【正文】 o display ASCII code is the same as Chinese characters. Using IMG2LCD software to generate the image dot matrix files, or decoding images by LabVIEW to generate the image dot matrix files. Then send dot matrix files ,image size signal and image position signal to will write data to display memory by these information, so it can display can display 3 typeface, 7 font size ASCII code and Chinese characters, and can display the images with 65536 colors. Display stable and colorful! Key words： Release Information 。通過上位機(jī)向 STM32 發(fā)送 GBK 編碼， STM32 就能根據(jù)編碼，從 Micro SD 卡中讀取對應(yīng)的點(diǎn)陣信息，并寫入顯存，實(shí)現(xiàn)漢字顯示。顯示器讀取 VGA 信號，將文字、圖片顯示出來。 上位機(jī)程序采用 LabVIEW 編寫。上位機(jī)通過 485 總線向 STM32 發(fā)送待顯示內(nèi)容。上位機(jī)與 STM32 之間的通信采用 4 線 485 總線。 ASCII 碼的顯示與漢字的顯示方法一致。485 Bus。因此誕生了數(shù)字化信息發(fā)布系統(tǒng)。而本設(shè)計將節(jié)約成本、縮小體積、簡化功能，實(shí)現(xiàn)文字和圖片的即時發(fā)布。 USB 轉(zhuǎn) 485 模塊：采用 1片 CH340G 芯片和 2片 MAX485 芯片實(shí)現(xiàn) USB 轉(zhuǎn) 4 線485 的功能。 FPGA 顯示模塊：使用 FPGA 芯片讀取 SRAM、控制 RGB 電阻網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成 0~ 的 RGB 電壓量，在 VGA 時序中準(zhǔn)確插入 RGB 信號，將 SRAM 的內(nèi)容顯示到顯示器上。 廣場、汽車站、火車站和金融機(jī)構(gòu)等地，大多采用大型 LED 點(diǎn)陣顯示器。其使用的 VGA（視頻圖形陣列）接口具有屏幕大、臨場感強(qiáng) 、可同時控制多個顯示器的優(yōu)點(diǎn)。此外， FPGA 還有并行執(zhí)行的 特點(diǎn)，能避免屏幕抖動，顯示效果非常穩(wěn)定。在數(shù)電課程中，曾經(jīng)接觸過 Altera和其 EDA 工具 QUARTUS，所以對 Altera 比較熟悉，這是選用 Altera FPGA 的主要原因。 更新顯存方式 顯示器的刷新率為 60Hz 時， FPGA 會遍歷顯存 60次， FPGA 在遍歷顯存的同時，只有更新顯存中的數(shù)據(jù)，才能顯示動態(tài)的視頻。此類存儲器，具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線，允許兩個獨(dú)立的系統(tǒng)同時對該存儲器進(jìn)行隨機(jī)性的訪問。乒乓結(jié)構(gòu)是指， A 組 SRAM 和 B組 SRAM輪流充當(dāng)“被讀”和“被寫”的角色。 ③：采用 FPGA 和 SDRAM 構(gòu)造雙口 SRAM。這個方案在這幾個桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 8 頁 方案中，最容易實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部指令以同步信號為基準(zhǔn)，需要不停地刷新存儲單元才能保持?jǐn)?shù)據(jù)。 考慮到難易程度和讀寫速度，最終采用了 SRAM 作為顯存。 RGB 三基色生成方案 在標(biāo)準(zhǔn) VGA 協(xié)議中 RGB 三基色電壓為 0V~，是模擬量。分辨率最大支持為 1600 1200，刷新率為 100Hz。 MCS51單片機(jī)的管腳數(shù)量、處理速度，片內(nèi)資源、自帶功能等都不能滿足本系統(tǒng)的要求，故未采用 MCS51 單片機(jī)作為微處理器。其時鐘頻率可由自帶的 PLL 鎖相環(huán)電路對晶振倍頻，最高可達(dá) 72MHz,速度是 MCS51單片機(jī)的 72 倍，基本可以滿足顯示靜態(tài)圖片的要求。若采用 STM32+FPGA 的方案， STM32 負(fù)責(zé)寫 SRAM， FPGA 負(fù)責(zé)讀 SRAM，則思路清晰，易于實(shí)現(xiàn)。雖然一般在遠(yuǎn)程自動工控環(huán)境中，采取的是半雙工通信，但是有些場合還要求設(shè)備節(jié)點(diǎn)能及時響應(yīng)主機(jī)的命令，需要采 取全雙工的串行數(shù)據(jù)通信。學(xué)習(xí)串口、調(diào)試串口時通常采用這種接法。但是， RS232C 最大通信距離僅為 15m, 同時 RS232C 是點(diǎn)對點(diǎn) (即只用一對收、發(fā)設(shè)備 )的通信 , 因此 PC 機(jī)無法直接對多個下位機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)離通訊和管理。