基于STM32的觸摸屏控制設(shè)計(jì)

1、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)論文基于STM32的觸摸屏控制設(shè)計(jì)Based on STM32 and Touch Tcreen Control Design學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：年級(jí)專業(yè)及班級(jí)：指導(dǎo)老師及職稱：湖南·長(zhǎng)沙提交日期：2012年5月湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院全日制普通本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。同時(shí)，

2、本論文的著作權(quán)由本人與湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院、指導(dǎo)教師共同擁有。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）作者簽名：（作者手寫(xiě)簽名） 年 月 日目 錄摘要1關(guān)鍵詞11前言21.1ARM應(yīng)用背景21.2研究?jī)?nèi)容31.3研究成果42STM32處理器的概述42.1STM32簡(jiǎn)介42.2STM32的參數(shù)52.3內(nèi)部資源53圖片的處理和顯示實(shí)現(xiàn)方法73.1液晶顯示電路設(shè)計(jì)：73.2圖片的處理73.2.1總體方案與硬件整體架構(gòu)73.2.2本例中FSMC的使用93.2.3ILI9325103.3顯示實(shí)現(xiàn)103.3.1TFTLCD字顯示113.3.2TFTLCD圖顯示123.4供電部分電路

3、設(shè)計(jì)134軟件設(shè)計(jì)模塊144.1程序編寫(xiě)步驟144.2系統(tǒng)初始化174.3STM32的開(kāi)發(fā)軟件174.4FSMC模塊介紹以及初始化程序174.5屏接口時(shí)序的實(shí)現(xiàn)185運(yùn)行方法和結(jié)果195.1硬件電路連接195.2程序編寫(xiě)步驟195.3現(xiàn)象和結(jié)果196結(jié)論20參考文獻(xiàn)20致謝20 基于STM32的觸摸屏控制設(shè)計(jì)學(xué) 生：陳 功指導(dǎo)老師：陳 剛(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128)摘 要：伴隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的單片機(jī)和觸摸屏在手機(jī)、導(dǎo)航儀器、電子測(cè)試儀器以及咨詢終端等設(shè)備中都有很廣泛的應(yīng)用。作為一種單片機(jī)，STM32采用了ARM先進(jìn)架構(gòu)的Cortex-M3內(nèi)核，它不僅在實(shí)時(shí)性、

4、功耗控制、外設(shè)以及集成整合方面都顯得非常不錯(cuò)，并且易于開(kāi)發(fā)，可使產(chǎn)品快速進(jìn)入市場(chǎng)。本文設(shè)計(jì)主要是基于STM32的開(kāi)發(fā)板，通過(guò)100P對(duì)STM32進(jìn)行串口虛擬仿真，結(jié)合C 語(yǔ)言，使用STM32的FSMC模塊的時(shí)鐘對(duì)FSMC模塊以及LCD的啟動(dòng)配置進(jìn)行初始化，再控制LCD顯示各種字符和圖形，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)TFT屏的控制。本設(shè)計(jì)的觸摸屏作為一種信息交流的媒介，具有著編程靈活、反應(yīng)速度快、體積小以及低耗能的優(yōu)點(diǎn)，它為觸摸屏在今后面向更智能、更人性的方面發(fā)展提供了科學(xué)的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：STM32；觸摸屏；FSMC；ARM；薄膜晶體管Based on STM32 and Touch Tcreen Contr

5、ol Design Author: CHEN Gong Tutor: CHEN Gang(Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract:With the development of science and technology,the single-chip microcomputer and touch screen of

6、0;modern electronic products have a very wide range of applications in devices, such as mobile phones, Navigational instruments, electronics test instrument and consulting terminal. As&

7、#160;a microcontroller, STM32 is used the ARMs Cortex-M3 core .It is not only performed well in some aspects of real-time, power control,peripherals and integration ,but also&

8、#160;easy to develop and allow the products to entrance market quickly. Papers Design is mainly based on the STM32s development board. In order to control the TFT sc

9、reen, through 100P, it conducted serial virtual simulation to STM32 and combined with the C language and used the STM32s FSMC module of the clock to initialize FSMC&

10、#160;module and the startup configuration of LCD, and then it displayed all kinds of characters and graphics of LCD.The touch screen serve as a medium of information 

11、;exchange in this design which has some advantages of programming flexibility, fast response, small size and low power .It provided scientific reference basis for the touch

12、60;screens development in aspect of intelligence and humanity the in the future.Key words: STM32;Touch screen ; FSMC;ARM;Thin Film Transistord1 前言1.1 ARM應(yīng)用背景 現(xiàn)在社會(huì)中嵌入式的應(yīng)用已經(jīng)大范圍的普及到現(xiàn)實(shí)生活中，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品已經(jīng)不能被8位處理器所滿足，比如GUI,TCP/IP,FILESYSTEM等。而ARM處理器具有非常強(qiáng)大

13、的處理能力和比較低的功率消耗，這些電子產(chǎn)品在選型的時(shí)候會(huì)選擇ARM處理器1。ARM的嵌入式應(yīng)用有很多：工業(yè)領(lǐng)域作為32的RISC架構(gòu)，基于ARM的微控芯片在高端微控器市場(chǎng)和低端微控制應(yīng)用領(lǐng)域都有不小的市場(chǎng)份額。和傳統(tǒng)的8/16位的微控制器相比ARM芯片不僅功耗低而且在性價(jià)比方面也有很大的優(yōu)勢(shì)2。一個(gè)典型的ARM嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的功能模塊如圖： 傳感器 轉(zhuǎn)換器LCDLED鍵盤(pán)ADCARM處理器DAC主機(jī)EPROMRAMI/O接口 圖1 ARM嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的功能模塊Fig.1 ARM embedded industrial control system function module無(wú)線通

