基于MSP430單片機(jī)的簡易數(shù)碼相框設(shè)計(jì)

許燕

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西西安，710300）

0 引言

隨著數(shù)碼相機(jī)的廣泛使用，傳統(tǒng)相冊已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足用戶存儲大批量照片的需求，在此情況下，數(shù)碼相框能夠替代傳統(tǒng)相冊，達(dá)到便于攜帶、隨意擺放、批量處理、易于管理的功能，相比較傳統(tǒng)相冊實(shí)用性更高。

本文設(shè)計(jì)了一種低功耗、低成本、實(shí)用的簡易數(shù)碼相框，它由AMS1117穩(wěn)壓芯片、MSP430單片機(jī)、SD卡和TFT液晶屏等器件構(gòu)成。它利用FAT32文件系統(tǒng)，通過MSP430單片機(jī)控制SD卡內(nèi)BMP圖片文件進(jìn)行管理和讀取并控制實(shí)現(xiàn)圖片在TFT液晶屏上動態(tài)展示[1]。

1 硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)硬件電路以16位單片機(jī)MSP430F149為主控制器，外圍模塊主要包括電源電路、時鐘電路、復(fù)位電路、SD卡接口電路和TFT液晶顯示電路。硬件系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

1.1 電源電路

本設(shè)計(jì)中采用的MSP430F149單片機(jī)、SD卡和TFT液晶屏的工作電壓均為3.3V，因此在電源電路中選用AMS1117穩(wěn)壓芯片將開發(fā)板板載5V電源降至3.3V供電源使用，具體電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖2 電源電路

1.2 SD卡接口電路

圖3 SD卡接口電路

SD卡是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的存儲設(shè)備，具有體積小、保密性強(qiáng)、可熱插拔等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、PDA、MP4等便攜電子設(shè)備上[2]。SD卡有SPI模式和SD模式兩種通信模式，本設(shè)計(jì)采用嵌入式控制中常用的SPI模式與單片機(jī)進(jìn)行通信。在SPI模式下的控制，MSP430單片機(jī)的SPI接口可直接與SD卡相連接。SD卡工作電壓為3.3V，MSP430系統(tǒng)供電電壓完全兼容，可直接使用。SD卡接口電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

1.3 TFT液晶顯示電路

TFT液晶顯示屏是薄膜晶體管型液晶顯示屏，具有亮度好、顏色真、對比度高等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是耗電量較大。本設(shè)計(jì)采用3.2寸彩色TFT液晶屏，分辨率為240×320。電路連接圖如圖4所示。

圖4 TFT液晶顯示電路

1.4 M SP430單片機(jī)控制電路

MSP430系列單片機(jī)是美國TI公司研發(fā)的一種基于精簡指令集的超低功耗16位嵌入式微控制器，它具有高效的微處理器系統(tǒng)和豐富的、功能強(qiáng)大的外圍電路資源，具有超低功耗、高性能、便攜性強(qiáng)等特點(diǎn)。MSP430單片機(jī)的電源電壓采用1.8~3.6V低電壓，RAM數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅0.1uA，活動模式耗電250pA／MIPS，IO輸入端口的漏電流最大僅50nA[4]。本設(shè)計(jì)選用MSP430F149單片機(jī)作為主控制器，其最小系統(tǒng)包括3.3V供電電源，外接8MHz晶振提供時鐘信號，以及外部復(fù)位電路。其電路設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

圖5 MSP430單片機(jī)控制電路

2 軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用FAT32文件系統(tǒng)，讀取SD卡內(nèi)的圖片文件，在TFT液晶上顯示SD卡內(nèi)的BMP圖片數(shù)量，并輪流顯示SD卡內(nèi)的圖片。

對SD卡控制大致分為I/O口初始化、SD卡初始化、讀數(shù)據(jù)和寫數(shù)據(jù)，以及通過指令讀取SD卡容量等等[3]。I/O口初始化時特別是要對DAC進(jìn)行禁止，以免對SD通信造成影響， 從而造成系統(tǒng)通信不能正常進(jìn)行。FAT文件系統(tǒng)是微軟在Windows系列操作系統(tǒng)中共使用的一種文件系統(tǒng)的總稱，它包括FAt12、FAT16、FAT32三種類型。FAT32文件系統(tǒng)將是FAT系列文件系統(tǒng)的最高級別，運(yùn)用FAT32的分區(qū)格式可將一個大硬盤定義成一個分區(qū)，對磁盤的管理極其方便。

圖6 程序設(shè)計(jì)流程圖

系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。系統(tǒng)上電后首先對MSP430F149進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括I/O端口初始化、TFT液晶屏初始化和SD卡初始化[5]。若初始化失敗，則直接返回；若初始化成功，系統(tǒng)開始調(diào)用FAT32文件系統(tǒng)計(jì)算SD卡的存儲容量并查詢符合條件的BMP圖片的數(shù)量，然后在TFT液晶屏上顯示出卡的存儲容量大小和圖片的數(shù)量，接來下TFT屏開始間隔3秒時間循環(huán)顯示每一張圖片。

3 結(jié)語

本文介紹了一種基于MSP430單片機(jī)的低功耗簡易數(shù)碼相框的硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)。該簡易數(shù)碼相框能夠自動從SD卡讀取BMP圖片文件并在TFT液晶屏上動態(tài)展示，具有功耗低，性價比高、易攜帶等特點(diǎn)。但是，本設(shè)計(jì)仍有不足之處，如目前不能為其他格式的圖片解碼、沒有添加文字說明等，后期可逐步增添這些功能，使其功能更加全面。

[1]丁鑫蕾，劉一清等.一種建議數(shù)碼相框的設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用,2011.

[2]楊喜東.基于AVR單片機(jī)的建議數(shù)碼相框設(shè)計(jì)[J].科技信息,2012.

[3]張淼.SD卡的讀寫控制研究[J].信息通信.儀表技術(shù).2015.

[4]唐繼賢,楊揚(yáng).MSP430超低功耗16位單片機(jī)開發(fā)實(shí)例[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2014.

[5]王波.基于STM單片機(jī)的數(shù)碼相框顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電腦知識.2016.