM32;LCD显示屏;图片显示目录1引言 12总体设计 22.1图片显示的根本原理 22.2图片显示设计分析 22.3系统的结构框图 33详细设计 43.1硬件设计43.1.1ALIENTEKMiniSTM32开发板简介43.1.2功能简介43.2软件设计 73.2.1主函数局部83.2.2硬件局部程序93.2.3识别图片113.2.4FAT系统143.2.5程序流程图154实验结果及分析 164.1硬件实验结果164.2结果分析165结论17参考文献 181引言进入新世纪LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的开展，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开展迅速。显示技术是传递视觉的信息技术。液晶显示器件LCD是当今最有开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。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。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。2总体设计2.1图片显示的根本原理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。BMP文件的图像深度可选lbit、4bit、8bit、16bit、24bit及32bit。BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。JPEG是最常用的图像文件格式，由一个软件开发联合会组织制定，是一种有损压缩格式，能够将图像压缩在很小的储存空间，图像中重复或不重要的资料会被丧失，因此容易造成图像数据的损伤。尤其是使用过高的压缩比例，将使最终解压缩后恢复的图像质量明显降低，如果追求高品质图像，不宜采用过高压缩比例。但是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，换句话说，就是可以用最少的磁盘空间得到较好的图像品质。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。当然也可以在图像质量和文件尺寸之间找到平衡点。JPEG格式压缩的主要是高频信息，对色彩的信息保存较好，适合应用于互联网，可减少图像的传输时间，可以支持24bit真彩色，也普遍应用于需要连续色调的图像。2.2图片显示设计分析在程序方面，采用分块设计的方法，这样既减小了编程难度、使程序易于理解，又能便于添加各项功能。该程序将实现浏览PICTURE文件夹下的所有图片及其名字，配合SD卡能够实现顺序显示出每一副图片，并每隔3s左右切换一幅图片。具体要实现的目标有：更新内存卡，即图片可进行变换；定时自动跳转下一幅图片；可以通过按键快速跳到下一幅图片；可以通过按键返回到上一幅图片；初始状态显示本次课设的根本信息；可对显示信息的汉字进行自定义。2.3系统的结构框图存储图像存储图像SD卡键盘按键LED提示灯TFTLCDSTM322.1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本钱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，防止了频繁设置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，坚假设磐石。3.1.2功能简介开机的时候先检测SD卡是否存在，然后初始化FAT文件系统，在这之后开始查找根目录下的PICTURE文件夹，如果找到那么显示该文件夹下面的图片，循环显示，通过按KEY0和KEY1可以快速浏览下一张和上一张。如果未找到图片文件夹/图片，那么提示错误。同样我们也是用LED0来指示程序正在运行。所要用到的硬件资源如下：1〕STM32。2〕外部LED0。3〕TFTLCD液晶模块。4〕KEY0，KEY1。5〕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，那么接OLED排阵做电源，同时会连接到TFT_LCD上的局部管脚，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、SD卡图3.5SD卡局部原理图插入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软件设计图片显示系统需要有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，硬件组成文件HARDWARE系统文，可以用来显示汉字的TEXT文件，用来识别图片的JPEG文件用来读取SD卡上的图片文件的FAT文件以及存放主程序文件USER文件件，和STM32的系统文件SYSFILE。3.2.1主函数局部intmain(void){ u8i;u8key; FileInfoStruct*FileInfo;u16pic_cnt=0;u16index=0;u16time=0;Stm32_Clock_Init(9); delay_init(72); uart_init(72,9600); LCD_Init();KEY_Init();LED_Init(); SPI_Flash_Init(); if(Font_Init()) { POINT_COLOR=RED; LCD_ShowString(60,50,"MiniSTM32"); LCD_ShowString(60,70,"FontERROR"); while(1); } while(SysInfoGet(1)) {FAT_Init();SD_Initialize();LED0=!LED0; LCD_Fill(60,130,240,170,WHITE); delay_ms(500);} Cur_Dir_Cluster=PICCLUSTER; while(1) {pic_cnt=0; Get_File_Info(Cur_Dir_Cluster,FileInfo,T_JPEG|T_JPG|T_BMP,&pic_cnt);if(pic_cnt==0) {LCD_Clear(WHITE); while(1){ if(time%2==0) elseLCD_Clear(WHITE);time++; delay_ms(300);} } FileInfo=&F_Info[0];. index=1;while(1) {Get_File_Info(Cur_Dir_Cluster,FileInfo,T_JPEG|T_JPG|T_BMP,&index); LCD_Clear(WHITE); AI_LoadPicFile(FileInfo,0,0,240,320); POINT_COLOR=RED; Show_Str(0,0,FileInfo->F_Name,16,1); while(1) {key=KEY_Scan(); if(key==1)break; elseif(key==2) {if(index>1)index-=2; elseindex=pic_cnt-1; break;} delay_ms(1);time++; if(time%100==0)LED0=!LED0; if(time>3000) {time=0;break;}} index++; if(index>pic_cnt)index=1; }}}3.2.2硬件局部程序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;}3.2.3识别图片FileInfoStruct*CurFile;//当前解码/操作的文件voidAI_Drow_Init(void){floattemp,temp1;temp=(float)PICINFO.S_Width/PICINFO.ImgWidth;temp1=(float)PICINFO.S_Height/PICINFO.ImgHeight;if(temp<temp1)temp1=temp;//取较小的那个if(temp1>1)temp1=1;//使图片处于所给区域的中间PICINFO.S_XOFF+=(PICINFO.S_Width-temp1*PICINFO.ImgWidth)/2;PICINFO.S_YOFF+=(PICINFO.S_Height-temp1*PICINFO.ImgHeight)/2;temp1*=10000;//扩大10000倍PICINFO.Div_Fac=temp1;PICINFO.staticx=500;PICINFO.staticy=500;//放到一个不可能的值上面}//初始化量化表，全部清零voidInitTable(void){shorti,j;sizei=sizej=0;PICINFO.ImgWidth=PICINFO.ImgHeight=0;rrun=vvalue=0;BitPos=0;CurByte=0;IntervalFlag=FALSE;restart=0;for(i=0;i<3;i++)//量化表for(j=0;j<64;j++)qt_table[i][j]=0;comp_num=0;HufTabIndex=0;}//将解出的字按RGB形式存储voidStoreBuffer(void){shorti=0,j=0;unsignedcharR,G,B;inty,u,v,rr,gg,bb;u16color;u16realx=sizej;u16realy=0;for(i=0;i<SampRate_Y_V*8;i++){if((sizei+i)<PICINFO.ImgHeight){realy=PICINFO.Div_Fac*(sizei+i)/10000;if(!IsElementOk(realx,realy,0))continue;for(j=0;j<SampRate_Y_H*8;j++){if((sizej+j)<PICINFO.ImgWidth){realx=PICINFO.Div_Fac*(sizej+j)/10000;if(!IsElementOk(realx,realy,1))continue;y=Y[i*8*SampRate_Y_H+j];u=U[(i/V_YtoU)*8*SampRate_Y_H+j/H_YtoU];v=V[(i/V_YtoV)*8*SampRate_Y_H+j/H_YtoV];rr=((y<<8)+18*u+367*v)>>8;gg=((y<<8)-159*u-220*v)>>8;bb=((y<<8)+411*u-29*v)>>8;R=(unsignedchar)rr;G=(unsignedchar)gg;B=(unsignedchar)bb;if(rr&0xffffff00)if(rr>255)R=255;elseif(rr<0)R=0;if(gg&0xffffff00)if(gg>255)G=255;elseif(gg<0)G=0;if(bb&0xffffff00)if(bb>255)B=255;elseif(bb<0)B=0;color=R>>3;color=color<<6;color|=(G>>2);color=color<<5;color|=(B>>3);POINT_COLOR=color;LCD_DrawPoint(realx+PICINFO.S_XOFF,realy+PICINFO.S_YOFF);}elsebreak;}}elsebreak;}}voidIQtIZzMCUComponent(shortflag){shortH,VV;shorti,j;short*pQtZzMCUBuffer;short*pMCUBuffer;switch(flag){case0:H=SampRate_Y_H;VV=SampRate_Y_V;pMCUBuffer=MCUBuffer;pQtZzMCUBuffer=QtZzMCUBuffer;break; case1:H=SampRate_U_H;VV=SampRate_U_V;pMCUBuffer=MCUBuffer+Y_in_MCU*64;pQtZzMCUBuffer=QtZzMCUBuffer+Y_in_MCU*64;break; case2:H=SampRate_V_H;VV=SampRate_V_V;pMCUBuffer=MCUBuffer+(Y_in_MCU+U_in_MCU)*64;pQtZzMCUBuffer=QtZzMCUBuffer+(Y_in_MCU+U_in_MCU)*64;break;} for(i=0;i<VV;i++)for(j=0;j<H;j++)IQtIZzBlock(pMCUBuffer+(i*H+j)*64,pQtZzMCUBuffer+(i*H+j)*64,flag);}3.2.4FAT系统DWORDFirstDirClust;DWORDFirstDataSector; WORDBytesPerSector;DWORDFATsectors; WORDSectorsPerClust; DWORDFirstFATSector; DWORDFirstDirSector; fat32DWORDRootDirSectors; DWORDRootDirCount;BYTEFAT32_Enable;DWORDCur_Dir_Cluster;FAT_TABLEFAT_TAB; FileInfoStructF_Info[3];u8fat_buffer[512];u8LongNameBuffer[MAX_LONG_NAME_SIZE];BOOLLongNameFlag=0;constunsignedchar*filetype[23]={"MP1","MP2","MP3","MP4","M4A","3GP","3G2","OGG","ACC","WMA","WAV","MID","FLA","LRC","TXT","C","H","","FON","SYS","BMP","JPG","JPE"};3.2.5程序流程图YN系统初始化系统初始化插入SD卡结束否读取数据在LCD上显示图片及信息跳到上一幅或下一幅图片3s后自动跳转到下一幅有键按下？开始图3.6程序流程图4