14、信領(lǐng)域目前已有超過(guò)85%的無(wú)線通訊設(shè)備采用了ARM的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用隨著帶寬技術(shù)的推廣，采用ARM技術(shù)的ADSL芯片正逐步獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。特別在語(yǔ)音和視頻的處理上有很大的優(yōu)勢(shì)。成像和安全產(chǎn)品現(xiàn)在的數(shù)碼相機(jī)和打印機(jī)絕大部分都是采用的ARM技術(shù)。手機(jī)的32位智能卡也采用的事ARM技術(shù)。數(shù)碼相機(jī)的功能模塊：消費(fèi)類電子產(chǎn)品ARM技術(shù)在目前流行的數(shù)字音頻播放器、數(shù)字機(jī)頂盒和游戲中得到廣泛的采用3。1.2 研究?jī)?nèi)容本設(shè)計(jì)的主要目的是對(duì)大學(xué)四年知識(shí)的綜合和加深對(duì)ARM的學(xué)習(xí)以及提高動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。本次設(shè)計(jì)是基于STM32的開(kāi)發(fā)板，通過(guò)對(duì)開(kāi)發(fā)板的學(xué)習(xí)，掌握STM32的一些基本功能。通過(guò)對(duì)100P對(duì)STM

15、32進(jìn)行虛擬仿真，來(lái)對(duì)TFT屏的控制。主要是使用STM32的FSMC模塊的時(shí)鐘去初始FSMC模塊，然后初始化LCD的啟動(dòng)配置，來(lái)控制LCD顯示各種字符、圖形。TFT采用的是2.4“TFT320x240LCD（控制器ILI9325）”，采用CPU的FSMC功能，LCD片選CS采用FSMC_NEI（P88），F(xiàn)SMC_A16(P58)作為L(zhǎng)CD的RS選擇，F(xiàn)SMC_nWE(P86)作為L(zhǎng)CD的/WR，F(xiàn)SMC_nOE（P85）作為L(zhǎng)CD的/RD，LCD的RESET腳用CPU的PE9（P98）（LCD-RST），F(xiàn)SMC_FSMC_D15和LCD的DB1-DB8 DB10-DB17相互連接，觸摸屏接

16、口采用SP11接口，片選PB-SP11-CS3，觸摸電路的中斷申請(qǐng)由PB6-7846-INT接收。TFT液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏。TFT液晶為每個(gè)像素都設(shè)有一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，每個(gè)像素都可以通過(guò)點(diǎn)脈沖直接控制，因而每個(gè)節(jié)點(diǎn)都相對(duì)獨(dú)立，并可以連續(xù)控制，不僅提高了顯示屏的反應(yīng)速度，同時(shí)可以精確控制顯示色階，所以，TFT液晶的笆彩更真4。本文中采用的TFT液晶屏分辨率位320x240,采用的控制芯片為ILI9320,自帶總大小為172 820（240x320x1818）的顯存，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，它支持多種控制輸入信號(hào)。LCD 寄存地址為：0x6000 0000LC

17、D 數(shù)據(jù)區(qū)地址：0x6002 0000電路引腳圖如下：圖2 TFT320x240LCD引腳圖Fig.2 The TFT320x240LCD pin diagram本文的第一章講述了該論文的寫(xiě)作背景，主要是說(shuō)明ARM的應(yīng)用范圍和論文的研究?jī)?nèi)容；第二章講述該研究課題使用的開(kāi)發(fā)板的內(nèi)部資源和開(kāi)發(fā)板核心芯片STM32F103VE腳的各項(xiàng)參數(shù)；第三章著重講述圖片的處理和顯示實(shí)現(xiàn)方法；第四章介紹本研究的軟件設(shè)計(jì)模塊；第五章講述測(cè)試方法和結(jié)果。1.3 研究成果配置好各通道后，編譯運(yùn)行工程，將程序燒入ARM芯片。點(diǎn)擊RST，通過(guò)TFT顯示屏可以觀察到一副完整的圖片。2 STM32處理器的概述2.1 STM32

18、簡(jiǎn)介STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用專門(mén)設(shè)計(jì)的ARM Cortex-M3內(nèi)核。按性能分成兩個(gè)不同的系列：STM32F103“增強(qiáng)型”系列和STM32F101“基本型”系列。增強(qiáng)型系列時(shí)鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時(shí)鐘頻率為36MHz，以16位產(chǎn)品的價(jià)格得到比16位產(chǎn)品大幅提升的性能，是16位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。兩個(gè)系列都內(nèi)置32K到128K的閃存，不同的是SRAM的最大容量和外設(shè)接口的組合。時(shí)鐘頻率72MHz時(shí)，從閃存執(zhí)行代碼，STM32功耗36mA，是32位市場(chǎng)上功耗最低的產(chǎn)品，相當(dāng)于0.5mA/MHz。STM32F103xx增強(qiáng)型系列

19、使用高性能的ARM/Cortex-M3/32位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含2個(gè)12位的ADC 、3個(gè)通用16位定時(shí)器和一個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：2個(gè)I2C和SPI、3個(gè)USART、一個(gè)USB和一個(gè)CAN。STM32F103xx增強(qiáng)系列工作的溫度范圍是-40度到105度，運(yùn)行電壓的幅度在2.0到3.6V。完整的STM32F103xx增強(qiáng)型產(chǎn)品引腳從36到100有五種不同的封裝形式；不同的封裝形似相應(yīng)的外設(shè)配置也不同。這些豐富的外設(shè)配置

