物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)課件：電子廣告屏

電子廣告屏物聯(lián)網(wǎng)嵌入式技術(shù)項(xiàng)目引導(dǎo)案例

伴隨著電子技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、高清視覺成像技術(shù)、的蓬勃發(fā)展，廣告行業(yè)也迎來了時(shí)代的大發(fā)展，無論是在街邊的公交站牌、地鐵的窗外、寫字樓的外墻、運(yùn)動(dòng)場的周圍，都隨處可見各式各樣的電子廣告牌。項(xiàng)目引導(dǎo)案例思考一下,大家見過那些常用的顯示設(shè)備？項(xiàng)目引導(dǎo)案例思考一下,大家見過那些常用的存儲設(shè)備？內(nèi)存卡U盤機(jī)械硬盤固態(tài)硬盤項(xiàng)目引導(dǎo)案例思考一下,大家見過那些常用的廣告？電子廣告屏顯示圖片任務(wù)一職業(yè)能力目標(biāo)01任務(wù)描述與要求02知識鏈接03任務(wù)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)小結(jié)06任務(wù)拓展07任務(wù)一電子廣告屏顯示圖片了解STM32的FSMC接口ILI9341LCD控制器BMP文件格式能根據(jù)MCU的編程手冊，利用STM32CubeMX準(zhǔn)確配置STM32FSMC功能能根據(jù)任務(wù)要求，快速查閱硬件連接資料，準(zhǔn)確搭建設(shè)備環(huán)境能根據(jù)任務(wù)要求，理解LCD控制器顯示、控制時(shí)序等內(nèi)容能根據(jù)任務(wù)要求，編制相應(yīng)代碼，進(jìn)行BMP圖片存儲和靜態(tài)顯示職業(yè)能力目標(biāo)01知識目標(biāo)技能目標(biāo)職業(yè)能力目標(biāo)01任務(wù)描述與要求02知識鏈接03任務(wù)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)小結(jié)06任務(wù)拓展07任務(wù)一電子廣告屏顯示圖片

某公司準(zhǔn)備為一電梯開發(fā)小型電子顯示屏產(chǎn)品，經(jīng)過慎重選型決定采用STM32系列單片為控制單元，液晶屏則采用ILI9341液晶控制器的3.2寸TFT彩屏。技術(shù)團(tuán)隊(duì)將開發(fā)任務(wù)分為3個(gè)子任務(wù)，分步實(shí)現(xiàn)。此階段為第一階段，任務(wù)內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)圖片的靜態(tài)顯示。任務(wù)描述任務(wù)要求配置單片機(jī)FSMC接口；移植液晶驅(qū)動(dòng)；顯示靜態(tài)圖片；任務(wù)描述與要求02職業(yè)能力目標(biāo)01任務(wù)描述與要求02知識鏈接03任務(wù)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)小結(jié)06任務(wù)拓展07任務(wù)一電子廣告屏顯示圖片ILI9341LCD控制器LCD液晶屏工程2303知識儲備STM32FSMC接口11FSMC接口框圖FSMC構(gòu)成23FSMC控制NORFLASHSTM32FSMC接口STM32的FSMC接口框圖03時(shí)鐘控制邏輯存儲器控制器通訊引腳思考一下，這幾部分各有什么作用呢？03使用FSMC控制器后，可以把FSMC提供的FSMC_A[25:0]作為地址線，把FSMC提供的FSMC_D[15:0]作為數(shù)據(jù)總線STM32的FSMC接口框圖FSMC全稱“靈活靜態(tài)存儲器控制器”1FSMC接口框圖FSMC構(gòu)成23FSMC控制NORFLASHSTM32FSMC接口AHB接口包括FSMC配置寄存器NOR閃存和PSRAM控制器驅(qū)動(dòng)LCD時(shí)，LCD可理解為一個(gè)PSRAM的里面只有2個(gè)16位的存儲空間，一個(gè)是數(shù)據(jù)RAM

