【正文】 到 50萬(wàn)臺(tái)，而 2021年上半年出貨量已達(dá)去年總和， 2021 年全年出貨量達(dá) 150 萬(wàn)臺(tái)。直到2021年下半年，業(yè)界才感到這個(gè)一直處于培育期的市場(chǎng)，開(kāi)始了真正的起飛。預(yù)計(jì) 2021 年， 9英寸產(chǎn)品的供貨比例將持續(xù)保持首位，而平均銷售單價(jià)將以每年 ％左右的速度降低。因此，進(jìn)行基于 STM32平臺(tái)的數(shù)碼相框系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。數(shù)碼相框的基本原理就是采用普通相框的造型，把原來(lái)相框中間的照片部分換成液晶顯示屏，配上電源，存儲(chǔ)介質(zhì)等，使得同一個(gè)相框內(nèi)可以循環(huán)播放照片，比普通照片的單一顯示功能更有優(yōu)勢(shì)。嵌入式系統(tǒng)用在一些專用設(shè)備上，通常這些設(shè)備的硬件資源 (如處理器、存儲(chǔ)器等 )非常有限，并且對(duì)成本很敏感，有時(shí)對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求很高。實(shí)現(xiàn)對(duì) SD卡里多幅圖片以幻燈片形式在 TFT屏上動(dòng)態(tài)顯示的效果，且?guī)в袑?shí)時(shí)時(shí)鐘 的功能。 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告 (論文 ) 題目 :基于 STM32的數(shù)碼相框系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（軟件） 所屬系 電子工程系 專 業(yè) 自 動(dòng) 化 學(xué) 號(hào) 01208443 姓 名 王 永 佳 指導(dǎo)教師 汪 力 純 起訖日期 設(shè)計(jì)地點(diǎn) 東南大學(xué)成賢學(xué)院 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 本人承諾所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）及取得的成果是在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成，引用他人成果的部分均已列出參考文獻(xiàn)。 關(guān)鍵詞： 嵌入式 ； 數(shù)碼相框 ； CortexM3 II The design of digital photo frames based on the STM32 Abstract The design is a digital photo framebased embedded hardware platform ,whose main chip for the STM32 family of embedded processors based on ARM CortexM3 core . The design includes a host controller core board, LCD display, SD card memory and other functional modules. It can achieve the effect of multiple images of the SD card as a slide show on the TFT screen dynamic display, and with realtime clock function. Keywords： Embedded。特別是隨著消費(fèi)家電的智能化，嵌入式更顯重要。從 2021年開(kāi)始，數(shù)碼相框的市場(chǎng)關(guān)注度開(kāi)始激增。 數(shù)碼相框的發(fā)展情況和趨勢(shì) 數(shù)碼相框 的 發(fā)展現(xiàn) 狀 數(shù)碼相框產(chǎn)品是 2021年開(kāi)始出現(xiàn)的，但由于當(dāng)時(shí)消費(fèi)者的接受度及價(jià)格過(guò)高的因素，使這一市場(chǎng)一直到 2021 年都很低迷。 2021年以前，中國(guó)生產(chǎn)的數(shù)碼相框絕大多數(shù)出口國(guó)外。這得益于對(duì)數(shù)碼相框產(chǎn)品認(rèn)知度的提高、價(jià)格的下滑和需求量的提高。而從上游面板廠商的動(dòng)作來(lái)看，也顯示出樂(lè)觀的發(fā)展態(tài)勢(shì)。未來(lái)幾年，數(shù)碼相框的市場(chǎng)將處在逐漸走向成熟期的階段，其產(chǎn)銷量和市場(chǎng)需求依然將保持大幅度的增長(zhǎng)，在未來(lái)的三年內(nèi)，市場(chǎng)尚無(wú)萎縮的可能。一部分產(chǎn)品著重強(qiáng)調(diào)基本功能和低成本，整合家庭中的鬧鐘、日歷和裝飾功能，這些產(chǎn)品走的是低成本路線，以展示照片為主，追求圖像的品質(zhì)及幻燈片播放特效，已成為 DC/DV的附屬物；另一部分產(chǎn)品將會(huì)添加一些新的功能，如 WiFi，還可即時(shí)報(bào)告天氣、股票等信息，從而有望成為“桌面信息中心”。 