芯片的 A端和 B端為差分信號端 ,當(dāng) A引腳的電平高于B 時，代表數(shù)據(jù) 1；當(dāng) A 的電平低于 B 端時，代表數(shù)據(jù) 0。 單片 MAX485 只能實(shí)現(xiàn)半雙工，故采用兩片 MAX485 芯片，一片負(fù)責(zé)接收，一片負(fù)責(zé)發(fā)送，實(shí)現(xiàn)全雙工通信。 Micro SD 卡，廣泛應(yīng)用于手機(jī)、平板、相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品中。 上位機(jī)開發(fā)軟件選擇 上位機(jī)一般指的是 PC 機(jī)也就是電腦，下位機(jī)指的是單片機(jī)。拿這兩款開發(fā)軟件做比較，容易發(fā)現(xiàn)使用 LabVIEW 制作上位機(jī)比使用 VC更加方便、美觀。 [10] 使用圖形符號編程，程序更加直觀。 第一塊： USB 轉(zhuǎn) 485，包含 USB 轉(zhuǎn) UART 芯片、 12MHz 晶振、 2片 MAX485 芯片。 第三塊： Micro SD 轉(zhuǎn)接板。 硬件框架圖如圖 所示： ① ② ③ ④ ⑤ 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 12 頁 框圖連線簡介： ①： SD 轉(zhuǎn)接板接入 STM32 上的 SD 接口。 ⑤： FPGA 從 SRAM 讀取數(shù)據(jù)。 RO端接 RXD， DI 端懸空。 穩(wěn)壓芯片采用 AMS1117 。其頻率 即 32768Hz，即2 的 15次方，經(jīng)單片機(jī)內(nèi)部分頻器進(jìn)行 15 次 2 分頻后，可生成精確的 1Hz 方波，即周期為 1秒的脈沖，這個脈沖信號，讓計數(shù)器每秒加 1。 使用 電源時，將 V3引腳連接至 電源；使用 5V 電源時，將 V3引腳外接 電容到 GND。為了直觀的觀察數(shù)據(jù)的收發(fā)情況，在 RXD 和 TXD 引腳都圖 STM32 程序下載電路 圖 STM32 RTC 時鐘電路 圖 STM32 主晶振與復(fù)位電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 15 頁 接入了 LED 指示燈。 Micro SD 卡存儲電路 Micro SD 卡支持兩種工作模式， SD 模式和 SPI 模式。 設(shè)計電路如下圖所示： 靜態(tài)隨機(jī)存儲器 (SRAM)接口 SRAM 芯片焊接在 FPGA 板子上， STM32 上只有 SRAM 的接口。 STM32 自帶 FSMC 接口，該接口專門用于控制外置 SRAM，然而，在本設(shè)計中未采用此接口。下圖中的 READING 引腳即為 FPGA 與 STM32 的“通信引腳”。 %的初始誤差， 的壓差， SOT233 的封裝，這幾個參數(shù)決定著 AMS1117 系列穩(wěn)壓芯片適合為FPGA 提供線性穩(wěn)壓電源。 圖 FPGA 穩(wěn)壓電源電路圖 圖 FPGA 的 JTAG 接口 圖 FPGA 模式配置 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 19 頁 ③：晶振電路 雖然 FPGA 不加晶振也能工作，但是沒有晶振的 FPGA 只能實(shí)現(xiàn)邏輯電路，也就是實(shí)現(xiàn)類似于與門、非門的功能；只有加上晶振， FPGA 才能實(shí)現(xiàn)時序功能，才能實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)、產(chǎn)生控制芯片的時序信號、定時、計數(shù)等功能。 CE,OE,UB,LB 引腳可以直接接地。 標(biāo)準(zhǔn) VGA 協(xié)議中規(guī)定， RGB 三基色電壓范圍： 0V~， 0V代表該顏色亮度為 0， 代表該顏色最亮。紅基色 R 和藍(lán)基色 B 使用 5 個引腳控制，綠基色 G 使用 6個引腳控制，構(gòu)成 RGB565的彩色模式。 當(dāng) 6 個 IO 口都輸出 ，即 G5=G4=G3=G2=G1=G0=1 時，代表綠色亮度最大，則 V_VGA 應(yīng)該為最大值 。 根據(jù)①： 32R5=16R4=8R3=4R2=2R1=R0，可算出 : R1=R0/2=8568， R2=R0/4=4284， R3=R0/8=2142， R4=R0/16=1071， R5=R0/32=。 原理圖如下： 3 軟件設(shè)計 LABVIEW 上位機(jī)程序 主要使用到 LabVIEW 的串口功能。在 VISA 選拔中，有VISA 讀取和 VISA 寫入函數(shù)，分別實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的讀取和發(fā)送。 幀功能字節(jié)用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)幀的功能。燒寫字庫時，幀長度選用 512 字節(jié)，是 Micro SD 卡一個扇區(qū)的大小，方便數(shù)據(jù)存取。 圖 串口基本收發(fā)程序框圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 24 頁 判斷校驗(yàn)是否成功的方法：將數(shù)據(jù)塊的所有字節(jié)求和后再與接收的校驗(yàn)字節(jié)相加并丟棄進(jìn)位 , 若結(jié)果為 0則表明數(shù)據(jù)塊傳送正確 , 否則出錯。 ③：將“校驗(yàn)和”數(shù)值用“平化至字符串”轉(zhuǎn)換為名為“校驗(yàn)和字符串”的字符串，最后將“加入頭部”與“校驗(yàn)和字符串”用“連接字符串”函數(shù)連接，這樣就完成了數(shù)據(jù)幀的打包。發(fā)送成功一個數(shù)據(jù)幀的標(biāo)志是：接收到從機(jī)返回的校驗(yàn)值。將以上數(shù)字量封裝成一個字符串，構(gòu)成字符串信息幀。 紅色的轉(zhuǎn)換式子： R565 = R24*32/256。 將 RGB24 顏色模式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 RGB565 顏色模式下的數(shù)據(jù)： 圖 形成一幀數(shù)據(jù) 圖 RGB24 轉(zhuǎn) RGB565 子 VI 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 27 頁 將字體、字號、字體顏色、字體背景色、是否啟用背景色等文字信息封裝成為一個字符串。 圖 生成字符串信息幀子 VI 圖 發(fā)送數(shù)據(jù)幀 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 28 頁 圖片發(fā)布模塊 圖片信息包括： ①：起始行，②：起始列，③：圖片長度，④：圖片寬度，⑤：圖片存儲位置，⑥：保留 1，⑦：保留 2，⑧：保留 3。字庫與圖片的區(qū)別在于，字庫的一個像素點(diǎn)用一位表示，圖片的一個像素點(diǎn)用 16位表示。 STM32 狀態(tài)寄存器 TC 位的清零方式為，先讀 USART_SR，然后寫入 USART_DR。 ②： while((UART5 SR amp。//等待發(fā)送完成 圖 接收從機(jī)校驗(yàn)值 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 29 頁 以上兩條語句作為等待發(fā)送完成的語句，一般情況下效果幾乎一樣，但是兩者之間確實(shí)是有所不同的。識別數(shù)據(jù)幀的的從機(jī)地址、幀功能、幀序列、幀長度信息，根據(jù)從機(jī)地址判斷數(shù)據(jù)是不是發(fā)送給本機(jī)，根據(jù)幀功能字節(jié)判斷數(shù)據(jù)幀的功能，根據(jù)幀序列判斷本幀在文件中的位置，根據(jù)幀長度 信息判斷校驗(yàn)位的位置和何時向主機(jī)回復(fù)校驗(yàn)信息。 發(fā)送校驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法： 接收完一幀數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)處理完成后，向 主機(jī)依次回復(fù)【從機(jī)地址】、【幀功能】、【幀序列】、【幀長度】、【校驗(yàn)和】，等待主機(jī)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，若主機(jī)判斷本機(jī)發(fā)送的校驗(yàn)數(shù)據(jù)正確，則向本機(jī)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)，若判斷為錯誤，則繼續(xù)發(fā)送本幀數(shù)據(jù)。 ②：發(fā)送讀取命令，即利用 SPI2 向芯片寫入 0x03。 在拉高 CS引腳前，每向其寫入一個字節(jié)， W25Q64 的地址自動加 1，從而實(shí)現(xiàn) 讀取連續(xù)地址的值。 ②：拉低 CS， SPI2 寫入 0x02，發(fā)送寫頁命令。 ⑥：忙碌檢測。 ④：發(fā)送首地址，分三次發(fā)送，先高位再低位。 還有一個全片擦除的指令， 0xC7。 函數(shù)功能是，向支持 SPI 的設(shè)備寫入 num， SPI 設(shè)備返回一個 8位的無符號數(shù)。 //注意：進(jìn)入 for 循環(huán)前， SPI_SCK 引腳為低電平，模塊在初始化時必須將 SPI_SCK 置零。0x80) //先移高位 SPI_MOSI_1。 //產(chǎn)生上升沿，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 if(SPI_MISO) num |= 1。只需記住，使用 SPI_RW()函數(shù)前，讓 CSN=0 使能器件，使用完 SPI_RW()函數(shù)后，讓 CSN=1，關(guān)閉器件。 ③：拉高 CS，發(fā)送 8個時鐘。 開 始發(fā) 送 7 4 個 C L K發(fā) 送 復(fù) 位 指 令C M D 0進(jìn) 入 S P I模 式發(fā) 送 C M D 5 5 C M D 4 1響 應(yīng) 0 x 0 0結(jié) 束否是 圖 Micro SD 初始化流程圖 圖 Micro SD 復(fù)位時序 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 34 頁 分析時讀序圖，可得 Micro SD 讀數(shù)據(jù)的步驟： ①：拉低 CS 引腳。 ②：發(fā)送 CMD24（ 0x40|24 = 0x58）寫指令和 4 個字節(jié)的塊地址，得到 0x00的響應(yīng)后，發(fā)送 0xFE 數(shù)據(jù)起始符，然后連續(xù)發(fā)送 512 個字節(jié)，之后發(fā)送 2個字節(jié)的偽 CRC 校驗(yàn)值。 開 始拉 低 C S 引 腳發(fā) 送 寫 指 令返 回 0 x 0 0發(fā) 送 起 始 字 符 0 x F E發(fā) 送 5 1 2 個 字 節(jié)發(fā) 送 2 個 C R