一個(gè)是指令RAMNAND閃存和PC卡控制器NAND閃存和PC卡控制器 外部設(shè)備接口l當(dāng)存儲數(shù)據(jù)設(shè)為8位時(shí)，地址各位對應(yīng)FSMC_A[25:0]，數(shù)據(jù)位對應(yīng)FSMC_D[7:0]l當(dāng)存儲數(shù)據(jù)設(shè)為16位時(shí)，地址各位對應(yīng)FSMC_A[24:0]，數(shù)據(jù)位對應(yīng)FSMC_D[15:0]FSMC構(gòu)成03FSMC可以請求AHB進(jìn)行數(shù)據(jù)寬度的操作。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，F(xiàn)SMC會將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構(gòu)成03注意：1FSMC接口框圖FSMC構(gòu)成23FSMC控制NORFLASHSTM32FSMC接口FSMC信號名稱信號方向功能CLK輸出時(shí)鐘A[25:0]輸入/輸出地址總線D[15:0]輸出雙向數(shù)據(jù)總線NE[x]輸出片選，x=1...4NOE輸出輸出使能NWE輸出寫使能NWAIT輸入NOR閃存要求FSMC等待的信號FSMC控制NORFlash的信號線FSMC控制NORFLASH03FSMC對外部設(shè)備的地址映像從0x60000000開始，到0x9FFFFFFF結(jié)束，共分4個(gè)地址塊，每個(gè)地址塊256M字節(jié)。03FSMC控制NORFLASH思考一下，為什么每塊地址是256M字節(jié)呢？03FSMC控制NORFLASH

每個(gè)地址塊又分為4個(gè)分地址塊，大小64M。其中，0x60000000-0x6FFFFFFF則是分配給NORFLASH、PSRAM這類可直接尋址的期間。當(dāng)FSMC被配置為正常工作，并且外部鏈接了NORFLASH，這時(shí)若向0x60000000地址寫入數(shù)據(jù)0xffff，F(xiàn)SMC會自動(dòng)在各信號線上產(chǎn)生相應(yīng)的電平信號，寫入數(shù)據(jù)。03FSMC控制NORFLASH讀寫過程的時(shí)序圖03FSMC控制NORFLASHFSMC讀NORFLASH的時(shí)序圖FSMC寫NORFLASH的時(shí)序圖03FSMC控制NORFLASH控制片選信號NE[X]選擇相應(yīng)的某塊NOR芯片使用地址線A[25:0]輸出0x60000000在NWE寫使能信號線上發(fā)出寫使能信號寫入的數(shù)據(jù)信號0xffff則從數(shù)據(jù)線D[15:0]輸出數(shù)據(jù)就被保存到NORFLASH中了ILI9341LCD控制器LCD液晶屏工程2303知識鏈接STM32FSMC接口1TFT-LCD（ThinFilmTransistor-LiquidCrystalDisplay,薄膜晶體管液晶顯示器）在液晶顯示屏的某一個(gè)像素上都設(shè)置有一個(gè)薄膜晶體管，大大提高了圖像質(zhì)量。TFT-LCD也被稱為真彩液晶顯示器，是電子產(chǎn)品開發(fā)中常用的顯示器件之一03ILI9341LCD控制器思考一下，你還見過哪些常見的LCD屏？1ILI9341簡介ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)238080接口的控制線ILI9341LCD控制器ILI9341是市面上常見的液晶控制器之一，自帶顯存大小為172800Byte（240*320*18/8）即18位模式下的顯存量。但基于ILI9341的TFT-LCD成品的數(shù)據(jù)線寬度為16位。ILI9341簡介031ILI9341簡介ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)238080接口的控制線ILI9341LCD控制器當(dāng)ILI9341工作在16位模式下時(shí)，采用RGB565格式存儲顏色數(shù)據(jù)，即用最高5位數(shù)據(jù)表示紅色，中間6位數(shù)據(jù)表示綠色，最低5位表示藍(lán)色，總共16位數(shù)據(jù)。使用565格式時(shí)，D12、D0一般不引出來16位數(shù)據(jù)ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)03思考一下，除了RGB565，你還知道哪些顏色數(shù)據(jù)格式？