【正文】 返 回 寫 入 成功 信 息返 回 寫 入 錯(cuò)誤 信 息 。 ③：拉高 CS 引腳，完成讀操作。 ②：拉低 CS，發(fā)送 CMD0(0x40|0)復(fù)位指令、命令參數(shù) 0x00000000、 CRC 校驗(yàn) 0x95，多次檢測(cè) Micro SD 卡是否返回 0x01，若檢測(cè)到 0x01 說明成功進(jìn)入空閑狀態(tài) (IDLE)。 num = 1。 SCK 是控制信號(hào)， CSN=0 時(shí)， SCK 的每一個(gè)上升沿都會(huì)觸發(fā)從機(jī)發(fā)送和讀取數(shù)據(jù)。 ⑥：忙碌檢測(cè)，等待擦除完成。 ④： SPI2 寫入數(shù)據(jù)。分三次發(fā)送 24 位的地址，先高位再低位。 每接收到一個(gè)字節(jié)，都用初始值為 0的 sum 變量對(duì)該字節(jié)進(jìn)行累加，并存入sum 中，當(dāng)接收到最后一個(gè)字節(jié)時(shí)（也就是校驗(yàn)位），將 sum 與該字節(jié)比較，若相等，則說明數(shù)據(jù)接收無誤。//數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到移位寄存器 while((UART5 SR amp。難點(diǎn)不在于 UART5 的配置，而在于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與校驗(yàn)。 接收從機(jī)的返回值，校驗(yàn)成功后自動(dòng)關(guān)閉發(fā)布按鍵，停止發(fā)送本幀信息。在RGB24 中，紅綠藍(lán) 3 種顏色均采用 8 個(gè)位表示；在 RGB565 中，紅綠藍(lán)分別用 5個(gè)位、 6 個(gè)位、 5 個(gè)位表示。 利用以上協(xié)議，成功向 Micro SD 卡燒錄了 78MB 的 GBK 字庫文件，字庫可正常使用。本系統(tǒng)采用和校驗(yàn)方式，因?yàn)?LabVIEW 中對(duì)數(shù)組求和非常簡(jiǎn)便，只有一條語句。程序框圖如下圖示： 串口數(shù)據(jù)傳輸模塊 通信協(xié)議：以數(shù)據(jù)幀作為基本單元。 考慮到市場(chǎng)上電阻具有標(biāo)稱值，查閱標(biāo)稱值表，最終確定電阻取值為： 圖 阻抗匹配等效圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁 綠基色電阻值： R0 = + R1 = R2 = R3 = 2K R4 = 1K R5 = 510R 紅、藍(lán)基色的電阻取值為： R0 = R1 = R2 = 2K R3 = 1K R4 = 510R 這樣取值會(huì)造成色彩稍微失準(zhǔn)，不過在一般場(chǎng)合下是可接受的。 表 VGA 接口引腳定義 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 21 頁 電阻網(wǎng)絡(luò)電阻值的計(jì)算 上圖是產(chǎn)生綠基色 VGA 電壓的等效圖。 SRAM 引腳圖如下所示： 圖 SRAM 引腳圖 圖 FPGA 時(shí)鐘電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 20 頁 VGA 接口與電阻網(wǎng)絡(luò) 引腳編號(hào) 引腳功能 1 紅基色（ red） 2 綠基色（ green） 3 藍(lán)基色（ blue） 4 地址碼 5 自測(cè)試 6 紅基色地線 7 綠基色地線 8 藍(lán)基色地線 9 保留 10 數(shù)字地 11 地址碼 12 地址碼 13 行同步 14 場(chǎng)同步 15 地址碼 如上表所示，在這 15個(gè)引腳中，只需控制其中的 5個(gè)即可實(shí)現(xiàn) VGA 顯示。調(diào)試時(shí)，用 JTAG 燒寫程序，確認(rèn)程序無誤后，用 QUARTUS 生成 JIC 文件，由 JTAG 接口將 JIC 文件燒錄到配置存儲(chǔ)器中。 圖 Micro SD 引腳 圖 Micro SD 卡轉(zhuǎn)接電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁 安排 IO 口時(shí)，數(shù)據(jù)總線使用同 1組 IO 口，地址總線使用 2組 IO口，這樣能稍微加快對(duì) SRAM 的操作速度。 