基于嵌入式的電子相框系統(tǒng)方案設計

李豫南 師萌萌

摘要：近年來，隨著數(shù)字技術的快速發(fā)展，為了更加方便快捷的查看圖像，電子相框誕生。電子相框采用傳統(tǒng)的外觀造型，只是把傳統(tǒng)外觀部分換成了液晶顯示屏，加上外圍設備以及供電模塊等，就可以實現(xiàn)數(shù)碼照片的直接顯示，與此同時還可以循環(huán)顯示照片，實現(xiàn)幻燈片的效果。這使得數(shù)碼相框擁有相當大的優(yōu)勢，使用簡單，直接從數(shù)碼相機中取出記憶卡插入到數(shù)碼相框卡槽中即可瀏覽;無需像之前那樣繁瑣，無需電腦，更不需要沖洗打印，各種格式的數(shù)字圖片均能夠快速顯示。

關鍵詞：電子相框;ARM9;Linux系統(tǒng)

引言

電子相框進入市場已有數(shù)年時光。早期的電子相框實現(xiàn)方案多是基于VCD播放器的移植產(chǎn)品，專業(yè)的電子相框平臺極少。近幾年，在ARM，DSP，F(xiàn)PGA等平臺上實現(xiàn)了各種各樣的電子相框產(chǎn)品。

本文設計的是一個完整的嵌入式系統(tǒng)，根據(jù)實際的應用需求分析，需要外圍設備LCD功能接口。這個接口用于系統(tǒng)的輸入輸出，由于它有輕便直觀，方便靈活的優(yōu)點，已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)常選用的人機交流工具，在本系統(tǒng)它將是重要的組成部分，故在微處理器的選擇上會首選帶有LCD屏接口及其控制器的類型。

1系統(tǒng)開發(fā)思想

本設計采用了比較通用的ARM9系列處理芯片為主芯片、源代碼開放的嵌入式Linux操作系統(tǒng)建立的平臺設計了電子相框系統(tǒng)，主要實現(xiàn)的功能有對多種格式相片在觸摸LCD上以幻燈形式播放、USB主機讀取功能、MP3播放、SD卡存儲等功能。該設計具有成本低，功能強大等特點。

該電子相框以ARM9為構架的S3C2410為處理器，以Linux等操作系統(tǒng)為軟件核心系統(tǒng)，該方案的優(yōu)點：①系統(tǒng)芯片功能強大，實現(xiàn)的功能多，對于新的多媒體格式支持好，只需要安裝更新的軟件。②硬件電路簡單。③二次開發(fā)容易實現(xiàn)。

2開發(fā)環(huán)境

本設計采用的是嵌入式Linux系統(tǒng)，嵌入式Linux（Embedded?Linux）是指對Linux經(jīng)過裁剪小型化后，可固化在存儲器或單片機中，應用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)。Linux做嵌入式的優(yōu)勢：首先，Linux是開放源代碼，其次，Linux的內(nèi)核小、效率高，內(nèi)核的更新速度很快。

本設計硬件采用ARM9系列處理器S3C2410、軟件上采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)結合設計一款數(shù)碼相框產(chǎn)品，實現(xiàn)了在LCD上以幻燈片形式播放相片的功能，并結合第三方音頻庫實現(xiàn)背景音樂播放。

3硬件設計

3.1硬件原理

本設計以ARM9CPUS3C2410為核心，以Linux操作系統(tǒng)為軟件核心架構。基于ARM的微處理器具有低功耗、低成本、高性能等特點，ARM采用RISC架構和流水線結構，使用了大量的寄存器，具有極高的工作效率。

3.2各模塊及分析

3.2.1處理器核心扳和底板

本設計選用的處理器S3C2410，外圍電路分為六個模塊：電源模塊、串口模塊、USB設備模塊、LCD顯示模塊、音頻輸入輸出模塊和SD存儲模塊。這六個模塊都是采用標準的電路模塊。

3.2.2?SDRAM存儲電路

本設計采用32M的HY57V561620來設計SDRAM存儲電路，它的單片內(nèi)存規(guī)格為256Mbit4M×16bit×4Banks，即容量為32MB的16位SDRAM。使用S3C2410的nGCS6片選信號，兩片16位的總線寬度的存儲芯片可以組成32位總線寬度64MB內(nèi)存，以配合32位字長的ARM9處理器，HY57V561620（1）的數(shù)據(jù)總線與S3C2410的低16位相連，HY57V561620（2）的與S3C2410的高16位相連。

