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1、 基于ARM的汉字显示系统设计优秀论文 沈阳理工大学课程设计报告 I 摘 要 本文介绍了基于 STM32 的汉字显示系统设计。现如今 LCD 显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD 显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。基于 STM32 的 LCD 显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。通电后，复位到初始化状态可显示本次课程设计题目及成员等基本信息，可人为操作对显示信息的汉字进行自定义大小颜色及字体等等；通过字库制作软件制作相应的字库经过 SD卡将自己所制作的字库中的汉字在屏幕中依次显示出来，同时可以通过按键控制实现显示汉字
2、的速度、暂停、继续以及更新字库。本系统是利用 STM32 开发板配合 SD卡实现将已存入字库中的汉字完整的显示在 LCD彩色显示屏上。关键词：STM32;LCD 液晶显示;开关;汉字显示 沈阳理工大学课程设计报告 II 沈阳理工大学课程设计报告 I 沈阳理工大学课程设计报告 I 沈阳理工大学课程设计报告 1 1 引言 进入新世纪 LCD 显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD 显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。伴随社会信息化进程的推进，LCD 显示屏技术也在不断的推陈出新，应用领域愈加广阔。基于 STM32 的 LCD 显示可以更
3、好的满足各种需求，也更便于操作和实现。现基于STM32在液晶显示屏幕上显示文本及图形。目前，显示技术和显示工业的发展迅速。显示技术是传递视觉的信息技术。液晶显示器件 LCD 是当今最有发展前途的一种平板显示器件，它具有很多独到的优异特性。它具有显示信息多、易于多彩化、体积小、重量轻、功耗低、寿命长、价格低、无辐射、无污染、接口控制方便等优点。实际的 LCD 应用中要显示的汉字一般很有限，并不需要完整的汉字库，再加上完整字库在程序中要占用大量空间，因而非完整汉字库的研究就有了其自身的现实必要性。本次课程设计主要以 TFTLCD 的 LCD 显示模块，完整的实现了汉字库的建立与显示。沈阳理工大学课
4、程设计报告 2 2 总体设计 2.1 汉字显示的基本原理 制作一个 GBK 字库，制作好的字库放在 SD 卡里面，然后通过 SD 卡，将字库文件复制到 W25X16 里，这样，W25X16 就相当于一款汉字字库芯片了。汉字在液晶上的显示其实就是一些点的显示与不显示，这就相当于我们的笔一样，有笔经过的地方就画出来，没经过的地方就不画。所以要显示汉字，我们首先要知道汉字的点阵数据，这些数据可以由专门的软件来生成。只要知道了一个汉字点阵的生成方法，那么我们在程序里面就可以把这个点阵数据解析成一个汉字。知道显示了一个汉字，就可以推及整个汉字库了。汉字在电脑里面存储不是以点阵数据的形式存储的，而是以内码
5、的形式存储的，每个汉字对应着一个内码，在知道了内码之后再去字库里面查找这个汉字的点阵数据，然后在液晶上显示出来。这个过程我们是看不到，但是计算机是要去执行的。嵌入式要显示汉字也与此类似：汉字内码-查找点阵库-解析-显示。所以只要我们有了整个汉字库的点阵，就可以把电脑上的文本信息在嵌入式上显示出来了。2.2 汉字显示设计分析 设计一个基于 STM32 系统，开机的时候先检测 W25X16 中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。如果没有，则检测 SD 卡和文件系统，并查找 SYSTEM 文件夹下的 FONT 文件夹，在该文件夹内查找 UNI2GBK.SYS 和 GBK16.FON。在检测
6、到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。具体要实现的目标如下:1.更新字库，即文档可进行变换；2.初始状态显示本次课设的基本信息；3.可以将输出的文字进行字体、颜色、大小的变换；4.可对显示过的汉字进行计数；5.显示显每个汉字所对应的内存字节；6.在运行过程中可实现暂停、继续、变速等功能。7.每显示一个汉字后，LED0 小灯会闪烁提示一下。沈阳理工大学课程设计报告 3 2.3 系统的结构框图 按键控制 图 2.1 系统结构框图 暂停 继续 更新字库 显示调速 STM32F103RB 芯片 SD 卡 创建字库 在 LCD 上显示汉字 沈阳理工大学课程设计报告 4 3 详细设计 3
7、.1 硬件设计 3.1.1 ALIENTEK MiniSTM32 开发板简介 ALIENTEK MiniSTM32 开发板是一款迷你型的开发板，小巧而不小气，简约而不简单。它的外观尺寸只有 8cm*10cm 大小，板子的设计充分考虑了成本与功能这两个矛盾面，再结合实际使用的经验及 STM32 的特点，可有可无的选择性价比最高的留下，最终确定了这样的设计。其资源丰富，设计灵活。特点包括：1）小巧。整个板子尺寸为 8cm*10cm*2cm。2）灵活。板上除晶振外的所有的 IO 口全部引出，特别还有 GPIOA 和 GPIOB 的 IO 口是按顺序引出的，可以极大的方便大家扩展及使用，另外板载独特的
