【導(dǎo)讀】集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)。人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律。結(jié)果由本人承擔(dān)。軟件的開發(fā)平臺(tái)、數(shù)碼相框的總流程及仿真的結(jié)果。[3]杜春雷．ARM體系結(jié)構(gòu)與編程[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2020．4.[5]李寧．ARM開發(fā)工具RealViewMDK使用入門[M]．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，[6]JosephYiu，宋巖(譯)．Cortex-M3權(quán)威指南[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，界打印的數(shù)碼相片不到35%。而超過70%的都被保存在硬盤、光盤、存儲(chǔ)卡等各種各樣的存儲(chǔ)介質(zhì)中。本土品牌除佳的美外，其他品牌關(guān)注份額均不超過6%，難以與上述品牌相匹敵。的嵌入式處理器，將采用的芯片型號(hào)為STM32F103RB。1．查閱資料，了解研究現(xiàn)狀，同時(shí)深入理解設(shè)計(jì)要求。2．認(rèn)真分析課題，結(jié)合相關(guān)資料，形成自己的總體設(shè)計(jì)思路。3．分塊設(shè)計(jì)各個(gè)模塊部分，并及時(shí)用軟件仿真測(cè)試。

　　

【正文】 2Bit A/D、 D/A、 PWM、 CAN、 USB、 SDIO、 FSMC 等資源； 支持的外設(shè)：定時(shí)器、 ADC、 SPI、 I2C 和 USRT。 26/37/51/80 個(gè) II/O 口，所有 I/O 口一顆映像到 16 個(gè)外部中斷；幾乎所有的端口均可容忍 5V 信號(hào)。 串行單線調(diào)試（ SWD)和 JTAG 借口。 3 個(gè) 16 位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá) 4 個(gè)用于輸入捕獲 /輸出比較 /PWM 或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入。 USB 全速接口。 CAN 接口（ 主動(dòng)）。 2 個(gè)看門狗定時(shí)器（獨(dú)立的和窗口型的）。 系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器： 24 位自減型計(jì)數(shù)器。 芯片內(nèi)置溫度傳感器。 內(nèi)嵌 8MHZ 的 RC 振蕩器。 產(chǎn)生 CPU 時(shí)鐘的 PLL。 VBAT 為 RTC 和后備寄存器供電。 CortexM3 核的介紹 CortexM3 內(nèi)核使用 3 級(jí)流水線哈佛架構(gòu)，運(yùn)用分支預(yù)測(cè)、單周期乘法和硬件除法功能實(shí)現(xiàn)了出色的效率 ()。 CortexM3 處理器是一個(gè) 32 位處理器，帶有 32 位寬的數(shù)據(jù)路徑、寄存器庫和基于傳統(tǒng) ARM7 處理器的系統(tǒng)只支持訪問對(duì)齊的數(shù)據(jù)，沿著對(duì)齊的字邊辦即可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問和存儲(chǔ)。 CortexM3處理器采用非對(duì)齊數(shù)據(jù)訪問方式，使非 對(duì)齊數(shù)據(jù)可以在單核訪問中進(jìn)行傳輸。 [5] CortexM3 處理器是專為那些對(duì)成本和功耗同時(shí)對(duì)性能要求又相當(dāng)高的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。憑借縮小的內(nèi)核尺寸和出色的中斷性能、集成的系統(tǒng)部件、靈活的配置、簡單的高級(jí)編程和強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)， CortexM3 處理器將成為從復(fù)雜的芯片系統(tǒng)到低端控制器等各種系統(tǒng)的理想解決方案。 [6] 綜合以上這些優(yōu)勢(shì)，新產(chǎn)品的開發(fā)將更易于實(shí)現(xiàn)，上市時(shí)間也大為縮短。STM32F103RBT6 的資源完全滿足此次的嵌入式數(shù)碼相框設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)電路開發(fā) 一個(gè)支持 TFT 彩色液晶屏的驅(qū)動(dòng)電路，在設(shè)計(jì)中搭配 寸 TFT 真彩觸摸屏模塊作為顯示界面，同時(shí)支持一個(gè) SD 卡（ SPI 方式）可用于存儲(chǔ)圖片、數(shù)據(jù)等。 STM32F103RBT6 工作模式 STM32F103x4 和 STM32F103x6 增強(qiáng)型產(chǎn)品支持三種低功耗模式，可以在要求低功耗、短啟動(dòng)時(shí)間和多種喚醒事件之間達(dá)到最佳的平衡。 1. 睡眠模式。在睡眠模式，只有 CPU 停止，所有外設(shè)處于工作狀態(tài)并可在發(fā)生中斷 /事件時(shí)喚醒 CPU。 2. 停機(jī)模式。在保持 SRAM 和寄存器內(nèi)容不丟失的情況下，停機(jī)模式可以達(dá)到最低的電能消耗。在停機(jī)模式下，停止所有內(nèi)部 部分的供電， PLL、 HSI的 RC 振蕩器和 HSE 晶體振蕩器被關(guān)閉，調(diào)壓器可以被置于普通模式或低功耗模式。可以通過任一配置成 EXTI 的信號(hào)把微控制器從停機(jī)模式中喚醒， EXTI 信號(hào)可以是 16 個(gè)外部 I/O 口之一、 PVD 的輸出、 RTC 鬧鐘或 USB 的喚醒信號(hào)。 3. 待機(jī)模式。在待機(jī)模式下可以達(dá)到最低的電能消耗。內(nèi)部的電壓調(diào)壓器被關(guān)閉，因此所有內(nèi)部 部分的供電被切斷； PLL、 HSI 的 RC 振蕩器和 HSE晶體振蕩器也被關(guān)閉；進(jìn)入待機(jī)模式后， SRAM 和寄存器的內(nèi)容將消失，但后備寄存器的內(nèi)容仍然保留，待機(jī)電路仍工作。從待機(jī)模式退出的條件 是： NRST 上的外部復(fù)位信號(hào)、 IWDG 復(fù)位、 WKUP 引腳上的一個(gè)上升邊沿或 RTC 的鬧鐘到時(shí)。 SD 卡存儲(chǔ)器簡介 SD 卡（ Secure Digital Memory Card）中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，它被廣泛地于便攜式裝置上使用，例如數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人數(shù)碼助理 (PDA)和多媒體播放器等。 SD 卡由日本松下、東芝及美國 SanDisk 公司于 1999 年 8 月共同開發(fā)研制。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 。 SD 卡一般支持 2 種操作模式： SD 卡模式和 SPI 模式。 [7] 主機(jī)可以選擇以上任意一種模式同 SD 卡通信， SD 卡模式允許 4 線的高速數(shù)據(jù)傳輸。 SPI 模式允許簡單的通過 SPI 接口來和 SD 卡通信，這種模式同 SD卡模式相比就是喪失了速度。 [8] SD 卡的引腳排序如圖 7 所示： 圖 7 SD 卡引腳定義圖 SD 卡引腳功能描述如下表所示： 表 1 SD 卡引腳功能表 針腳 1 2 3 4 5 6 7 8 9 SD 模式 CD/DAT3 CMD VSS VCC CLK VSS DAT0 DAT1 DAT2 SPI 模式 CS MOSI VSS VCC CLK VSS MISO NC NC SD 卡只能使用 的 IO 電平，所以， MCU 一定要能夠支持 的 IO端口輸出。注意：在 SPI 模式下， CS/MOSI/MISO/CLK 都需要加 10~100K 左右的上拉電阻。 SD 卡的工作原理 : SD 卡要進(jìn)入 SPI 模式很簡單，就是在 SD 卡收到復(fù)位命令（ CMD0）時(shí)，CS 為有效電平（低電平）則 SPI 模式被啟用。