20、，造就了STM32F103xx增強(qiáng)型微控制適合在多種場(chǎng)合去應(yīng)用：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用控制、醫(yī)療和手持設(shè)備、PC外設(shè)和GPS平臺(tái)、可編程控制器、打印機(jī)、警報(bào)系統(tǒng)等5。2.2 STM32的參數(shù)STM32芯片的引腳圖：圖3 STM32F103xx增強(qiáng)型LQPFP48管腳圖Fig.3 STM32F103xx enhanced LQPFP48pin map2.3 內(nèi)部資源STM32有豐富的內(nèi)部資源，如下所示：RealView MDK（Miertocontroller Development Kit）基于ARM微控制器的專業(yè)嵌入式開(kāi)發(fā)工具；內(nèi)置閃存存儲(chǔ)器；內(nèi)置SRAM；嵌套的向量式中斷控制器(NVIC)；外部中

21、斷/事件控制器(EXTI)；時(shí)鐘和啟動(dòng)；自舉模式；DMA ；RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和后備寄存器 ；窗口看門(mén)狗；I2C總線 ；通用同步/異步接受發(fā)送器(USART)；串行外設(shè)接口(SPI)；控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN) ；通用串行總線(USB)； 通用輸入輸出接口(GPIO)； ADC(模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器) ；溫度傳感器； 串行線JTAG調(diào)試口(SWJ-DP)3。2.3 Cortex-M3簡(jiǎn)介ARM公司于2005年推出了Cortex-M3內(nèi)核，就在當(dāng)年ARM公司與其他投資商合伙成立了Luminary（流明諾瑞）公司，由該公司率先設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與銷售基于Cortex-M3內(nèi)核的ARM芯片-Stellaris(群

22、星)系列ARM。Cortex-M3是ARM公司基于ARM V7架構(gòu)的新型芯片內(nèi)核6。Cortex-M3內(nèi)核包含一個(gè)適用于傳統(tǒng)Thumb和新型Thumb-2指令的譯碼器、一個(gè)支持硬件乘法和硬件除法的先進(jìn)ALU、控制邏輯和用于連接處理器其他部件的接口。Cortex-M3處理器是首款基于ARMv7-M架構(gòu)的ARM處理器7。中央Cortex-M3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（1.25DMIPS/MHz）。Cortex-M3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(kù)和基于傳統(tǒng)ARM7處理器的系統(tǒng)只支持訪問(wèn)對(duì)齊的數(shù)據(jù)，沿著對(duì)齊的字邊界即

23、可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)和存儲(chǔ)8。Cortex-M3處理器采用非對(duì)齊數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式。Cortex-M3中央內(nèi)核基于哈佛架構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)各使用一條總線（如圖所示）。內(nèi)核流水線分3個(gè)階段：取指、譯碼和執(zhí)行。當(dāng)遇到分支指令時(shí)，譯碼階段也包含預(yù)測(cè)指令取指，這提高了執(zhí)行的速度，處理器在譯碼階段期間自行對(duì)分支目的地指令進(jìn)行取指。在稍后的執(zhí)行過(guò)程中，處理完全分支指令后便知道下一條要執(zhí)行的指令。如果分支不跳轉(zhuǎn)，那么緊跟著的下一條指令隨時(shí)可供使用。如果分支跳轉(zhuǎn)，那么在跳轉(zhuǎn)的同時(shí)分支指令可供使用，空閑時(shí)間限制為一個(gè)周期9。Cortex-M3內(nèi)核圖如下： 圖4 Cortex-M3內(nèi)核框圖Fig.4 The Cortex-M3

24、 kernel diagramCortex-M3處理器是專為那些對(duì)成本和功耗非常敏感但同時(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延遲性能、集成的系統(tǒng)部件、靈活的配置、簡(jiǎn)單的高級(jí)編程和強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，Cortex-M3處理器將成為從復(fù)雜的芯片系統(tǒng)到低端微控制器等各種系統(tǒng)的理想解決方案。與Cortex-M3不同，ARM7系列處理器使用VonNeumann架構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)共用信號(hào)總線以及存儲(chǔ)器10。由于指令和數(shù)據(jù)可以從存儲(chǔ)器中同時(shí)讀取，所以Cortex-M3處理器對(duì)多個(gè)操作并執(zhí)行，處理器對(duì)多個(gè)操作并行執(zhí)行，加快了應(yīng)用程序的執(zhí)行速度11。Cortex-M3處理器與ARM7作比

25、較見(jiàn)。3 圖片的處理和顯示實(shí)現(xiàn)方法3.1 液晶顯示電路設(shè)計(jì)：TFT驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括信號(hào)輸入、信號(hào)處理、CPU控制、信號(hào)輸出幾個(gè)主要部分。核心部分為信號(hào)處理。以下是TFT液晶顯示器的顯示電路：圖5 液晶顯示電路Fig.5 Liquid crystal display circuit3.2 圖片的處理：3.2.1 總體方案與硬件整體架構(gòu) 現(xiàn)在，TFT屏的價(jià)格與傳統(tǒng)的單色液晶模塊的價(jià)格幾乎相當(dāng)，甚至比一些尺寸差不多的單色屏還要便宜；而從客戶和廠商的角度來(lái)看，很多設(shè)備儀器小型工業(yè)裝備的制造商也紛紛尋求彩色TFT的設(shè)計(jì)方案，以提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和顯示效果4。以STM32處理器的FSMC接口掛載RGB

26、接口數(shù)字屏并結(jié)合DMA傳輸?shù)姆绞皆O(shè)計(jì)出了一種驅(qū)動(dòng)RGB數(shù)字屏的方法。DMA即直接存儲(chǔ)器，存取用來(lái)提供在外設(shè)和存儲(chǔ)器之間或者存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器之間的高速數(shù)據(jù)傳輸。無(wú)須CPU干預(yù)，數(shù)據(jù)可以通過(guò)DMA快速地移動(dòng)，這就節(jié)省了CPU的資源來(lái)做其他操作。本文采用STM32F103VET6外部掛接ISSI的25616 SRAM 512 KB的靜態(tài)RAM用作顯存，再使用DMA的Memory to Memory模式從外部顯存往FSMC的數(shù)據(jù)線不停地送數(shù)據(jù)來(lái)刷新彩屏，無(wú)需CPU的干預(yù)。在STM32上開(kāi)發(fā)LCD顯示，可以有兩種方式來(lái)對(duì)LCD進(jìn)行操作，一種是通過(guò)普通的IO口，連接LCM的相應(yīng)引腳來(lái)進(jìn)行操作，第2種是通過(guò)F