9341總線D17D16D15D14D13D12D11D10D9MCU數(shù)據(jù)(16位)D15D14D13D12D11NCD10D9D8LCDGRAM(16位)R[4]R[3]R[2]R[1]R[0]NCG[5]G[4]G[3]9341總線D8D7D6D5D4D3D2D1D0MCU數(shù)據(jù)(16位)D7D6D5D4D3D2D1D0NCLCDGRAM(16位)G[2]G[1]G[0]B[4]B[3]B[2]B[1]B[0]NCILI9341的18位數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的16位數(shù)據(jù)線接口ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)03討論一下：ILI9341如何與單片機(jī)數(shù)據(jù)線進(jìn)行對應(yīng)？此外，還需要特別注意，ILI9341所有的指令都是8位的（高8位無效），且參數(shù)除了讀寫GRAM時(shí)是16位，其他操作參數(shù)都是8位的。ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)03注意：1ILI9341簡介ILI9341與單片機(jī)數(shù)據(jù)線的對應(yīng)238080接口的控制線ILI9341LCD控制器ILI9341的8080接口有5條基本的控制信號線：用于片選的CSX信號線用于寫使能的WRX信號線用于讀使能的RDX信號線用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)、指令的D/CX信號線用于復(fù)位的RESX信號線其中X代表低電平有效。除了控制信號，還有數(shù)據(jù)信號線，數(shù)目可以為8/9/16/18位。數(shù)據(jù)線的位寬一般有液晶屏廠家在出廠時(shí)設(shè)定。8080接口的控制線038080信號線功能FSMC-NOR信號線功能CSX片選信號NEx片選WRX寫使能NWR寫使能RDX讀使能NOE讀使能D[15:0]數(shù)據(jù)信號D[15:0]數(shù)據(jù)信號D\CX數(shù)據(jù)/命令選擇A[25:0]地址信號8080接口的控制線03思考一下，8080信號線與FSMC有什么相似的地方？8080接口的控制線03將FSMC與8080的信號線對比，發(fā)現(xiàn)前四種信號線完全一樣，只在8080的數(shù)據(jù)/指令選擇線與FSMC的地址信號線有區(qū)別。當(dāng)把FSMC的A0地址線（其他地址線也可）連接8080的D/CX時(shí)，A0為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)線[15:0]的信號會被理解為數(shù)值；A0位低電平時(shí)，數(shù)據(jù)線[15:0]的信號會被理解為指令。如此，使用FSMC接口就可以非常方便的驅(qū)動(dòng)液晶屏ILI9341LCD控制器LCD液晶屏工程2303知識鏈接STM32FSMC接口11BMP圖片格式LCD液晶屏工程實(shí)施流程2LCD液晶屏工程BMP圖片格式03討論一下：你們知道哪些常見的圖片格式？BMP(Bitmap-File）圖形文件是Windows采用的圖形文件格式，BMP圖片格式組成部分：BMP文件頭(14bytes)+位圖信息頭(40bytes)+調(diào)色板(由顏色索引數(shù)決定)+位圖數(shù)據(jù)(由圖像尺寸決定)。03思考一下，BMP圖片文件格式應(yīng)該是什么樣的？BMP圖片格式表中陰影部分是文件頭部信息，文件頭可以分為BMP文件頭和位圖信息頭。BMP文件的0和1字節(jié)用于表示文件的類型。1.BMP文件信息03如果是位圖文件類型，必須分別為0x42和0x4D，也就是ASCII碼的‘BM’。BMP圖片格式BMP文件信息數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體。03思考一下，BMP文件信息結(jié)構(gòu)體應(yīng)該包含哪些信息？BMP圖片格式1.BMP文件信息位圖信息頭部分結(jié)構(gòu)體03思考一下，BMP位圖信息頭部份結(jié)構(gòu)體應(yīng)該包含哪些信息？BMP圖片格式1.BMP文件信息位圖數(shù)據(jù)文件緊接著位圖信息頭呈現(xiàn)。