基于RT-Thread和STM32的數碼相框的設計方案

　　在程序運行過程中，IDCT運算量較大，有大量浮點乘法和加法運算，程序執行速度較慢，這對圖片能否流暢的顯示有很大影響。基于此本統軟件對IDCT算法了優化，采用一種快速IDCT算法[5],把二維IDCT分解成行和列兩個一維IDCT,再將IDCT算法通過數學變換轉化為離散傅里葉逆變換（IDFT），利用矩陣變換簡化計算。在開始進行二維IDCT轉換時，先對輸入的反量化后的數據進行8次一維的行變換，并將存儲運行結果，再對運行的結果進行8次一維的列變換，經過兩次變換，得到的就是二維IDCT運算變換的結果。程序流程圖如圖10所示。

　　4.3.3 色彩模式轉換

　　由于液晶支持的是RGB格式的圖像數據，需要把執行完解碼過程得到的YCrCb格式的數據轉換成RGB模式，將256級的YCrCb色彩模型轉換成RGB色彩模型的計算公式如式（1）。

　　因為R、G、B的取值范圍為[0,255],需要對運算結果進行閾值保護，對超過255的數值，限定在255,小于0的數值，限定在0.經過運算最終可以得到RGB模式的圖像數據，完成解碼過程。

　　4.4 圖片瀏覽模式

　　本系統的圖片瀏覽模式有觸摸手動瀏覽和定時自動瀏覽兩種模式可供選擇。在觸摸手動瀏覽模式下，有“下一張”,“上一張”,“退出”控件。通過操作觸摸屏上下翻頁的控件，實現瀏覽圖片的功能。在瀏覽完最后一張時，系統會自動跳轉到第一張。在定時自動瀏覽模式下，界面僅有退出控件，每隔3秒，自動進行下一張圖片的瀏覽，并循環顯示。

　　5.系統調試

　　5.1 硬件調試

　　通過硬件電路設計，檢查元器件之間的電氣連接，下載基本調試程序，檢測系統板運行狀況，在對USB枚舉測試時，通過USB數據線連接至電腦，可以對flash存儲設備進行讀寫操作。

　　5.2 軟件調試

　　5.2.1 LIB庫的編譯

　　本系統的軟件開發環境是MDK,在程序基本模塊的底層驅動編寫完善以后，將STM32的底層外設驅動庫和μC/GUI庫函數編譯封裝成LIB庫，在后期程序開發時，大大提高了程序的編譯效率，縮短了軟件開發周期。

　　5.2.2 Finsh Shell調試組件本系統采用RT-Thread嵌入式操作系統，通過其自帶的用戶命令行組件Finsh Shell查看系統運行狀況。通過超級終端輸入相應的命令來使用Finsh Shell.Finsh Shell在RT-Thread中被設計成一個獨立的線程，通過串口設備輸入相應的命令，系統對用戶命令進行解析執行，可用來獲取系統運行時信息，對任意寄存器和內存地址進行讀寫操作，還能夠直接在shell中調用系統函數，訪問系統變量。FinshShell組件的使用，在很大程度上提高了調試程序的效率。

　　5.2.3 圖片解碼調試

　　由于圖片解碼算法占用內存較大，考慮到圖片解碼算法在STM32中可能會因為內存分配不足而無法正常運行，在驗證圖片解碼函數的正確性時，先在PC機的VC模擬器上運行，用以給圖片解碼算法提供一個理想的運行平臺。在模擬器中，用數組存儲圖片二進制源碼，用解碼算法對圖片的數組數據進行解碼，驗證解碼算法的正確性。在模擬器運行正確后，再將圖片解碼算法移植到本系統上運行，實踐證明，STM32的內存足以支持圖片解碼算法正常執行。實驗在VC模擬器中運行的效果圖如圖11所示。

　　6.結論

　　本文介紹了基于RT-Thread和STM32的數碼相框的設計方案，通過設計相關硬件電路和軟件算法，實現了數碼相框對JPEG格式圖片文件的瀏覽功能。本系統設計的基于連續IDCT變換的JPEG解碼算法能夠正確穩定完成JPEG格式圖像的解碼，解碼速度較快，恢復圖像的質量良好。實際測試表明，本方案具有很強的實用性。