不過在發(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，之后才能開始 CMD0 的操作 在卡初始化時(shí)， CLK時(shí)鐘最大不超過 400KHZ 首先介紹 SPI 模式下幾個(gè)重要的操作命令，如表 2 所示： 表 2 SPI 模式下 SD 卡部操作指令 命令 參數(shù) 回應(yīng) 描述 CMD0(0x00) NONE R1 復(fù)位 SD 卡 CMD9(0x09) NONE R1 讀取卡特定數(shù)據(jù)寄存器 CMD10(0x0A) NONE R1 讀取卡標(biāo)志數(shù)據(jù)寄存器 CMD11(0X0B) 塊大小 R1 設(shè) 置塊大?。ㄗ止?jié)數(shù)） CMD16(0X10) 地址 R1 讀取一個(gè)塊的數(shù)據(jù) CMD17(0X11) 地址 R1 寫入一個(gè)塊的數(shù)據(jù) CMD24(0X18) NONE R1 引用命令的前命令 CMD41(0X29) NONE R1 開始卡的初始化 CMD59(0X3B) 僅最后一位有效 R1 設(shè)置 CRC 開啟（ 1）或關(guān)閉（ 0） 其中 R1 的回應(yīng)格式如表 3 所示： 表 3 SD 卡回應(yīng)格式 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 0 參數(shù)錯(cuò)誤 地址錯(cuò)誤 連續(xù)擦除錯(cuò)誤 命令 CRC錯(cuò)誤 非法命令 擦除復(fù)位 IDLE 狀態(tài) SD 卡的典型初始化過程如下： 初始化與 SD 卡連接的硬件條件（ MCU 的 SPI 配置， IO 口配置）； 上電延時(shí)（ 74 個(gè) CLK）； 復(fù)位卡（ CMD0）； 激活卡，內(nèi)部初始化并獲取卡類型（ CMD1（用于 MMC 卡）、 CMD5CMD41）； 5.、查詢 OCR，獲取供電狀況（ CMD58）； 是否使用 CRC（ CMD59）； 設(shè)置讀寫塊數(shù)據(jù)長度（ CMD16）； 讀取 CSD，獲取存儲(chǔ)卡的其他信息（ CMD9）； 發(fā)送 8CLK 后，禁止片選； 這樣我們就完 成了對(duì) SD 卡的初始化，這里面我們一般設(shè)置讀寫塊數(shù)據(jù)長度為 512 個(gè)字節(jié)，并禁止使用 CRC。在完成了初始化之后，就可以開始讀寫數(shù)據(jù)了。 SD 卡讀取數(shù)據(jù)，這里通過 CMD17 來實(shí)現(xiàn)，具體過程如下： 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，如果沒有開啟 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)過程， SD 卡的寫于讀數(shù)據(jù)差不多，寫數(shù)據(jù)通過 CMD24 來實(shí)現(xiàn)，具體過程如下： 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； 以上就是一個(gè)典型的寫 SD 卡過程。 LCD 模塊 液晶顯示器，或稱 LCD（ Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。大多數(shù)的液晶顯示器、液晶電視及部分手機(jī)均采用 TFT 驅(qū)動(dòng)，本設(shè)計(jì)采用 TFTLCD，就只介紹TFTLCD。 [9] TFTLCD 即 薄膜 晶體 管液 晶顯 示器。 其英 文全 稱為 ： Thin Film TransistorLiquid Crystal Display。 TFTLCD 與無源 TNLCD、 STNLCD 的簡單矩陣不同，它在液晶顯示屏的每一個(gè)象素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管（ TFT），可有效克服非選通的串?dāng)_，使顯示液晶屏的靜態(tài)特性與掃描線數(shù)無關(guān)，因此大大提高了圖像質(zhì)量。 TFTLCD 也被叫做真彩液晶顯示器。 模塊采用顯尚光電的 DST2020PH TFTLCD， DST2020PH 的控制器為ILI9320，采用 26 萬色的 TFTLCD 屏，分辨率為 320 240，采用 16 位的 80 并口。 該模塊的外觀圖如圖 8 所示： 圖 8 TFT 模塊的外觀圖 TFT 模塊接口原理圖 如圖 9 所示： 圖 9 TFT 模塊接口原理圖 該模塊的 80 并口有如下一些信號(hào)線： CS： TFTLCD 片選信號(hào)。 WR：向 TFTLCD 寫入數(shù)據(jù)。 RD：從 TFTLCD 讀取數(shù)據(jù)。 