位圖文件有單色、16色、24色等，現(xiàn)在常見的是24色、256色兩種模式，即單個(gè)像素大小分別用24位（3字節(jié)）或者256位（32字節(jié)）表示。2.BMP文件顯示03Windows規(guī)定一個(gè)掃描行所占的字節(jié)數(shù)必須是4的倍數(shù)，不足的以0填充。BMP圖片格式1BMP圖片格式LCD液晶屏工程實(shí)施流程2LCD液晶屏工程工程搭建0101020304提取BMP文件圖模添加液晶屏基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)添加功能代碼020304LCD液晶屏工程實(shí)施流程03LCD液晶屏工程實(shí)施流程03工程搭建提取BMP文件圖模添加液晶屏基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)添加功能代碼使用STM32CubeMX建立工程，啟動(dòng)FSMC功能簡化驅(qū)動(dòng)程序。按照流程逐步完成基本配置，包括時(shí)鐘配置、調(diào)試接口配置、工作頻率配置等1然后根據(jù)NEWLab實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)M3核心模塊與TFTLCD液晶屏的硬件設(shè)計(jì)，在STM32CubeMX中配置好FSMC2啟用A16作為液晶屏數(shù)據(jù)/命令選擇控制口34最后生成基礎(chǔ)工程代碼使用“Image2LCD”的軟件來對圖片文件取模。且該軟件支持BMP、JPG等常見格式。通過Windows自帶的畫圖工具可自行制作，保存圖片。LCD液晶屏工程實(shí)施流程03工程搭建提取BMP文件圖模添加液晶屏基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)添加功能代碼圖片大小不要超過240*320，以方便在液晶屏上顯示。注意：LCD液晶屏工程實(shí)施流程03工程搭建提取BMP文件圖模添加液晶屏基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)添加功能代碼FSMC驅(qū)動(dòng)液晶屏事實(shí)上是完成的電路驅(qū)動(dòng)，是硬件接口上的匹配，包含信號名稱，讀寫時(shí)序等提供驅(qū)動(dòng)TFTLCD的4個(gè)文件。Board_GLCD.h、GLCD_Config.h、GLCD_Fonts.c、GLCD_MCBSTM32E.c。按照C語言工程文件寫法，相應(yīng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)的聲明都放在頭文件中。閱讀時(shí)可根據(jù)函數(shù)聲明格式調(diào)用。321主要完成液晶的初始化、色彩設(shè)置等。驅(qū)動(dòng)文件中包含了字符大小、字體、色彩設(shè)置等函數(shù)，可調(diào)用響應(yīng)函數(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。LCD液晶屏工程實(shí)施流程03工程搭建提取BMP文件圖模添加液晶屏基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)添加功能代碼職業(yè)能力目標(biāo)01任務(wù)描述與要求02知識鏈接03任務(wù)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)小結(jié)06任務(wù)拓展07任務(wù)一電子廣告屏顯示圖片設(shè)備資源：序號設(shè)備/資源名稱數(shù)量是否準(zhǔn)備到位（√）1M3主控模塊12TFTLCD液晶屏13藍(lán)色杜邦線344配書資源1思考一下，此次任務(wù)會用到哪些設(shè)備資源呢？04任務(wù)準(zhǔn)備職業(yè)能力目標(biāo)01任務(wù)描述與要求02知識鏈接03任務(wù)準(zhǔn)備04任務(wù)實(shí)施05任務(wù)小結(jié)06任務(wù)拓展07任務(wù)一電子廣告屏顯示圖片燒寫程序205任務(wù)實(shí)施添加代碼1添加代碼1進(jìn)行STM32CubeMX配置添加代碼包23添加代碼程序4編譯代碼進(jìn)行STM32CubeMX配置051參考前面的項(xiàng)目新建STM32CubeMX工程2調(diào)試接口、時(shí)鐘基礎(chǔ)配置1．