本系統(tǒng)采用 SPI 模式，與 STM32 的 SPI3 相連。 相關(guān)電路圖如下： 圖 STM32 穩(wěn)壓電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁 485 收發(fā)電路 為了不引人 5V 電壓到 STM32 電路板中，采用 SP3485 這款 的 485 芯片。 主晶振采用 8MHz 49s 型無源晶振，晶振兩端接 22pF 電容到 GND，為 STM32提供精準(zhǔn)的時(shí)鐘。兩片 MAX485，負(fù)責(zé)接收的為 R,負(fù)責(zé)發(fā)送的為 T。 第四塊： FPGA 模塊，包含 EP4CE6E22C8N FPGA 芯片、 EPCS4SI8N 程序存儲(chǔ)芯片、 50MHz 有源晶振、 , 穩(wěn)壓電路、 JTAG 接口、 IS61WV102416BLL靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器、復(fù)位按鍵、 VGA 電阻網(wǎng)絡(luò)?？丶奈恢每梢噪S意安排、大小可隨意調(diào)整，使得LabVIEW 的界面更加靈活、美觀和個(gè)性化。 上位機(jī)開發(fā)軟件有很多，有 VC、 VB、 DELPHI、 .NET、 LABVIEW、 C++Builder等。 在單片機(jī)設(shè)計(jì)中，常用的存儲(chǔ)芯片 有 EEPROM 類的 AT24Cxx 系列， FLASH 類的 W25Qxx 系列。 ③：使用 USB 轉(zhuǎn) UART,UART 轉(zhuǎn) 485 芯片，如 MAX485。 USB 端的 TXD、 RXD 分別與單片機(jī)端的 RXD、 TXD 相連， USB 地線和單片機(jī)地線相連。采用 FPGA獨(dú)立工作的方案， 甚至能實(shí)現(xiàn)更加優(yōu)秀的顯示效果。 然而，使用這類芯片，會(huì)讓 VGA 接口蒙上一層面紗，不利于理解，而且這類芯片價(jià)格也不便宜，故最終決定，采用電阻網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的方案。 1024x768的分辨率要求存儲(chǔ)器至少有 768KB的存儲(chǔ)空間， 65MHz 頻率要求顯存具有優(yōu)于 (1/65MHz)=15ns 的讀寫速度， RGB565要求存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元最好是 16 位。 顯存選型 最終采用 IS61WV102416BLL 作為顯存。 這種方法能實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)無縫更新，是一種不錯(cuò)的方案。要流暢波播放視頻， FPS 最少是 25以上。以下是外國(guó)學(xué)者對(duì) FPGA優(yōu)點(diǎn)的總結(jié)： FPGA 具有高時(shí)鐘頻率、高處理速度、并行處理、代碼移植性好、 計(jì) 算 機(jī) 上 的LabVIEW 上位機(jī)程序 USB轉(zhuǎn) 485 STM32 SP3485 Micro SD FPGA SRAM VGA 圖 總體結(jié)構(gòu)框圖 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 低成本、知識(shí)產(chǎn)權(quán)受保護(hù)等優(yōu)點(diǎn) [4]。但是，它的價(jià)格昂貴、功耗大，控制復(fù)雜，不符合節(jié)約成本、縮小體積的設(shè)計(jì)初衷。 STM32 的 SPI3 接口與 Micro SD 卡連接，實(shí)現(xiàn)將上位機(jī)發(fā)送的字庫、數(shù)字、文字和圖片等信息存入卡中 ，供后續(xù)調(diào)用。 針對(duì)住宅小區(qū)，目前市場(chǎng)上尖端的小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)，由服務(wù)器通過互聯(lián)網(wǎng)、GPRS、 CDMA 等網(wǎng)絡(luò)控制多個(gè)多媒體終端；支持多種視音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和圖文格式，如： MPEG1/2/3/ WMV 、 WMA、 Real 、 Flash、 JPEG、 BMP、 GIF、 TIFF、 Word、Excel、 PDF、 PPT 等；可以顯示文字、圖片、聲音和視頻等多媒體信息；支持視頻、圖片、文字的混合排版，支持視頻、圖片、文字位置的隨意調(diào)整。