由于人機(jī)界面的限制，為了更方便的重顯和瀏覽以及確定重顯的規(guī)則，這類產(chǎn)品并不強(qiáng)調(diào)有大容量的內(nèi)存以及豐富的存儲(chǔ)卡接口，這類產(chǎn)品的主要特征是： 1） 支持 USB Deviceamp。 4） 文件 (照片 )查詢和播放規(guī)則設(shè)定非常簡(jiǎn) 潔易用。Host 及各種存儲(chǔ)卡接口，并支持內(nèi)部存儲(chǔ)器與各種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之間的同步以及相互拷貝。 1）硬件電路原理圖的繪制（見(jiàn)附錄）； 2）硬件資料的研究； 3）軟件方案的選擇與論證； 4）軟件運(yùn)行與調(diào)試； 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 3 主要章節(jié)安排 第一章 就課題研究的背景與意義以及發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)做出說(shuō)明； 第二章 概要性地介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本知識(shí)； 第三章 詳細(xì)地介紹了軟件編程與下載環(huán)境； 第四章 程序設(shè)計(jì)與調(diào)試； 第五章 結(jié)束語(yǔ)； 致 謝 在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中給予 我無(wú)限幫助的老師和同學(xué)； 參考文獻(xiàn) 列出本次設(shè)計(jì)中參閱的相關(guān)資料； 附 錄 在設(shè)計(jì)過(guò)程中所參考的部分資料及硬件裝置的部分資料。 根據(jù) IEEE(國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì) )的定義，嵌入式系統(tǒng)是“控制、監(jiān)視或輔助設(shè)備、機(jī)器和車間運(yùn)行的裝置”，這主要是從應(yīng)用上加以定義的。狹義上而言，嵌入式系統(tǒng)是指以應(yīng) 用為核心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)， 軟硬件可裁剪，適于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積和功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)將先進(jìn)的半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)，以及各個(gè)行業(yè)的 具體應(yīng)用 相結(jié)合，是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、學(xué)科交叉和不斷創(chuàng)新的知 識(shí)集成系統(tǒng)。嵌入式微處理器是嵌入式硬件系統(tǒng)的核心，直接影響嵌入式產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和開(kāi)發(fā)復(fù)雜度。嵌入式處理器的選擇也制約著其配套的外圍器件及操作系統(tǒng)的選擇。目前這樣的嵌入式處理器類型有 ARM、 MIPS、 MC6800、 386EX、 PowerPC 等系列， 其中以 ARM的應(yīng)用最為廣泛。 接口類型 ：目前存在的所有接口在嵌入式領(lǐng)域都應(yīng)用廣泛，如 RS232(串口 )、 IRDA(紅 外線接口 )、 SPI(串行外圍設(shè)備接口 )、 I2C(現(xiàn)場(chǎng)總線接口 )、 USB(通用串行接口 )、 Ether(以太接口 )和普通并口。 ②專用性強(qiáng)，嵌入式系統(tǒng)的個(gè)性化很強(qiáng)，其中的軟件系統(tǒng)和硬件結(jié)合非常緊密，一般要 針對(duì)硬件進(jìn)行系統(tǒng)的移植，同時(shí)針對(duì)不同的任務(wù)，往往需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行較大的更改。 ⑤嵌入式軟件開(kāi)發(fā)要想走向標(biāo)準(zhǔn)化，就必須使用多任務(wù)操作系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)本身不具備自主開(kāi)發(fā)能力，即使完成設(shè)計(jì)后，用戶通常也不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改，因此必須有一套基于通用計(jì)算機(jī)的開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開(kāi)發(fā)。