27、SMC來(lái)進(jìn)行操作?？勺冹o態(tài)存儲(chǔ)控制器(Flexible Static Memory Controller: FSMC) 是STM32系列中內(nèi)部集成256 KB以上FlaSh，后綴為xC、xD和xE的高存儲(chǔ)密度微控制器特有的存儲(chǔ)控制機(jī)制。之所以稱為“可變”，是由于通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器的設(shè)置，F(xiàn)SMC能夠根據(jù)不同的外部存儲(chǔ)器類型，發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)/地址/控制信號(hào)類型以匹配信號(hào)的速度，從而使得STM32系列微控制器不僅能夠應(yīng)用各種不同類型、不同速度的外部靜態(tài)存儲(chǔ)器，而且能夠在不增加外部器件的情況下同時(shí)擴(kuò)展多種不同類型的靜態(tài)存儲(chǔ)器，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)存儲(chǔ)容量、產(chǎn)品體積以及成本的綜合要求。FSMC有很多優(yōu)點(diǎn)：

28、其一：支持多種靜態(tài)存儲(chǔ)器類型。STM32通過(guò)FSMC可以與SRAM、ROM、PSRAM、NOR Flash和NANDFlash存儲(chǔ)器的引腳直接相連。其二：支持豐富的存儲(chǔ)操作方法。FSMC不僅支持多種數(shù)據(jù)寬度的異步讀/寫(xiě)操作，而且支持對(duì)NOR、PSRAM、NAND存儲(chǔ)器的同步突發(fā)訪問(wèn)方式。其三： 支持同時(shí)擴(kuò)展多種存儲(chǔ)器。FSMC的映射地址空間中，不同的BANK是獨(dú)立的，可用于擴(kuò)展不同類型的存儲(chǔ)器。當(dāng)系統(tǒng)中擴(kuò)展和使用多個(gè)外部存儲(chǔ)器時(shí)，F(xiàn)SMC會(huì)通過(guò)總線懸空延遲時(shí)間參數(shù)的設(shè)置，防止各存儲(chǔ)器對(duì)總線的訪問(wèn)沖突。其四：支持更為廣泛的存儲(chǔ)器型號(hào)。通過(guò)對(duì)FSMC的時(shí)間參數(shù)設(shè)置，擴(kuò)大了系統(tǒng)中可用存儲(chǔ)器

29、的速度范圍，為用戶提供了靈活的存儲(chǔ)芯片選擇空間。其五：支持代碼從FSMC擴(kuò)展的外部存儲(chǔ)器中直接運(yùn)行，而不需要首先調(diào)入內(nèi)部SRAM。FSMC包含兩類控制器：1個(gè)NOR閃存/SRAM控制器，可以與NOR閃存、SRAM和PSRAM存儲(chǔ)器接口；1個(gè)NAND閃存/PC卡控制器，可以與NAND閃存、PC卡，CF卡和CF+存儲(chǔ)器接口。控制器產(chǎn)生所有驅(qū)動(dòng)這些存儲(chǔ)器的信號(hào)時(shí)序：16位數(shù)據(jù)線，用于連接8位或16位的存儲(chǔ)器；26位地址線，最多可連續(xù)64MB的存儲(chǔ)器（這里不包括片選線）；5位獨(dú)立的片選信號(hào)線；1組適合不同類型存儲(chǔ)器的控制信號(hào)線： 控制讀/寫(xiě)操作、與存儲(chǔ)器通信，提供就緒/繁忙信號(hào)和中斷信號(hào)、與

30、所用配置的PC卡接口：PC存儲(chǔ)卡、PC I/O卡和真正的IDE接口。從FSMC的角度看，可以把外部存儲(chǔ)器劃分為固定大小為256MB的4個(gè)存儲(chǔ)塊。存儲(chǔ)塊1用于訪問(wèn)最多4個(gè)NOR閃存或者PSRAM存儲(chǔ)設(shè)備。這個(gè)存儲(chǔ)區(qū)被劃分為4個(gè)NOR/PSRAM區(qū)，并有4個(gè)專用的片選。存儲(chǔ)塊2和3用于訪問(wèn)NAND閃存設(shè)備，每個(gè)存儲(chǔ)塊連接一個(gè)NAND閃存。存儲(chǔ)塊4用于訪問(wèn)PC卡設(shè)備每一個(gè)存儲(chǔ)塊上的存儲(chǔ)器類型是由用戶在配置寄存器中定義的12。注意：FSMC只是提供了一個(gè)控制器，并不提供相應(yīng)的存儲(chǔ)設(shè)備，至于外設(shè)接的是什么設(shè)備，完全是由用戶自己選擇，只要能用于FSMC控制，就可以，像本次實(shí)驗(yàn)中，我們接的就是LCM。3.2