再將圖片點(diǎn)陣文件、圖片的大小位置信息發(fā)送給 STM32 進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)圖片顯示。 FPGA 讀取顯存數(shù)據(jù)，產(chǎn)生 VGA 信號(hào)。 STM32 將數(shù)據(jù)暫存 Micro SD 卡中，在 VGA 場(chǎng)消隱期間，從 Micro SD 卡中讀取數(shù)據(jù)，寫入顯存。 利用 IMG2LCD 軟件生成圖片點(diǎn)陣文件，或者由 LabVIEW 對(duì)圖片進(jìn)行解碼，生成圖片點(diǎn)陣文件。 數(shù)字化信息發(fā)布系統(tǒng)可用于即時(shí)發(fā)布水、電、燃?xì)?、暖氣、天氣預(yù)報(bào)、新聞、物業(yè)通知、緊急信息、突發(fā)事件、社區(qū)宣傳和贊助商廣告等內(nèi)容，可應(yīng)用于小區(qū)、校園、工廠、車站、機(jī)場(chǎng)等公共場(chǎng)所，應(yīng)用前景廣闊。 STM32 數(shù)據(jù)處理模塊：使用 2片 SP3485 與 STM32 的 UART5 口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)進(jìn)行串口通信。此類顯示器面積非常大，可達(dá)數(shù)十平方米，亮度大，色彩鮮艷。 采用 FPGA作為 VGA的驅(qū)動(dòng)芯片，在國(guó)外也應(yīng)用普遍。每秒更新顯存的次數(shù)稱為FPS(Frames Per Second)即每秒傳輸幀數(shù)。當(dāng) FPGA 讀取 A組數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示時(shí)， STM32向 B 組寫入數(shù)據(jù)（ STM32 必須在 FPGA 讀取 B組時(shí)，完成對(duì) B組的更新）；然后，F(xiàn)PGA 讀取 B 組數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示， STM32 向 A組寫入數(shù)據(jù)；如此循環(huán)，就能保證顯示與顯存更新的同步進(jìn)行。雖然更新速度慢，但是在本設(shè)計(jì)中是可以接受的。 設(shè)計(jì)時(shí)采用的顯示器分辨率是 1024x768，刷新率為 60Hz， VGA 信號(hào)頻率為65MHz，使用 RGB565來表示像素顏色。芯片很強(qiáng)大，性能也很好，在實(shí)際應(yīng)用在首選此方案。 在確定采用 FPGA 作為 VGA 時(shí)序的控制芯片之后，對(duì) FPGA 有了新的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)完全可以用 FPGA 實(shí)現(xiàn) UART、 SPI 等功能，用狀態(tài)機(jī)來更新 SRAM 也比使用 STM32通過外部中斷的方式更新 SRAM 快速， FPGA 內(nèi)部也有足夠的存儲(chǔ)空間。 [5] 電腦與單片機(jī)常見的通信方式有： ①：使用 USB 轉(zhuǎn) UART（異步收發(fā)傳輸器）芯片。 [6]不滿足小區(qū)信息發(fā)布系統(tǒng)的要求。 存儲(chǔ)方案 本系統(tǒng)采用 Micro SD 卡作為主要存儲(chǔ)。在電腦上，每一個(gè)軟件都可以稱為一臺(tái)儀器，所以這里的 上位機(jī)指的運(yùn)行在電腦上的一個(gè)軟件，這個(gè)軟件利用電腦的硬件資源，可實(shí)現(xiàn)多種多樣的功能。 LabVIEW 具有豐富的控件，只需調(diào)用這些控件就能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。負(fù)責(zé)連接 Micro SD 卡和 STM32。 USB 轉(zhuǎn) 485 模塊 首先，通過 CH340G 芯片，將 USB 信號(hào)轉(zhuǎn)換為 UART 的 RXD、 TXD 的 TTL 信號(hào)。其內(nèi)部集成過熱、過流保護(hù)電路，固定輸出 電壓，具有 1%的精度，最大輸出 800mA 電流，采用 SOT223 貼片封裝，體積小，非常適合作為 數(shù)字 IC 的穩(wěn)壓芯片。