基于RT-Thread和STM32的數碼相框的設計方案（一）

1.引言

近年來，隨著數碼相機的普及，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青睞。數碼相框采用傳統普通相框的外觀造型，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，存儲介質等部件，可以直接展示數碼照片。同時，數碼相框也可以在同一個相框內循環展示不同照片，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入外部SPI FLASH,利用文件系統讀取圖片文件，經過圖片解碼算法處理，顯示在觸摸液晶屏上，通過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驅動電路、SPI FLASH驅動模塊、觸摸LCD驅動電路等部分組成。

3.1 電源模塊

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

對于產生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個齊納調節的帶隙參考電壓以確保輸出電壓的精度在±1%以內。

輸出端需要一個至少10uF的鉭電容來改善瞬態響應和穩定性。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，實現USB全速通訊，三極管為開關作用，當開關開啟時，PC開始枚舉USB存儲設備。USB的VCC引腳沒有接板上電源，通過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數據線路上發生ESD現象，芯片的ESD保護功能就會將電流引至地線，為了確保ESD保護的最高效能，數據線路采用軌對軌保護拓撲，為了提高輸出功率，VCC線路采用鉗位保護結構。USB驅動保護電路原理圖如圖4所示。

3.3 SPI FLASH驅動電路

系統采用SPI串行閃存芯片W25Q64,該芯片具有電路設計簡單、數據讀取速度快等優點，能夠減少系統電路切換噪聲，降低系統功耗及開發成本。其應用電路如圖5所示。

3.4 LCD觸摸驅動電路

本系統的觸摸控制器選用TSC2046,TSC2046是四線電阻式觸摸屏控制器，其核心是一個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STM32的SPI接口驅動TSC2046控制器，典型的驅動電路如圖6所示。