基于STM32處理器的數字PDA系統設計

摘要：數字PDA系統整體由硬件電路和軟件系統2部分組成，硬件電路由低功耗ARM微控制器STM32ZET6控制的PDA外圍電路組成，軟件系統則由硬件驅動(dòng)程序、μC／OS-Ⅱ實(shí)時(shí)操作系統、FATFS文件系統、GUI等部分組成。數字PDA系統將整個(gè)軟件系統進(jìn)行了整合，提供一種基于頁(yè)的機制方法，即每頁(yè)都是一個(gè)線(xiàn)程，利用μC／OS-Ⅱ的信號量、郵箱機制實(shí)現多線(xiàn)程之間的任務(wù)切換。PDA系統采用頁(yè)機制的設計，旨在減少增加應用程序時(shí)代碼的修改量和提高整個(gè)PDA軟件系統的穩定性，以及提高應用程序的開(kāi)發(fā)速度。
關(guān)鍵詞：STM32；μC／OS-Ⅱ；數字PDA系統；頁(yè)機制；ARM

0 引言
以Cortex-M3為內核的處理器由于其低功耗以及低成本并且是32位處理器，越來(lái)越多的研究人員已經(jīng)從51處理器、AVR等處理器開(kāi)始轉移到這個(gè)領(lǐng)域。數字PDA系統設計采用的是以Cortex-M3的內核STM32ZET6控制器，但是由于STM32ZET6內部沒(méi)有MMU，不能移植WincE，Linux等操作系統，故只能應用ucLinux，μC／OS-Ⅱ等實(shí)時(shí)操作系統。傳統的操作系統ucLinux，μC／OS-Ⅱ在微控制器中移植后，應用程序就開(kāi)始了與操作系統、以及硬件驅動(dòng)之間的交互，一旦要添加新的應用程序或者對應用程序的更改，代碼的修改量以及整個(gè)操作系統的穩定性都會(huì )收到影響。這時(shí)就需要一種新的機制，能夠在保證系統穩定性的基礎上快速設計應用程序，也正是基于這種思想，數字PDA系統將實(shí)時(shí)操作系統、硬件驅動(dòng)、FATFS進(jìn)行統一的封裝，并給出一種基于頁(yè)的機制，每一頁(yè)就是一個(gè)線(xiàn)程，利用μC／OS-Ⅱ操作系統進(jìn)行任務(wù)間的切換，而應用程序只需要按照頁(yè)的設計規則，進(jìn)行應用程序頁(yè)設計即可，設計最終證明是合理可靠的。

1 數字PDA系統原理框圖說(shuō)明
數字PDA系統的硬件電路部分由微控制器STM32F103ZET6、16 Mb NOR FLASH存儲器、液晶顯示LCD控制電路、USB接口電路、VS1003B MP3解碼芯片電路、2 Gb misroSD卡接口電路、以及2．5～5 V電源電路組成。它的結構圖如圖1所示。

2 數字PDA系統硬件電路設計
2．1 微處理器MCU
微處理器MCU采用STM32F103ZET6 ARM芯片，其特點(diǎn)是低功耗、價(jià)格低、具有豐富的外設資源如FSMC控制器、USB、多路SPI和USART，并且有MDK編程手冊，易于上手。
2．2 NOR FLASH存儲器
NOR FLASH采用M29W128芯片，NOR FLASH的作用是存儲頁(yè)面資源、GUI資源、以及各種字庫資源。數字PDA系統硬件電路使用微控制器的FSMC控制器對M29W128 NOR FLASH進(jìn)行讀寫(xiě)操作，主要是為了提高對M29W128讀寫(xiě)速度。M29W128NOR FLASH中的存儲的數據，也可以通過(guò)從microSD卡中讀取并進(jìn)行存儲。
2．3 TFT液晶顯示電路
數字PDA系統硬件電路使用以HX8312為主控芯片的液晶控制電路和主控制器連接。主控制器和液晶控制電路之間的數據通信也使用主控制器的FSMC接口，目的是進(jìn)行快速傳輸數據，避免液晶顯示刷屏現象的產(chǎn)生。
2．4 VS1003音頻解碼電路
VS1003是音頻解碼芯片，它支持Mpeg1和Mpeg2，WMA，MIDI，MP3解碼，同時(shí)支持IMA ADPCM(單聲道)、麥克風(fēng)和線(xiàn)入等編碼，VS1003具有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS_DSP，0．5 KB數據RAM。數字PDA系統使用VS1003音頻解碼芯片，實(shí)現PDA的音樂(lè )MP3的播放功能。
2．5 USB接口電路和microSD卡接口電路
STM32微控制器具有1個(gè)USB接口，該USB接口主要實(shí)現數字系統PDA在和PC機連接時(shí)的USB通信，當然也能為數字系統PDA系統供電。micro SD實(shí)現了數字PDA系統的大容量數據的存儲。
2．6 PDA內部USB轉串口電路
PL2303遵循USB協(xié)議，并且支持到RS 232的轉換。PDA數字系統通過(guò)PL2303電路實(shí)現主控制器的串口和PC之間的串口通信，這個(gè)電路主要用于系統調試。
2．7 電源電路
電源電路包括鋰電、5 V外接電源濾波電路、5 V轉3．3 V、3．3 V轉2．8 V、3．3 V轉2．5 V五個(gè)電路，它們主要負責分別給主控制器、解碼芯片、SD、NORFLASH提供電源。