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嵌入式设计：以STM32 为控制核心的数码相框设计方案 作者：吴宇翔，李鑫，刘清 本文介绍了一种基于RT-Thread 和STM32 的数码相框的设计方案。本方案中所设计 的系统采用STM32 为控制核心，RT-Thread 作为嵌入式操作系统，通过μ C/GUI 绘制人机 交互界面，并在μ C/GUI 中添加了中文汉字显示功能，利用SPI FLASH 存放图片、字库 文件，移植了文件系统FATFS 用于读取文件信息，利用图片解码算法处理相关格式图片， 通过触摸液晶屏实现对图片的浏览操作。本方案可实现JPEG 格式图片的浏览，具有操作 简单，便于携带，显示流畅等实用性的优点。 1.引言 近年来，随着数码相机的普及，一种以数码照片的保存、回放和浏览为核心功能的 产品，数码相框应运而生，它以其独特的设计理念和美妙的欣赏效果倍受市场青睐。数 码相框采用传统普通相框的外观造型，把传统普通相框的中间照片部分换成液晶显示屏， 配上电源，控制器，存储介质等部件，可以直接展示数码照片。同时，数码相框也可以 在同一个相框内循环展示不同照片，解决了需要使用电脑才能查看数码相片的缺陷，给 日益增多的数码照片和喜好照片的人们提供一个更好的展示照片的平台和空间。基于此， 本系统设计了基于RT-Thread 和STM32 的数码相框。 本系统采用STM32 为主控芯片，利用源代码开放的嵌入式RT-Thread 操作系统和人 机交互界面μ C/GUI 共同建立的平台设计了数码相框系统。系统主要实现了JPEG 格式图 片在触摸液晶屏上的浏览展示、USB 主机读取功能、SPIFLASH 存储等功能。 2.系统总体设计 本系统由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统和应用软件等部分组成。系统 以嵌入式RT-Thread 和嵌入式微控制器STM32 为核心平台，通过μ C/GUI 建立人机交互 界面，利用USB 主机读取功能将图片和字库文件写入外部SPI FLASH,利用文件系统读取 图片文件，经过图片解码算法处理，显示在触摸液晶屏上，通过触摸完成对图片的浏览 功能。系统总体结构框图如图1 所示。 3.系统硬件设计 本系统以STM32 为主要硬件平台，系统整体硬件结构图如图2 所示。系统硬件主要 有电源模块、STM32 最小系统、JTAG 下载调试接口、USB 驱动电路、SPI FLASH 驱动模块、 触摸LCD 驱动电路等部分组成。 3.1 电源模块 本系统中微控制器及其外围电路驱动模块需要3.3V 电源，系统选用的电源电池为 3.7V,需要通过稳压芯片提供3.3V 电压。 对于产生3.3V 电压，采用国家半导体公司的LM1117 稳压芯片输出3.3V,LM1117 提 供电流限制和热保护。电路包含 1 个齐纳调节的带隙参考电压以确保输出电压的精度在 ±1%以内。 输出端需要一个至少 10uF 的钽电容来改善瞬态响应和稳定性。LM1117 稳压芯片输 出3.3V 电路如图3 所示。 3.2 USB 驱动电路 STM32 芯片内部集成了USB 外设，减轻了USB 电路的设计负担，本系统设计了USB 接口电路以及ESD 保护电路。 3.2.1 USB 接口电路 在USB 接口电路中将USB 上拉电压接到D+上，实现USB 全速通讯，三极管为开关作 用，当开关开启时，PC 开始枚举USB 存储设备。USB 的VCC 引脚没有接板上电源，通过 PC 机给USB 设备供电。 3.2.2 ESD 保护电路 采用意法半导体公司的USBLC6-2P6,该芯片使USB 的D+/D-信号完全平衡，I/O 接口 到地线的匹配公差仅为0.04pF,完全在USB 2.0 最大 1pF 的公差范围内。如果USB 数据 线路上发生ESD 现象，芯片的ESD 保护功能就会将电流引至地线，为了确保ESD 保护的 最高效能，数据线路采用轨对轨保护拓扑，为了提高输出功率，VCC 线路采用钳位保护 结构。USB 驱动保护电路原理图如图4 所示。 3.3 SPI FLASH 驱动电路 系统采用SPI 串行闪存芯片W25Q64,该芯片具有电路设计简单、数据读取速度快等 优点，能够减少系统电路切换噪声，降低系统功耗及开发成本。其应用电路如图5 所示。 3.4 LCD 触摸驱动电路 本系统的触摸控制器选用TSC