31、.2 本例中FSMC的使用利用FSMC對(duì)LCM進(jìn)行操作，因此不用完全懂得FSMC的所有功能，而是懂得一部分相應(yīng)的操作即可。FSMC包含以下4個(gè)模塊：AHB接口（包含F(xiàn)SMC配置寄存器）、NOR閃存和PSRAM控制器、NAND閃存和PC卡控制器、外部設(shè)備接口。需要注意的是，F(xiàn)SMC可以請(qǐng)求AHB進(jìn)行數(shù)據(jù)寬度操作。如果AHB操作的數(shù)據(jù)寬度大于外部設(shè)備(NOR或NAND或LCD)的寬度，此時(shí)FSMC將AHB操作分割成幾個(gè)連續(xù)的較小的數(shù)據(jù)寬度，以適應(yīng)外部設(shè)備的數(shù)據(jù)寬度。FSMC對(duì)外部設(shè)備的地址映像從0x6000 0000開(kāi)始，到0x9FFF FFFF結(jié)束，一共4個(gè)地址塊，每個(gè)地址塊256MB，而每個(gè)地

32、址塊又分成4個(gè)分地址塊，大小為64MB。對(duì)于NOR的地址映像來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)選擇HADDR27:26 來(lái)確定當(dāng)前使用的是哪個(gè)64M的分地址塊。而這四個(gè)分存儲(chǔ)塊的片選，則使用 NE4:1來(lái)選擇。數(shù)據(jù)線/地址線/控制線是共享的。這里的HADDR 是需要轉(zhuǎn)換到外部設(shè)備的內(nèi)部AHB地址線，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)單元。因此，若外部設(shè)備的地址寬度是8位的，則HADDR25:0與STM32的CPU引腳 FSMC_A25:0一一對(duì)應(yīng)，最大可以訪問(wèn)64M字節(jié)的空間。若外部設(shè)備的地址寬度是16位的，則是HADDR25:1與STM32的CPU引腳FSMC_A24:0一一對(duì)應(yīng)。在應(yīng)用的時(shí)候，可以將FSMC_A總線連接

33、到存儲(chǔ)器或其他外設(shè)的地址總線引腳上。3.2.3 ILI9325由于我們使用的是STM32開(kāi)發(fā)板，其內(nèi)部自帶的是一個(gè)LCM，而LCM中的驅(qū)動(dòng)IC就是采用的ILI9325。nCS: IC的片選信號(hào)。如果是低電平，則ILI9325是被選中，并且可以進(jìn)行操作，如果是高電平，這不被選中。RS: 寄存器選擇信號(hào)。如果是低電平，則選擇的是索引或者狀態(tài)寄存器，如果是高電平，則選擇控制寄存器。nWR/SCL: 寫(xiě)使能信號(hào)，低電平有效。nRD: 讀使能信號(hào)，低電平有效。以上內(nèi)容是從ILI9325的Datasheet里面找到的，但是根據(jù)我的實(shí)際操作發(fā)現(xiàn)，似乎高電平也是有效的。而且，不管是高電平還是低電平，都可以成功

34、驅(qū)動(dòng)LCD，如果有了解情況的可以討論一下。ILI9325的寄存器非常多，詳細(xì)的各個(gè)寄存器的功能請(qǐng)參考ILI9325的Datasheet。在對(duì)ILI9325進(jìn)行操作時(shí)，應(yīng)該先寫(xiě)地址，然后再寫(xiě)數(shù)據(jù)，設(shè)置好各個(gè)寄存器之后，ILI9325就可以開(kāi)始工作了。3.3 顯示實(shí)現(xiàn)TFT的LCD控制器ili9325寄存器采用16位控制器。80口有CS、WR、RD、D15：0、RST、RS這些信號(hào)線。CS表示TFT片選信號(hào)，為0時(shí)，片選成功。WR表示向TFTLCD寫(xiě)入數(shù)據(jù)，上升沿有效。RD表示從TFTLCD中讀取數(shù)據(jù)，上升沿也有效。D15:0表示16位雙向數(shù)據(jù)線，可讀可寫(xiě)。RST表示硬復(fù)位TFTLCD，為1時(shí)寫(xiě)有

35、效。RS表示命令或數(shù)據(jù)標(biāo)志，0表示讀寫(xiě)命令，1表示讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。TFTLCD模塊的RST信號(hào)線直接接到STM32的復(fù)位腳上，由于不用軟件來(lái)控制，就省下了一個(gè)IO口。 ILI9325模板控制器自帶顯存，顯存大小為240*320*18/8,也就是18位模式下的顯存量。ILI9325的數(shù)據(jù)線和顯存的關(guān)系是565的關(guān)系。即如下圖所示：圖6 ILI9325數(shù)據(jù)線和顯存的關(guān)系Fig.6 The ILI9325 data lines and the memory of the relationship最低的5位代表的是藍(lán)色，中間6位是綠色，最高的5位是紅色。并且相應(yīng)的數(shù)字越大表示顏色就會(huì)越深。RO有兩個(gè)功能，即

36、讀和寫(xiě)操作。如果對(duì)RO進(jìn)行寫(xiě)操作，那么最低位位OSC，用于開(kāi)啟或者關(guān)閉振蕩器。如果對(duì)RO進(jìn)行讀操作，就會(huì)返回控制器的型號(hào)。這個(gè)命令的最大功能就是可以通過(guò)它獲得控制器的信號(hào)，而我們可以根據(jù)不同型號(hào)的控制器去進(jìn)行不同的初始化。93xx系列的初始化區(qū)別不大，我們完全可以用一個(gè)代碼控制幾個(gè)控制器。 R3是入口的模式命令，R3中的I/D0、I/D1、AM這三個(gè)位控制屏幕的方向。 AM控制GRAM的更新方向，即當(dāng)AM取0時(shí)，地址以行的方式更新。當(dāng)AM取值為1是就以列的方向更新。 I/D1:0表示在更新了一個(gè)數(shù)據(jù)后，就會(huì)根據(jù)這兩個(gè)位來(lái)設(shè)置控制地址計(jì)數(shù)器自動(dòng)增加或者減少。R7是顯示命令。是用來(lái)命令CL位去控制