8、一键下载功能，避免了频繁设置 B0、B1 带来的麻烦，直接在电脑上一键下载。3）资源丰富。板载十多种外设及接口，可以充分挖掘 STM32 的潜质。4）质量过硬。沉金 PCB+全新优质元器件+定制全铜镀金排针/排座+电源 TVS 保护，坚若磐石。3.1.2 功能简介 开机的时候先检测 W25X16 中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。如果没有，则检测 SD 卡和文件系统，并查找 SYSTEM 文件夹下的 FONT 文件夹，在该文件夹内查找 UNI2GBK.SYS 和 GBK16.FON。在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。每显示一个汉字 LED0 小灯会闪烁
9、一下。WK_UP 按键调整显示汉字的速度；key1 控制继续和暂停；key0 更新 SD 卡。所要用到的硬件资源如下：1）STM32F103RBT6。2）外部 LED0。3）TFTLCD 液晶模块。4）按键 WK_UP、key1、key0。5）W25X16。6)SD 卡。沈阳理工大学课程设计报告 5 1、STM32 的简单介绍 图 3.1 STM32 原理图 选择 STM32F103RBT6 作为 MCU，原因是其性价比高，128K FLASH、20K SRAM、2 个SPI、3 个串口、1 个 USB、1 个 CAN、2 个 12 位的 ADC、RTC、51 个可用 IO 脚，所以我们选择了
10、它作为我们的主芯片。2、外部 LED0 沈阳理工大学课程设计报告 6 图 3.2 外部 LED0 原理图 其中 PWR 是系统电源指示灯，为蓝色。LED0 和 LED1 分别接在 PA8 和 PD2 上，PA8 还可以通过 TIM1 的通道 1 的 PWM 输出来控制 DS0 的亮度。3、TFTLCD 液晶模块 图 3.3 TFTLCD 液晶显示原理图 TFT_LCD 是一个通用的液晶模块接口。OLED 是一个给 OLED 显示模块供电的接口，它和 TFT_LCD 拼接在一起。当使用 2.4/2.8的 LCD 时，我们接到 TFT_LCD 上就可以了，而当我们使用 ALIENTEK 的 OLE
11、D 模块时，则接 OLED 排阵做电源，同时会连接到TFT_LCD 上的部分管脚，从而实现 OLED 与 MCU 的连接。4、按键 图 3.4 按键输入原理图 KEY0 和 KEY1 用作普通按键输入，分别连接在 PA13 和 PA15 上，他们都连接在了沈阳理工大学课程设计报告 7 JTAG 相关的引脚上（KEY0 还连接在 SWDIO 上），KEY0 和 KEY1 还和 PS/2 的 DAT 和 CLK 线共用，他们都通过 JTAG 的上拉电阻来提供上拉。WK_UP 按键连接到 PA0(STM32 的 WKUP 引脚)，它除了可以用作普通输入按键外，还可以用作 STM32 的唤醒输入。这个
12、按键是高电平触发的。5、W25X16 图 3.5 25X16 原理图 这是 ALIENTEK MiniSTM32 开发板板载的一颗 FLASH 芯片，型号为 W25X16。这颗芯片的容量为 16M bit，也就是 2M 字节，容量和 AT45DB161 一样。适合存储不常修改的数据，比如字库等。6、SD 卡 沈阳理工大学课程设计报告 8 图 3.6 SD 卡部分原理图 插入 SD 卡可以外扩大容量存储设备，可以用来记录数据。SD 卡我们使用的是 SPI 模式通信，SD 卡的 SPI 接口连接到 STM32 的 SPI1 上，SD_CS 接在 PA3 上。3.2 软件设计 汉字显示系统需要有 S
13、TM32 开发板配合 SD 卡使用，因此其程序需要分为以下几个文件夹，用来读取 SD 卡上的字库和 UNICODE 到 GBK 的转换码表的 FAT 系统文件，硬件组成文件 HARDWARE 系统文，汉字字库存储，及读取相应的文件 TEXT 文件，以及存放主程序文件 USER 文件件，和 STM32 的系统文件。3.2.1 录字软件 双击如图所示的软件，进入主界面，如图 3.7。选择中文小字库开始输入文本创建确定，如图 3.8。完成后，将生成的文件拷入 SD 卡中。图 3.7 点阵字库生成器 沈阳理工大学课程设计报告 9 图 3.8 创建字库 3.2.2 主函数部分 int main(void
14、)u32 fontcnt;u8 i,j;u16 fx,fy;u8 fontx2;u8 key;u16 t,ts;Stm32_Clock_Init(9);delay_init(72);uart_init(72,9600);LCD_Init();KEY_Init();LED_Init();SPI_Flash_Init();if(Font_Init()UPD:沈阳理工大学课程设计报告 10 POINT_COLOR=BLACK;LCD_Clear(WHITE);LCD_ShowString(60,50,STM32 );LCD_ShowString(60,70,Font Updating.);SD_In