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，哈佛結(jié)構(gòu)在物理上更為復(fù)雜，但是處理速度明顯加快。 CortexM3 還集成了睡眠模式和可選的完整的八區(qū)域存儲(chǔ)器保護(hù)單元，只支持最新的 Thumb2指令集，最大限度降低了匯編器使用率。 Thumb2指令集也包含了調(diào)用匯編代碼的功能： Luminary公司認(rèn)為沒(méi)有必要使用任何匯編語(yǔ)言。從而可以做到高速度 、 高亮度 、 高對(duì)比度顯示屏幕信息 ,TFTLCD（薄東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 7 膜晶體管液晶顯示器）是多數(shù)液晶顯示器的一種。 用于液晶投影的 TFT芯片的分辨率為 XGA含有百萬(wàn)個(gè)象素。對(duì)于高分辨率顯示器，通過(guò) 06V范圍的電壓調(diào)節(jié)（其典型值 4V），實(shí)現(xiàn)了對(duì)象元的精確控制，從而使 LCD實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的高分 辨率顯示成為可能。 玻璃基板和塑料基板從根本上解決了大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路的成本問(wèn)題，為大規(guī)模半導(dǎo)體集成電路的應(yīng)用開(kāi)拓了廣闊的應(yīng)用空間。 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛 。為了方便用戶使用，我們存儲(chǔ)方式采用兼容 FAT 的文件系統(tǒng)，同時(shí)該文件系統(tǒng)也兼容FAT32等電腦主流的文件系統(tǒng)方式進(jìn)行存儲(chǔ)。 D[15:0]： 16位雙向數(shù)據(jù)線。另外我們還需要一個(gè)背光控制線來(lái)控制 TFTLCD的背光。數(shù)值越大，表示該顏色越深。這個(gè)命令最大的功能就是通過(guò)讀它可以得到控器的型號(hào)，而我們代碼在知道了控制器的型號(hào)之后，可以針對(duì)不同型號(hào)的控制器，進(jìn)行不同的初始化。 AM：控制 GRAM更新方向。 R7，顯示控制命令。當(dāng)全部設(shè)置為 1的時(shí)候開(kāi)啟顯示，全 0是關(guān)閉。當(dāng)我們要在某個(gè)指定點(diǎn)寫入一個(gè)顏色的時(shí)候，先通過(guò)這兩個(gè)命令設(shè)置到改點(diǎn)，然后寫入顏色值就可以了。這幾個(gè)命令用于設(shè)定 顯示區(qū)域的大小，我們整個(gè)屏的大小為 240*320，但是有時(shí)候我們只需要在其中的一部分區(qū)域?qū)懭霐?shù)據(jù)，如果用先寫坐標(biāo)，后寫數(shù)據(jù)這樣的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則速度大打折扣。 2）初始化 TFTLCD模塊。 這里就是通過(guò)我們?cè)O(shè)計(jì)的程序，將要顯示的字符送到 TFTLCD 模塊就可 以了，這些函數(shù)將在軟件設(shè)計(jì)部分向大家介紹。大小猶如一張郵票的 SD記憶卡，重量只有 2克，但卻擁有高記憶 容量、快速數(shù)據(jù)傳輸率、極大的移動(dòng)靈活性以及很好的安全性，此外它可存多種格式數(shù)據(jù)文件，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性；用戶可方便使用 SD卡讀卡器對(duì)其進(jìn)行用戶信息修改。 SPI模式允許簡(jiǎn)單的通過(guò) SPI接口來(lái)和 SD卡通信，這種模式同 SD卡模式相比就是喪失了速度。不過(guò)在發(fā)送 CMD0 之前，要發(fā)送 74 個(gè)時(shí)鐘，這是因?yàn)?SD 卡內(nèi)部有個(gè)供電電壓上升時(shí)間，大概為 64 個(gè) CLK，剩下的 10個(gè) CLK用于 SD卡同步 ,之后才能開(kāi)始 CMD0的操作，在卡初始化的時(shí)候， CLK時(shí)鐘最大不能超過(guò) 400KHZ。 SD 卡讀取數(shù)據(jù)，這里通過(guò) CMD17來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體過(guò)程如下 : 發(fā)送 CMD17； 接收卡響應(yīng) R1； 接收數(shù)據(jù)起始令牌 0XFE； 接收數(shù)據(jù)； 接收 2 個(gè)字節(jié)的 CRC，如果沒(méi)有開(kāi)啟 CRC，這兩個(gè)字節(jié)在讀取后可以丟掉 ； 8CLK 之后禁止片選； 以上就是一個(gè)典型的讀取 SD 卡數(shù)據(jù)過(guò)程， SD 卡的寫與讀數(shù)據(jù)差不多，寫數(shù)據(jù)通過(guò) CMD24 來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體過(guò)程如下： 