37、8位彩色和26萬(wàn)色的。當(dāng)取值為0時(shí)，就表示26萬(wàn)色，取值1就是8位色。D1、D0、BASEE這三個(gè)位是用來(lái)控制顯示開(kāi)關(guān)的，當(dāng)全部取1時(shí)就表示顯示，取0就關(guān)閉。R32、R33是用來(lái)設(shè)置GRAM的行地址和列地址的。R32是用來(lái)設(shè)置列地址Y坐標(biāo)范圍（0-239），R33是用來(lái)設(shè)置行地址X坐標(biāo)范圍（0-319）。去顏色的時(shí)候就是把這兩個(gè)命令設(shè)置到改點(diǎn)，然后寫(xiě)入顏色。R34是寫(xiě)數(shù)據(jù)到GRAM的命令。只有寫(xiě)入這個(gè)命令后，地址器才可以自動(dòng)增加和減少。這是一個(gè)單個(gè)操作的命令，只需要寫(xiě)入值就可以。R80_R83表示行列GRAM地址位置設(shè)置，用這幾個(gè)命令可以設(shè)定顯示區(qū)域。在TFT屏中有時(shí)候我們只需要在其中的一份區(qū)

38、域?qū)懭霐?shù)據(jù)就可以了，如果先寫(xiě)坐標(biāo)后寫(xiě)數(shù)據(jù)就會(huì)使速度變慢。這個(gè)時(shí)候我們可以通過(guò)這幾個(gè)命令去開(kāi)辟一個(gè)區(qū)域，然后不停地丟數(shù)據(jù)，地址計(jì)數(shù)器就會(huì)自動(dòng)設(shè)置加或者減，這樣就可以避免頻繁寫(xiě)地址提高刷新速度。3.3.1 TFTLCD字顯示：每一個(gè)字符就是一個(gè)圖像，字符的大小和圖像的大小相對(duì)應(yīng)，字符的筆畫(huà)和圖像的內(nèi)容相對(duì)應(yīng)。運(yùn)用字模提取軟件把字符轉(zhuǎn)換成一個(gè)字節(jié)型的數(shù)組，數(shù)組元素中每一位代表LCD 的一個(gè)素點(diǎn)。取值為1就表示該位置為字符的一個(gè)筆畫(huà)需要上色，取值為0就表示不是筆畫(huà)也不用上色。假如一個(gè)字符想要在16x16的面積上顯示，也就是說(shuō)這個(gè)字符的寬和高各為16個(gè)像素，也就是有16x16/8個(gè)字節(jié)。在取模的過(guò)程中還

39、要注意取模的順序，不同的順序就可以得到不同的數(shù)組，一般左上角表示的坐標(biāo)為（0,0）。相同字體的中文字符和ASII碼的字符寬度有一些不同的地方。ASII碼的字符寬度是中文字符寬度的1/2。在把一個(gè)字符變成一個(gè)數(shù)組之后，只要對(duì)該數(shù)組的每個(gè)元素依次進(jìn)行判斷，對(duì)值為1和0的位進(jìn)行不同的上色處理就可完成一個(gè)字符的繪制。如果在程序中要顯示大量的中文字符，就是把這些字符都取模。但這一步已經(jīng)有人做成了數(shù)據(jù)庫(kù)，并且進(jìn)行了編碼。也就是說(shuō)當(dāng)我們要在程序中顯示大量中文字符的時(shí)候，只要按照編碼規(guī)則去調(diào)度數(shù)據(jù)庫(kù)的文件，就可以檢索到相應(yīng)的字符。編碼規(guī)則：每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)，前一個(gè)字節(jié)表示區(qū)號(hào)，后一個(gè)字節(jié)表示位號(hào)。漢字在漢字

40、庫(kù)的位置為：94x（區(qū)號(hào)-1）+（位號(hào)-1）。94是代表每個(gè)區(qū)有94個(gè)漢字，減1是表示數(shù)組從0開(kāi)始，而區(qū)號(hào)和位號(hào)從1開(kāi)始。用94x(區(qū)號(hào)-1)+（位號(hào)-1）x一個(gè)漢字字模所占字節(jié)數(shù)來(lái)表示漢字具體在數(shù)據(jù)庫(kù)中的具體位置。當(dāng)遇到中文字符和ASII碼混合在一起的時(shí)候，我們應(yīng)該用ASII碼最高位是0，而中文的最高位是1去區(qū)分ASII碼和中文字符。顯示ASII碼，字庫(kù)來(lái)自程序內(nèi)，漢字有兩種字庫(kù)選擇方式：一種是代碼字庫(kù)，即有限的字庫(kù)在代碼中保存；另一種是FLASH字庫(kù)，在FLASH漢字庫(kù)中，暫時(shí)程序都是顯示的16*16的漢字。代碼字庫(kù)的原理相當(dāng)簡(jiǎn)單，采用索引的形式搜索所需要的漢字。字庫(kù)中的每個(gè)字都會(huì)由漢字的

41、字符串作為一個(gè)索引值，在漢字的顯示中，一般都是通過(guò)先搜索需要顯示的漢字是否在索引中出現(xiàn)。如果找到索引，就使用索引之后的字庫(kù)代碼顯示漢字。FLASH字庫(kù)的原理就是把字庫(kù)按照漢字的內(nèi)碼排列好并且燒進(jìn)FLASH.在需要的時(shí)候就可以顯示漢字的內(nèi)碼，并在FLASH中搜索到對(duì)應(yīng)字庫(kù)的首地址，讀出字庫(kù)到緩沖，再進(jìn)寫(xiě)屏。使用FLASH字庫(kù)的先決條件是要FLASH里面帶有字庫(kù)。3.3.2TFTLCD圖顯示：在圖片的顯示過(guò)程中最重要的是掃描的順序。圖片的取模要注意：圖7 圖片取模Fig.7 Picture taking mode當(dāng)AM=0時(shí)設(shè)置 水平掃描 左右掃描依圖 上下掃描與圖相反當(dāng)AM=1時(shí)設(shè)置 垂直掃描