15、itialize();while(FAT_Init()LCD_ShowString(60,90,FAT SYS ERROR);i=SD_Initialize();if(i)LCD_ShowString(60,110,SD_CARD ERROR);delay_ms(500);LCD_Fill(60,90,240,126,WHITE);delay_ms(500);LED0=!LED0;LED1=!LED1;while(Update_Font()!=0)LCD_ShowString(60,110,SYSTEM FILE LOST);delay_ms(500);LCD_ShowString(60,13
16、0,Please Check.);delay_ms(500);LED0=!LED0;LED1=!LED1;LCD_Clear(WHITE);RESET:LCD_Clear(WHITE);POINT_COLOR=RED;Show_Str(5,5,电子系统设计,16,0);Show_Str(140,5,汉字显示系统,16,0);POINT_COLOR=BLUE;Show_Str(10,40,内码：高字节,16,0);Show_Str(130,40,低字节,16,0);Show_Str(10,60,对应汉字,16,0);Show_Str(130,60,计数器,16,0);Show_Str(60,27
17、0,张政 马舒阳 刘佳萍,16,0);沈阳理工大学课程设计报告 11 Show_Str(90,290,2015 年 7 月 9 日,16,0);POINT_COLOR=BLACK;fx=15;fy=80;ts=600;while(1)fontcnt=0;for(i=0 x81;i0 xp;i+)fontx0=i;LCD_ShowNum(100,40,i,3,16);for(j=0 x40;j=220)fx=5;fy+=20;if(fy130)POINT_COLOR=RED;while(1)key=KEY_Scan();if(key=1)goto UPD;if(key=2)goto RESET;
18、LCD_ShowString(60,190,Show Over);delay_ms(500);LCD_ShowString(60,210,Please Check.);delay_ms(500);LCD_Fill(60,210,220,230,WHITE);Show_Font(100,60,fontx,16,0);Show_Font(fx,fy,fontx,16,0);t=ts;while(t-)delay_ms(1);沈阳理工大学课程设计报告 12 key=KEY_Scan();if(key=1)goto UPD;else if(key=2)while(1)key=KEY_Scan();if
19、(key=1)goto UPD;if(key=2)break;break;else if(key=3)if(ts=600)ts=200;else ts=600;LED0=!LED0;3.2.3 硬件部分程序 void KEY_Init(void)/键盘相应程序 RCC-APB2ENR|=1CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA-CRL|=0X00000008;GPIOA-CRH&=0X0F0FFFFF;GPIOA-CRH|=0X80800000;GPIOA-ODR|=1ODR|=1APB2ENR|=1APB2ENR|=1CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOA-CRH|=0X000000
20、03;GPIOA-ODR|=1CRL&=0XFFFFF0FF;GPIOD-CRL|=0X00000300;GPIOD-ODR|=1APB2ENR|=1APB2ENR|=1CRL&=0X000FFFFF;GPIOA-CRL|=0XBBB00000;GPIOA-ODR|=0X7CR1|=0CR1|=1CR1|=1CR1|=1CR1|=0CR1|=1CR1|=1CR1|=7CR1|=0CR1|=1CR1&=0XFFC7;switch(SpeedSet)case SPI_SPEED_2:SPI1-CR1|=0CR1|=1CR1|=2CR1|=3CR1|=7CR1|=1SR&1200)return 0;
21、SPI1-DR=TxData;retry=0;while(SPI1-SR&1200)return 0;return SPI1-DR;3.2.4 字库相关程序 u32 FONT16ADDR;u32 FONT12ADDR;u32 UNI2GBKADDR;#ifdef EN_UPDATE_FONT u8 temp512;u8 Update_Font(void)u32 fcluster=0;u32 i;u32 tempsys2;float prog;u8 t;FileInfoStruct FileTemp;沈阳理工大学课程设计报告 15 if(FAT32_Enable)fcluster=FirstDi