在 STM32 模塊中，采用 的接線方式。 圖 FLASH 存儲(chǔ)器電路 圖 STM32 全雙工 485 收發(fā)電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 兩種模式下，引腳對(duì)應(yīng)的功能： SD模式： 1DATA2,2DATA3,3CMD,4VDD,5CLK,6VSS,7DATA0,8DATA1 SPI 模 式： 1保留 ,2CS,3DI,4VDD,5SCLK,6VSS,7DO,8保留 SPI 模式的選擇： Micro SD 復(fù)位過程中， CS 為低電平，使用 SPI 模式，否則使用 SD 模式。一是，該接口對(duì)應(yīng)的引腳分布不夠好，不利于布線；二是， SRAM的操作原本非常簡(jiǎn)單，而采用 FSMC 后將會(huì)把問題復(fù)雜化。 圖 SRAM 接口 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 ②： JTAG 接口、專用配置存儲(chǔ)器（ EPCS4SI8N） 將 FPGA 的模式配置成 AS+JTAG 模式。其中 UB 和 LB 引腳接高電平時(shí)分別屏蔽 16 位數(shù)據(jù)字節(jié)的高 8 位和低 8位，而在本設(shè)計(jì)中，需要完全讀寫 16 位數(shù)據(jù)，故直接將 UB 和 LB接地。以二進(jìn)制的形式展開，其順序?yàn)椋? R4_R3_R2_R1_R0_G5_G4_G3_G2_G1_G0_B4_B3_B2_B1_B0。 以上為綠基色電阻值的確定方法，紅基色與藍(lán)基色的電阻值確定方法與之相同。 將 以上三個(gè)函數(shù)連接好，即可實(shí)現(xiàn)串口的基本收發(fā)功能。 校驗(yàn)值放在 數(shù)據(jù)幀最后面，可采用異或校驗(yàn)、和校驗(yàn)、 CRC 校驗(yàn)等多種校驗(yàn)方式。 LabVIEW 發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，要等到從機(jī)返回正確的校驗(yàn)值，才發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)；若從機(jī)返回錯(cuò)誤的校驗(yàn)值，則 LabVIEW 繼續(xù)發(fā)送本幀數(shù)據(jù)，直到從機(jī)返回正確 的校驗(yàn)值，才發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)；若從機(jī)遲遲不返回校驗(yàn)值， LabVIEW 間隔一定時(shí)間重發(fā)本幀數(shù)據(jù)。 其中在 處理③字體顏色和④背景顏色時(shí)，需要將 RGB24 轉(zhuǎn)換成 RGB565。 發(fā)送一幀完整的數(shù)據(jù)幀，包含幀頭、文字信息幀、校驗(yàn)和。 STM32 程序 485 串口協(xié)議 采用 STM32 的 UART5 作為收發(fā)器。 (1 7)) == 0)。 在接收到幀長(zhǎng)度信息后，計(jì)算幀長(zhǎng)度，并將其存入 data_lenth 全局變量，以此判斷本幀何時(shí)結(jié)束。 圖 串口協(xié)議流程圖 圖 讀 W25Q64 數(shù)據(jù)時(shí)序 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 31 頁 ③：發(fā)送地址。 ③： SPI2 分三次寫入地址，先高位再低位。 ⑤：拉高 CS。 SPI 接口有 4個(gè)引腳： SCK,MOSI,MISO,CSN。 else SPI_MOSI_0。 Micro SD 函數(shù) Micro SD 卡上電后，需要進(jìn)行初始化操作，初始化第一步：復(fù)位 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 33 頁 ①：拉高 CS，發(fā)送至少 74 個(gè) CLK 周期，確保 Micro SD 卡穩(wěn)定。 ②：發(fā)送 CMD17(0x40|17 = 0x51)讀指令和 4 個(gè)字節(jié)的塊 (block)地址，得到 0x00 響應(yīng)后，等待起始符 0xFE，之后讀取的 512 個(gè)字節(jié)即為該塊的數(shù)據(jù)，最后發(fā)送 2 個(gè)偽 CRC 校驗(yàn)