42、上下掃描依圖 左右掃描與圖相反 用顯示圖片數(shù)組的語(yǔ)句中的前八位字節(jié)的左移還是右移去判斷高位在前還是地位在前。3.4供電部分電路設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)中的元件均為3.3 V器件。由于系統(tǒng)供電采用電池或者直流電源供電，通過(guò)三端穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3,為主控芯片STM32F103VET6供電，用二極管IN4007串接在電源正極，為系統(tǒng)提供電源反接保護(hù)。部分供電部分原理如圖：圖8 部分供電部分原理圖Fig.8 Part of the power supplying part schematic4 軟件設(shè)計(jì)模塊4.1 程序編寫(xiě)步驟對(duì)于程序的編寫(xiě)，一般先依次初始化RCC、GPIO、FSMC、LCD，再往GRA

43、M中寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)。其中RCC、GPIO、FSMC的初始化函數(shù)在STM32的固件庫(kù)中已經(jīng)有相應(yīng)的函數(shù)。對(duì)LCD的初始化需要編寫(xiě)相應(yīng)的代碼。思路是，首先向寄存器地址寫(xiě)入需要操作的寄存地址（代碼），然后根據(jù)Datasheet向數(shù)據(jù)區(qū)地址寫(xiě)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)。LCD的初始化應(yīng)該按照Datasheet把每一個(gè)寄存器都配置好，而這些寄存器的配置大部分都是通用，只是在屏幕方向選擇以及坐標(biāo)系等略有差別。LCD配置好之后，就可以寫(xiě)入圖像數(shù)據(jù)。在HARDEARE文件夾下新建一個(gè)LCD的文件夾。然后打開(kāi)USER文件夾下的工程，新建一個(gè)ILI19325的文件夾，保存在LCD的文件夾下面，并且設(shè)置頭文件的的路徑。第一個(gè)是LC

44、D_WR_DATA函數(shù)，該函數(shù)是通過(guò)80口子向LCD模塊中寫(xiě)入一個(gè)16位的數(shù)據(jù)，使用頻率最高的，一般都采用宏定義的方式來(lái)提高速度13。函數(shù)代碼：#define LCD_WR_DATA(data)LCD_RS=1;LCD_CS=0;DATAOUT(data);LCD_WR=0;LCD_WR=1;LCD_CS=1;第二個(gè)是LCD_WR_REG函數(shù)，這個(gè)函數(shù)是把8位寄存器命令通過(guò)80并口寫(xiě)入LCD模塊中。這里的由于函數(shù)的使用頻率不高，就通過(guò)LCD_RS去標(biāo)記LCD_RS=0還是LCD_RS=1。函數(shù)代碼：Void LCD_WR_REG(u8 data )LCD_RS=0;/寫(xiě)地址LCD_CS=0;D

45、ATAOUT(data);LCD_WR=0;LCD_WR=1;LCD_CS=1;第三個(gè)讀命令/數(shù)據(jù)的函數(shù)。LCD_ReadReg函數(shù)是用來(lái)讀取寄存器的值。在讀寄存器的值之前，先要寫(xiě)入該寄存器的命令，再設(shè)置D15:0位輸入，在讀取完寄存器的值之后，再設(shè)置IO口為輸出：函數(shù)代碼：U16 LCD_ReadReg(u8 LCD_Reg)u16 t; LCD_WR_REG(LCD_REG);/寫(xiě)入要讀的寄存器號(hào) GPIOB->CRL=0X88888888;/PB0-7 上拉輸入 GPIOB->CRH=0X88888888;/PB8-15 上拉輸入 GPIOB->ODR=0XFFFF;/

46、全部輸出高 LCD_RS=1; LCD_CS=0;/讀取數(shù)據(jù) LCD_RD=0; LCD_RD=1; t=DATAIN; LCD_CS=1; GPIOB->CRL=0X33333333;/PB0-7上拉輸出 GPIOB->CRH=0X33333333;/PB8-15 上拉輸出 GPIOB->ODR=0XFFFF;/全部輸出高 return t;第四個(gè)是讀取GRAM的函數(shù)。TFTLCD模塊為彩色，用16位色計(jì)算需要150字節(jié)。在圖形的疊加工程中，應(yīng)該先讀回原來(lái)的值，然后寫(xiě)入新的值，完成疊加，再恢復(fù)原來(lái)的值。TFTLCD模塊數(shù)據(jù)的函數(shù)為L(zhǎng)CD_ReadRAM,該函數(shù)直接返回讀到的

47、GRAM值。函數(shù)在使用之前要先設(shè)置讀取GRAM地址，去實(shí)現(xiàn)LCD_SetCursor函數(shù)。函數(shù)程序： U16 t; LCD_WR_REG(R34);/選擇GRAM地址 GPIOB->CRL=0X88888888;/PB0-7 上拉輸入 GPIOB->CRH=0X88888888;/PB-15 上拉輸入 GPIOB->ODR=0XFFFF;/全部輸出高 LCD_RS=1； LCD_CS=0;/讀取數(shù)據(jù)（讀GRAM時(shí)，需要讀2次） LCD_RD=0; LCD-RD=1; LCD-RD=0; LCD-RD=1; t=DATAN;LCD_CS=1;GPIOB->CRL=0X33