D[15:0]： 16 位雙向數(shù)據(jù)線。 RST：硬復(fù)位 TFTLCD。 RS：命令 /數(shù)據(jù)標(biāo)志（ 0，讀寫命令； 1，讀寫數(shù)據(jù)）。 硬件上， TFTLCD 模塊與 STM32F103RBT6 的 IO 口對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： LCD_LED 對(duì)應(yīng) PC10。 LCD_CS 對(duì)應(yīng) PC9。 LCD _RS 對(duì)應(yīng) PC8。 LCD _WR 對(duì)應(yīng) PC7。 LCD _RD 對(duì)應(yīng) PC6。 LCD _D[17:1]對(duì)應(yīng) PB[15:0]。 模塊的控制器為 ILI9320，該控制器自帶顯存，其顯存大小為 172820（ 240*320*18/8），即 18 位模式（ 26 萬色）下的顯存量。模塊的 16 位數(shù)據(jù)線與顯寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系為 565 方式， [10]如圖 10 所示： 圖 10 16 位數(shù)據(jù)與顯存對(duì)應(yīng)關(guān)系圖 最低 5 位代表藍(lán)色，中間 6 位為綠色， 最高 5 位為紅色。數(shù)值越大，表示該顏色越深。 表 4 ILI9320 常用命令表 R0，這個(gè)命令，有兩個(gè)功能，如果對(duì)它寫，則最低位為 OSC，用于開啟或關(guān)閉振蕩器。而如果對(duì)它讀操作，則返回的是控制器的型號(hào)。這個(gè)命令最大的功能就是通過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。因?yàn)?93xx 系列的初始化，其實(shí)都比較類似，我們完全可以用一個(gè)代碼兼容好幾個(gè)控制器。 R3，入口模式命令。我們重點(diǎn)關(guān)注的是 I/D0、 I/D AM 這 3 個(gè)位，因?yàn)檫@ 3 個(gè)位控制了屏幕 的顯示方向。 AM：控制 GRAM 更新方向。當(dāng) AM=0 的時(shí)候，地址以行方向更新。當(dāng) AM=1的時(shí)候，地址以列方向更新。 I/D[1:0]：當(dāng)更新了一個(gè)數(shù)據(jù)之后，根據(jù)這兩個(gè)位的設(shè)置來控制地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加 /減少 1，其關(guān)系如圖 11： 圖 11 GRAM 顯示方向設(shè)置圖 通過這幾個(gè)位的設(shè)置，我們就可以控制屏幕的顯示方向了。 R7，顯示控制命令。該命令 CL 位用來控制是 8 位彩色，還是 26 萬色。為0 時(shí) 26 萬色，為 1 時(shí)八位色。 D D0、 BASEE 這三個(gè)位用來控制顯示開關(guān)與否的。當(dāng)全部設(shè)置為 1 的時(shí)候開啟顯示，全 0 是關(guān)閉。我們一般 通過該命令的設(shè)置來開啟或關(guān)閉顯示器，以降低功耗。 R32， R33，設(shè)置 GRAM 的行地址和列地址。 R32 用于設(shè)置列地址（ X 坐標(biāo)，0~239）， R33 用于設(shè)置行地址（ Y 坐標(biāo)， 0~319）。當(dāng)我們要在某個(gè)指定點(diǎn)寫入一個(gè)顏色的時(shí)候，先通過這兩個(gè)命令設(shè)置到改點(diǎn)，然后寫入顏色值就可以了。 R34，寫數(shù)據(jù)到 GRAM 命令，當(dāng)寫入了這個(gè)命令之后，地址計(jì)數(shù)器才會(huì)自動(dòng)的增加和減少。該命令是我們要介紹的這一組命令里面唯一的單個(gè)操作的命令，只需要寫入該值就可以了，其他的都是要先寫入命令編號(hào)，然后寫入操作數(shù)。 R80~R83，行列 GRAM 地址位置設(shè)置。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)這樣的方式來實(shí)現(xiàn)，則速度大打折扣。此時(shí)我們就可以通過這幾個(gè)命令，在其中開辟一個(gè)區(qū)域，然后不停的丟數(shù)據(jù)，地址計(jì)數(shù)器就會(huì)根