3.2.3電源模塊

S3C2410X的電源引腳分為：VDDalive引腳給處理器復位模塊和端口寄存器，VDDi/VDDiarm為處理器內(nèi)核提供1.8V電壓;VDDOP引腳是IO口3.3V電壓;VDDMOP為存儲端口提供3.3V電壓。

3.3硬件選型及依據(jù)

3.3.1數(shù)字音頻輸入輸出模塊

接一個UDAl341TS數(shù)字音頻解碼器實現(xiàn)音頻輸入和輸出，UDAl341是一款集合了數(shù)/模和模/數(shù)轉換的音頻編解碼芯片，同時支持錄放音，數(shù)據(jù)接口采用12S總線，配合S3C2410的12S控制器使用。

3.3.2?SD存儲模塊

SD卡有9個引腳，安全性很高。SD卡共支持三種傳輸模式：SPI模式、l位SD模式和4位SD模式。本設計采用的是4位SD寬總線模式，數(shù)據(jù)在4根數(shù)據(jù)線DAT上同時傳輸，在這種模式下最高的數(shù)據(jù)傳輸速率可達100Mb/s。當初始上電后，SD卡默認使用DAT0。經(jīng)過初始化之后，主機可以改變線寬到4位?；旌系腟D卡連接方式也適合于主機。

4軟件設計

4.1模塊及功能劃分

4.1.1數(shù)據(jù)讀入模塊

本模塊包含F(xiàn)ATFS文件系統(tǒng)MALLOC內(nèi)存分配單元，USMART終端操作等。首先，需要用MALLOC內(nèi)存分配單元的函數(shù)申請一定格式的內(nèi)存空間，為FATES文件系統(tǒng)進行文件打開以及文件讀寫做準備。在申請完內(nèi)存空間并判定申請成功后進入文件打開以及讀寫階段。首先通過FATFS文件系統(tǒng)的f_opendir（）函數(shù)打開相應文件夾目錄，然后通過返回參數(shù)判定是否打開成功，如果打開成功，則通過f_readdir（）讀取目錄下的一個文件，并通過while（1）循環(huán)全部查詢確定文件數(shù)目。

4.1.2?FATFS文件系統(tǒng)

FATFS是一個為小型嵌入式系統(tǒng)設計的通用FAT（File?Allocation?Table）文件系統(tǒng)模塊。具有Windows兼容的FAT文件系統(tǒng);不依賴于平臺，易于移植;代碼和工作區(qū)占用空間非常小;多種配置選項等優(yōu)點。

4.1.3?MALLOC內(nèi)存分配單元

該單元主要用于進行內(nèi)存的分配和釋放，下面介紹一下主要函數(shù)的基本用法：內(nèi)存分配函數(shù)：malloc（）函數(shù)原型：（類型說明符*）malloc（unsigned?size）;參數(shù)說明：“類型說明符”用于表示此內(nèi)存區(qū)域用于何種數(shù)據(jù)類型?！邦愋驼f明符*”用于表明返回值類型強制類型轉換為該類型指針?！皊ize”要求是一個無符號數(shù)，用以表示申請內(nèi)存的長度。

4.1.3?USMART終端操作單元

USMART組件是一個串口調(diào)試交互組件，主要有可以調(diào)用百分之九十以上的用戶直接編寫的函數(shù)，并且占用的資源極少支持數(shù)據(jù)類型多、支持函數(shù)返回顯示，使用方便，具有很好的移植性等優(yōu)點。

結語

本設計采用了比較通用的ARM9系列處理芯片為主芯片、源代碼開放的嵌入式Linux操作系統(tǒng)建立的平臺設計了電子相框系統(tǒng)，主要實現(xiàn)的功能有對多種格式相片在觸摸LCD上以幻燈形式播放、USB主機讀取功能、MP3播放、SD卡存儲等功能。該設計具有成本低，功能強大等特點。

參考文獻：

[1]田曉林.?基于ARM處理器電子相框的設計與實現(xiàn)[D].中國科學院大學（中國科學院工程管理與信息技術學院），2017.

[2]童凱.?基于Linux以及Qt的網(wǎng)絡電子相框設計實現(xiàn)[D].電子科技大學，2014.

[3]陳雪芳.基于STM32F103的電子相框的設計[J].東莞理工學院學報，2012，19（01）：49-52.