48、333333;/PB0-7 上拉輸出GPIOB->CRH=0X33333333;/PB8-15 上拉輸出GPIOB-ODR=OXFFFF;/全部輸出高Return t;第五個(gè)就是LCD_SetCursor函數(shù)，該函數(shù)用來(lái)設(shè)置坐標(biāo)。函數(shù)程序：Void LCD_SetCursor(u8 Xpos,u16 Ypos) LCD_WriteReg(R32,Xpos); LCD_WriteReg(R33,YPOS);（Xpos,Ypos）為要寫(xiě)入或讀取的像素點(diǎn)坐標(biāo)，利用R32和R33兩個(gè)命令。第六個(gè)是畫(huà)點(diǎn)函數(shù)LCD_DrawPoint,這個(gè)函數(shù)帶2個(gè)參數(shù)x和y，代表TFTLCD上的坐標(biāo)。X的范圍是0

49、到239，Y的范圍是0到319。根據(jù)全局變量POINT_COLOR去確定寫(xiě)入的顏色。函數(shù)程序：Void LCD_DrawPoint(u8x,u16y) LCD_SetCursor(x,y);/設(shè)置光標(biāo)位置 LCD_WR_REG(R34);/開(kāi)始寫(xiě)入GRAM LCD_WR_DATA(POINT_COLOR);第七個(gè)是LCD_ShowChar也就是字符顯示函數(shù)，這里的字符顯示函數(shù)多了疊加方式顯示或者非疊加方式顯示。疊加方式顯示一般用在圖片上顯示字符。非疊加一般用于普通顯示1415。4.2系統(tǒng)初始化Syslemlnit（）；GPIOInit（）；4.3 STM32的開(kāi)發(fā)軟件 STM32采用了IAR、

50、MDK、RIDE三種軟件平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。IAR是STM32開(kāi)發(fā)使用最多的軟件平臺(tái)，IAR提供IAR for ARM兩種版本供免費(fèi)評(píng)估：32K學(xué)習(xí)版，32K學(xué)習(xí)版，只能支持編譯32K目標(biāo)代碼，等效無(wú)時(shí)間限制 ；30天評(píng)估版，無(wú)編譯代碼限制15。自從Keil被ARM收購(gòu)之后，在KEIL中集成ARM的編譯器，并改名為MDK。RIDE是支持GCC編譯器編譯器開(kāi)發(fā)STM32 的產(chǎn)品。keil是眾多單片機(jī)應(yīng)用開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀軟件之一，它集編輯編譯仿真于一體，支持匯編，PLM語(yǔ)言和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面清晰，易學(xué)易懂。本課題選擇的是KEILMDK16。4.4 FSMC模塊介紹以及初始化程序FSMC就是Flexibl

51、e Static Memory Controller即可變靜態(tài)存儲(chǔ)控制器，是內(nèi)有大量的外部存儲(chǔ)控制器。使用這個(gè)控制器可以和大量的存儲(chǔ)器去鏈接，包括SRAM、NOR閃存和NAND閃存等。FSMC模塊如圖：圖9 FSMC模塊Fig.9 The FSMC module本課題FSMC同時(shí)掛載SRAM和RGB接口屏，并且復(fù)用數(shù)據(jù)接口，因此對(duì)運(yùn)行程序中的數(shù)據(jù)總線的時(shí)間配置提出了非常嚴(yán)格的要求，來(lái)預(yù)防數(shù)據(jù)總線使用的沖突。4.5 屏接口時(shí)序的實(shí)現(xiàn)由于RGB接口數(shù)字屏對(duì)時(shí)序要求比較嚴(yán)格，即采用STM32F103VET6的高級(jí)定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生精確時(shí)間單位，并用最小的時(shí)間單位來(lái)產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)序接口，STM32由定時(shí)器來(lái)

52、控制對(duì)TFT屏的掃描，來(lái)保證足夠的刷新率。掃描的時(shí)候，STM32的CPU只參與對(duì)DMA的設(shè)置和顯存的操作，再由DMA控制器直接從顯存中提取顯示數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到RGB數(shù)字總線上。由于占用CPU的時(shí)間是有限的，所以都是用DMA控制器來(lái)完成，從而有總夠的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶程序代碼。一般不用外擴(kuò)模式。時(shí)序的計(jì)算需要根據(jù)NOR閃存存儲(chǔ)器的特性來(lái)計(jì)算這些參數(shù)。在寫(xiě)或者讀訪問(wèn)時(shí)序是存儲(chǔ)器片選信號(hào)的下降沿與上升沿之間的時(shí)間，可以用FSMC時(shí)序參數(shù)的函數(shù)計(jì)算得到：寫(xiě)/讀訪問(wèn)時(shí)間=（ADDSET+1）+（DATAST+1）x HCLK在寫(xiě)操作中，衡量寫(xiě)信號(hào)的下降沿與上升沿之間的時(shí)間參數(shù)用DATAST來(lái)衡量：寫(xiě)使能

53、信號(hào)由低到高的時(shí)間= t WP =DATAST x HCLK為了得到正確的FSMC時(shí)序配置，即在最大的讀/寫(xiě)訪問(wèn)時(shí)間、不同的FSMC內(nèi)部延遲、不同的存儲(chǔ)器內(nèi)部延遲時(shí)候應(yīng)該特別考慮：（ADDSET +1）+（DATAST+1）x HCLK=max（t WC ,t RC）DATAST x HCLK=t WPDATAST必須滿足：DATAST=（t AVQV +tsu（Data NE）+tv（A_NE）/ HCLKADDSET4當(dāng)HCLK的頻率是72MHZ，使用模式B，則有以下時(shí)序：地址建立時(shí)間：0x1地址保持時(shí)間：0x0數(shù)據(jù)建立時(shí)間：0x55 運(yùn)行方法和結(jié)果5.1 硬件電路連接1 將2.4寸的TFT顯示屏插到STM32的板子上。2 安裝驅(qū)動(dòng)程序PL2303安裝完成后在電腦設(shè)備管理器端口里面會(huì)有一個(gè)虛擬串口（COM