基于RT-Thread和STM32的數碼相框設計方案

1.引言

近年來(lái)，隨著(zhù)數碼相機的普及，一種以數碼照片的保存、回放和瀏覽為核心功能的產(chǎn)品，數碼相框應運而生，它以其獨特的設計理念和美妙的欣賞效果倍受市場(chǎng)青睞。數碼相框采用傳統普通相框的外觀(guān)造型，把傳統普通相框的中間照片部分換成液晶顯示屏，配上電源，控制器，存儲介質(zhì)等部件，可以直接展示數碼照片。同時(shí)，數碼相框也可以在同一個(gè)相框內循環(huán)展示不同照片，解決了需要使用電腦才能查看數碼相片的缺陷，給日益增多的數碼照片和喜好照片的人們提供一個(gè)更好的展示照片的平臺和空間?；诖?，本系統設計了基于RT-Thread和STM32的數碼相框。

本系統采用STM32為主控芯片，利用源代碼開(kāi)放的嵌入式RT-Thread操作系統和人機交互界面μC/GUI共同建立的平臺設計了數碼相框系統。系統主要實(shí)現了JPEG格式圖片在觸摸液晶屏上的瀏覽展示、USB主機讀取功能、SPIFLASH存儲等功能。

2.系統總體設計

本系統由嵌入式處理器、外圍設備、嵌入式操作系統和應用軟件等部分組成。系統以嵌入式RT- Thread和嵌入式微控制器STM32為核心平臺，通過(guò)μC/GUI建立人機交互界面，利用USB主機讀取功能將圖片和字庫文件寫(xiě)入外部SPI FLASH，利用文件系統讀取圖片文件，經(jīng)過(guò)圖片解碼算法處理，顯示在觸摸液晶屏上，通過(guò)觸摸完成對圖片的瀏覽功能。系統總體結構框圖如圖1所示。

3.系統硬件設計

本系統以STM32為主要硬件平臺，系統整體硬件結構圖如圖2所示。系統硬件主要有電源模塊、STM32最小系統、JTAG下載調試接口、USB驅動(dòng)電路、SPI FLASH驅動(dòng)模塊、觸摸LCD驅動(dòng)電路等部分組成。

3.1電源模塊

本系統中微控制器及其外圍電路驅動(dòng)模塊需要3.3V電源，系統選用的電源電池為3.7V，需要通過(guò)穩壓芯片提供3.3V電壓。

對于產(chǎn)生3.3V電壓，采用國家半導體公司的LM1117穩壓芯片輸出3.3V，LM1117提供電流限制和熱保護。電路包含1個(gè)齊納調節的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在±1%以?xún)取?br />
輸出端需要一個(gè)至少10uF的鉭電容來(lái)改善瞬態(tài)響應和穩定性。LM1117穩壓芯片輸出3.3V電路如圖3所示。

3.2 USB驅動(dòng)電路

STM32芯片內部集成了USB外設，減輕了USB電路的設計負擔，本系統設計了USB接口電路以及ESD保護電路。

3.2.1 USB接口電路

在USB接口電路中將USB上拉電壓接到D+上，實(shí)現USB全速通訊，三極管為開(kāi)關(guān)作用，當開(kāi)關(guān)開(kāi)啟時(shí)，PC開(kāi)始枚舉USB存儲設備。USB的VCC引腳沒(méi)有接板上電源，通過(guò)PC機給USB設備供電。

3.2.2 ESD保護電路

采用意法半導體公司的USBLC6-2P6，該芯片使USB的D+/D-信號完全平衡，I/O接口到地線(xiàn)的匹配公差僅為0.04pF，完全在USB 2.0最大1pF的公差范圍內。如果USB數據線(xiàn)路上發(fā)生ESD現象，芯片的ESD保護功能就會(huì )將電流引至地線(xiàn)，為了確保ESD保護的最高效能，數據線(xiàn)路采用軌對軌保護拓撲，為了提高輸出功率，VCC線(xiàn)路采用鉗位保護結構。USB驅動(dòng)保護電路原理圖如圖4所示。

3.3 SPI FLASH驅動(dòng)電路

系統采用SPI串行閃存芯片W25Q64，該芯片具有電路設計簡(jiǎn)單、數據讀取速度快等優(yōu)點(diǎn)，能夠減少系統電路切換噪聲，降低系統功耗及開(kāi)發(fā)成本。其應用電路如圖5所示。

3.4 LCD觸摸驅動(dòng)電路

本系統的觸摸控制器選用TSC2046，TSC2046是四線(xiàn)電阻式觸摸屏控制器，其核心是一個(gè)具有采樣和保持功能的12位逐次逼近式A/D轉換器。本系統通過(guò)STM32的SPI接口驅動(dòng)TSC2046控制器，典型的驅動(dòng)電路如圖6所示。