發(fā)送 CMD24； 接收卡響應(yīng) R1； 發(fā)送寫數(shù)據(jù)起始令牌 0XFE； 發(fā)送數(shù)據(jù)； 發(fā)送 2字節(jié)的偽 CRC； 8CLK之后禁止片選； 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 12 第三章 編程環(huán)境介紹 簡(jiǎn)介 RVMDK源自德國(guó)的 KEIL公司，是 RealView MDK的簡(jiǎn)稱，在全球 RVMDK被超過(guò) 10萬(wàn)的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師使用。與 ARM之前的工具包 ， RealView編譯器具有代碼更小、性能更高的優(yōu)點(diǎn)。另外，國(guó)內(nèi)大多數(shù)單片機(jī)工程師都接觸和使用過(guò) KEIL，相信大家都知道 KEIL的使用是非常簡(jiǎn)單的，而且很容易入手。如圖 33所示 : 圖 33 提示界面 啟動(dòng)代碼是一段和硬件相關(guān)的匯編代碼 ， 是必不可少的 !這段代碼的具體作用如下：①堆棧的初始化；②向量表定義；③地址重映射及中 斷向量表的轉(zhuǎn)移；④設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘頻率；⑤中斷寄存器的初始化。之后， TEST文件夾下的文件如圖 34所示 : 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 14 圖 34 TEST 文件夾最終摸樣 然后我 們?cè)? USER 文件夾下面找到 ，打開(kāi)它 ， 然后在 Target 目錄樹(shù)上右鍵 Manage Components。 如下圖所示 : 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 16 圖 38 在編輯狀態(tài)下的體現(xiàn) 接著，我們新建一個(gè) ，并保存在 USER目錄下 ， 然后雙擊 USER組，會(huì)彈出加載文件的對(duì)話框，此時(shí)我們?cè)?USER目錄下選擇 ，加入到 USER組下 。 //延時(shí)初始化 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 17 uart_init(72， 9600)。 } } 點(diǎn)擊 （部分編譯按鈕）編譯一下，會(huì)在 Output Windows信息欄中發(fā)現(xiàn)如下報(bào)錯(cuò)信息 :(1): error: 5:can not open source input file : No such file or directory。現(xiàn)在我們點(diǎn)擊 （ Options for Target 按鈕），彈出 Options for Target’ Target 1’對(duì)話框，選擇C/C++選項(xiàng)卡，如下圖所示 : 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 18 圖 312 加入頭文件包含路徑 在 Include Paths處，點(diǎn)擊 2處的按鈕。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不必頻繁的刷機(jī)，從而延長(zhǎng)了 STM32的 FLASH 壽命。確認(rèn)了這項(xiàng)之后，我們便可以選擇 OK，退出Options for Target 對(duì)話框了。 執(zhí)行 到斷點(diǎn)處：該按鈕用來(lái)快速執(zhí)行到斷點(diǎn)處，有時(shí)候你并不需要觀看每步是怎么執(zhí)行的，而是想快速的執(zhí)行到程序的某個(gè)地方看結(jié)果，這個(gè)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)這 樣的功能。 執(zhí)行出去：該按鈕是在進(jìn)入了函數(shù)單步調(diào)試的時(shí)候，有時(shí)候你可能不必再執(zhí)行該函數(shù)的剩余部分了，通過(guò)該按鈕就直接一步執(zhí)行完函數(shù)余下的部分，并跳出函數(shù)，回到函數(shù)被調(diào)用的位置。 串口打印窗口：該按鈕按下，會(huì)彈出一個(gè)串口調(diào)試助手界面的窗口，用來(lái)顯示從串口打印出來(lái)的內(nèi)容。 這樣，我們?cè)谏厦娴姆抡娼缑胬锩孢x內(nèi)存查看窗口、串口打印窗口。如下圖所示 東南大學(xué)成賢學(xué)院畢業(yè)論文 23 圖 321 查看串口 1 相關(guān)寄存器 單擊 USART1后會(huì) 在 IDE之外出現(xiàn)一個(gè)如下界面 : 圖 322 串口 1 各寄存器初始化前后對(duì)比 左邊這個(gè)就是 STM32 默認(rèn)時(shí)候，串口 1的狀態(tài)，從中可以看到所有與串口相關(guān)的寄存器全