新建STM32CubeMX工程新建工程后第一步需要對單片機(jī)的基本工作狀態(tài)做一個(gè)基本配置，包括所使用的晶體以及調(diào)試接口。晶體配置根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，選擇8MHz外部高速晶體（HSE），以及32KHz外部低速晶體（LSE）；配置單片機(jī)的工作主頻為72MHz。進(jìn)行STM32CubeMX配置05時(shí)鐘配置進(jìn)行STM32CubeMX配置05完成以上基本配置后將工程保存到相應(yīng)的文件夾中，并命令為“Task5-1-ShowPic”。這里需要強(qiáng)調(diào)，路徑中不能用中文！注意：然后使能2線調(diào)試模式進(jìn)行STM32CubeMX配置051打開FSMC配置界面2配置FSMC參數(shù)3配置數(shù)據(jù)/指令控制端口2．在工程中配置FSMC相關(guān)資源參數(shù)串口參數(shù)在“connectivity”中配置，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，這里使用FSMC。進(jìn)行STM32CubeMX配置05A選擇“NORFlash/PSRAM/SRAM/ROM/LCD1”功能，并復(fù)選“NE1ChipSelect”。B在“Memorytype”中選擇“LCDInterface”。注意，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)，這里“LCDRegisterSelect”要選擇A16。進(jìn)行STM32CubeMX配置05進(jìn)行STM32CubeMX配置051配置代碼生成參數(shù)2生成基礎(chǔ)工程3．使用STM32CubeMX生成基礎(chǔ)工程完成單片機(jī)的基本配置與FSMC配置后，就可以準(zhǔn)備生成工程了。首先，將工程名保存為“Task5-1-ShowPic”。接著，可以參考項(xiàng)目1中的任務(wù)1任務(wù)實(shí)施部分，完成c代碼的生成操作。添加代碼1進(jìn)行STM32CubeMX配置添加代碼包23添加代碼程序4編譯代碼

打開工程后，先要對工程進(jìn)行編譯，若編譯通過，則表示工程可用，若編譯失敗請參照”開發(fā)環(huán)境搭建”先完成開發(fā)環(huán)境搭建及測試。單擊編譯按鈕開始編譯，若0個(gè)錯(cuò)誤表示編譯通過。05添加代碼包1.檢查工程是否可用Image2LCD軟件界面配置參數(shù)設(shè)置為：輸出數(shù)據(jù)類型：“C語言數(shù)組（*.C）”掃描模式：水平掃描輸出灰度：16位真彩色最大寬度和高度：與所選擇圖片相同即可選擇包含圖像頭數(shù)據(jù)選擇自底至頂掃描052．使用Imag2LCD提取圖模添加代碼包05添加代碼包05添加代碼包保存為Image.h文件05將4個(gè)液晶屏驅(qū)動(dòng)文件分別拷貝到“src”和“inc”文件夾中。后綴為“.c”的源文件放置到“src”中，后綴為“.h”的放置到“inc”中添加代碼包3．添加液晶驅(qū)動(dòng)文件05然后將新添加的后綴為“.c”的源文件添加到工程中添加代碼包添加代碼1進(jìn)行STM32CubeMX配置添加代碼包23添加代碼程序4編譯代碼添加代碼程序在主程序中，要首先包含“Board_GLCD.h”和“GLCD_Config.h”兩個(gè)頭文件。如果要添加文字還需要聲明和字體大小設(shè)置有關(guān)的外部變量05添加代碼程序在功能代碼方面，我們完成僅完成圖片的顯示，代碼量不多05思考一下，這幾行代碼是什么意思？添加代碼程序051第三行調(diào)用GLCD_Initialize()對液晶屏進(jìn)行初始化；2第四行調(diào)用GLCD_ClearScreen()清除液晶屏原有顯示內(nèi)容；3第五行則調(diào)用GLCD_DrawBitmap()函數(shù)完成圖片的顯示功能。程序的第3-5行即能完成圖片的顯示。

如需對以上三行代碼進(jìn)行深入研究，可在函數(shù)上右鍵單擊，在彈出菜單上左鍵點(diǎn)選“gotodefinitionof..”即可進(jìn)入相應(yīng)函數(shù)的函數(shù)定義部分。添加代碼1進(jìn)