22、rClust;else fcluster=0;FileTemp=F_Search (fcluster,(unsigned char*)folder0,T_FILE);if(FileTemp.F_StartCluster=0)return 1;FileTemp=F_Search(FileTemp.F_StartCluster,(unsigned char*)folder1,T_FILE);if(FileTemp.F_StartCluster=0)return 2;fcluster=FileTemp.F_StartCluster;FileTemp=F_Search(fcluster,(unsign
23、ed char*)sysfile2,T_SYS);if(FileTemp.F_StartCluster=0)return 3;LCD_ShowString(20,90,Write UNI2GBK to FLASH.);LCD_ShowString(108,110,%);F_Open(&FileTemp);i=0;while (F_Read(&FileTemp,temp)if(i100)t=100;LCD_ShowNum(84,110,t,3,16);UNI2GBKADDR=100000;tempsys0=UNI2GBKADDR;tempsys1=FileTemp.F_Size;SPI_Flas
24、h_Write(u8*)tempsys,0,8);delay_ms(1000);FONT16ADDR=FileTemp.F_Size+UNI2GBKADDR;FileTemp=F_Search(fcluster,(unsigned char*)sysfile0,T_FON);沈阳理工大学课程设计报告 16 if(FileTemp.F_StartCluste r=0)return 4;LCD_ShowString (20,90,Write FONT16 to FLASH.);F_Open(&FileTemp);i=0;while(F_Read(&FileTemp,temp)if(i100)t=1
25、00;LCD_ShowNum(84,110,t,3,16);tempsys0=FONT16ADDR;tempsys1=FileTemp.F_Size;SPI_Flash_Write(u8*)tempsys,8,8);delay_ms(1000);FONT12ADDR=FileTemp.F_Size+FONT16ADDR;t=0XAA;SPI_Flash_Write(&t,24,1);LCD_ShowString(20,90,Font Update Successed );return 0;#endif u8 Font_Init(void)u32 tempsys2;u8 fontok=0;SPI
26、_Flash_Read(&fontok,24,1);if(fontok!=0XAA)return 1;SPI_Flash_Read(u8*)tempsys,0,8);UNI2GBKADDR=tempsys0;SPI_Flash_Read(u8*)tempsys,8,8);FONT16ADDR=tempsys0;SPI_Flash_Read(u8*)tempsys,16,8);FONT12ADDR=tempsys0;return 0;/获取字库资源信息 void Get_HzMat(unsigned char*code,unsigned char*mat,u8 size)沈阳理工大学课程设计报告
27、 17 unsigned char qh,ql;unsigned char i;unsigned long foffset;qh=*code;ql=*(+code);if(qh0 x81|ql0 x40|ql=0 xff|qh=0 xff)for(i=0;i(size*2);i+)*mat+=0 x00;return;if(ql0 x7f)ql-=0 x40;else ql-=0 x41；qh-=0 x81;foffset=(unsigned long)190*qh+ql)*(size*2);if(size=16)SPI_Flash_Read(mat,foffset+FONT16ADDR,32
28、);else SPI_Flash_Read(mat,foffset+FONT12ADDR,24);void Show_Font(u16 x,u16 y,u8*font,u8 size,u8 mode)u8 temp,t,t1;u16 y0=y;u8 dzk32;u16 tempcolor;Get_HzMat(font,dzk,size);if(mode=0)for(t=0;tsize*2;t+)temp=dzkt;for(t1=0;t18;t1+)if(temp&0 x80)LCD_DrawPoint(x,y);else tempcolor=POINT_COLOR;POINT_COLOR=BA
29、CK_COLOR;LCD_DrawPoint(x,y);POINT_COLOR=tempcolor;temp=1;y+;if(y-y0)=size)y=y0;x+;break；沈阳理工大学课程设计报告 18 else for(t=0;tsize*2;t+)temp=dzkt;for(t1=0;t18;t1+)if(temp&0 x80)LCD_DrawPoint(x,y);temp0 x80)bHz=1;else if(x (LCD_W-size/2)y+=size;x=0;if(y (LCD_H-size)break;if(*str=13)y+=size;x=0;str+;else LCD_
30、ShowChar(x,y,*str,size,mode);str+;x+=size/2;else bHz=0;if(x(LCD_W-size)y+=size;x=0;if(y(LCD_H-size)break;Show_Font(x,y,str,size,mode);str+=2;x+=size;u16 my_strlen(u8*str)u16 len=0;while(*str!=0)str+;len+;沈阳理工大学课程设计报告 19 return len;void my_stradd(u8*str1,u8*str2)while(*str1!=0)str1+;while(*str2!=0)*s
31、tr1=*str2;str2+;str1+;*str1=0;void Show_Str_Mid(u16 x,u16 y,u8*str,u8 size,u8 len)u16 strlenth=0;strlenth=my_strlen(str);strlenth*=size/2;if(strlenthlen)Show_Str(x,y,str,size,1);else strlenth=(len-strlenth)/2;Show_Str(strlenth+x,y,str,size,1);3.2.5 FAT 系统/用来读取 SD 卡上的字库 FAT 系统相关程序：DWORD FirstDirClust
32、;DWORD FirstDataSector;WORD BytesPerSector;DWORD FATsectors;WORD SectorsPerClust;DWORD FirstFATSector;DWORD FirstDirSector;fat32 DWORD RootDirSectors;DWORD RootDirCount;BYTE FAT32_Enable;DWORD Cur_Dir_Cluster;FAT_TABLE FAT_TAB;FileInfoStruct F_Info3;u8 fat_buffer512;沈阳理工大学课程设计报告 20 u8 LongNameBuffer
33、 MAX_LONG_NAME_SIZE;BOOL LongNameFlag=0;const unsigned char*filetype23=MP1,MP2,MP3,MP4,M4A,3GP,3G2,OGG,ACC,WMA,WAV,MID,FLA,LRC,TXT,C ,H ,FON,SYS,BMP,JPG,JPE ;3.2.6 程序流程图 沈阳理工大学课程设计报告 21 图 3.9 程序流程图 结束 暂 停/更新 字库 按键 变速 沈阳理工大学课程设计报告 22 4 实验结果及分析 4.1 硬件实验结果 图 4.1 实验结果 4.2 结果分析 开机的时候先检测 W25X16 中是否已经存在字库，
34、如果存在，则按次序显示汉字。如果没有，则检测 SD 卡和文件系统，并查找 SYSTEM 文件夹下的 FONT 文件夹，在该文件夹内查找 UNI2GBK.SYS 和 GBK16.FON。在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。初始状态显示本次课设的基本信息；LCD 显示屏上显示课题名称及成员信息，显示每个汉字所对应的内存字节还有对显示过的汉字进行计数；每显示一个汉字后，LED0 小灯会闪烁提示一下；在运行过程中按 WK_UP 键可加快汉字显示的速度，再次按下速度恢复慢速；key1 控制继续和暂停；key0 更新字库，即文档可进行变换。沈阳理工大学课程设计报告 23 5 结论
35、 在本次设计中，经过不断地调试与改进，最终成功通过对 STM32 编程将 SD 卡中的汉字显示在 TFT 液晶显示屏上。也感谢老师们为我们提供的 STM32 开发板，它的功能强大、全面，对于我们以后的学习以及对书面上的知识更好的有了现实的实践。开发板小巧轻便，但接口器件都很全面，位置排版恰当合理，有效的利用了板子上的每一寸空间。性价比极高，资源丰富，运用灵活。当然我们的作品也略有不足。比如说，输出的汉字个数不能过多，多了之后会和屏幕上已有的汉字重合，影响视觉效果，这点也是我们尚待解决的问题。在现实生活当中，应该添加翻页效果，对显示的汉字个数没有限制，使系统应用起来更灵活。本次课程设计很好的锻炼
36、了我们的动手能力以及团队合作能力，使我加深了对嵌入式的认识，并且熟悉了嵌入式系统的设计流程，收获丰硕。让我们开阔了视野，同时也增长了见识，在课余时间发挥想象和积极思考，锻炼了自己的思维能力。在修改程序等设计上我们大胆创新，敢于尝试，并且积极搜查资料，认真分析，选择出最优的程序组合，使整个系统能够按照设计要求稳定运行。沈阳理工大学课程设计报告 24 参考文献 1 韦东山.Linux 应用开发完全手册.第二版.北京时代华都印刷有限公司,2010:197221.2 龚跃玲,汪玲彦.基于 STM32 的汉字显示的实现.第 3 版.北京航空航天大学出版社,2011:32-34.3 马忠梅.基于 STM32 的显示系统设计.第三版.电子工业出版社,2013：128-134.4 王磊.STM32 不完全手册 V2.3.第二版.机械工业出版社,2014：382-418.5 徐英慧.ARM9 嵌入式系统设计.第二版.北京航空航天大学出版社,2014：238-245.