2024年5月3日发(作者：鲍含海)
东莞理工学院学报
第１９卷第１期
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＯＮＧＧＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ ｎ１．１９ Ｎｏ．１
２０１２年２月
Ｆｅｂ． ２０１２
基于ＳＴＭ３２ Ｆ１ ０３的电子相框的设计
陈雪芳
（东莞理工学院计算机学院，广东东莞５２３８０８）
摘要：基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统读取ＳＤ卡中的图像文件通过ＬＣＤ屏幕将其显示。系统主要由ＳＤ
驱动、ＬＣＤ驱动和功能控制模块组成。ＳＤ驱动主要由ＳＤ接口驱动程序、ＦＡＴ文件操作程序组成；ＬＣＤ驱动
主要由ＬＣＤ屏驱动芯片的驱动程序和图片显示程序组成；功能控制模块包括了系统初始化，显示的时间、显
示方式的设置，驱动程序调用等功能，功能控制模块是系统的主模块。在介绍了文件系统与图像操作的基础
上逐步说明了整个系统的实现。文件系统支持ＦＡＴ１６／３２，图像系统支持ＢＭＰ等多种文件格式。整个系统的
设计以模块化为基础，易于升级。
关键词：ＳＴＭ３２Ｆ１Ｑ３；电子相册；ＳＤ；ＬＣＤ；ＦＡＴ
中图分类号：ＴＰ３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０３１２（２０１２）０１—００４９—０４
电子相框也叫数码相框，是指能够不借助电脑可以在ＬＣＤ屏幕上显示数码照片的电子产品。电子
相框结合了液晶显示技术、电视技术和数字存储技术，Ｅｔ益成为最受欢迎的新型个性数码产品之一…。
２００２年数码相框在美国诞生，２００３年底国内第一款数码相框问世，由于多种原因，当时数码相框在中
国并未得到很好的发展，导致现在国内相框多以代工为主。２００６年随着数码相框平均价格下降，全球
数码相框的销量同比增长了３９３％，达到了７３５万台，２００７年全球销量更是达到了１ ０００万台。ＩＤＣ预
测数码相框２０１１年将达到４ ２００万台。目前市场上还是以飞利浦、三星等大品牌为主，设计方案多以
专用芯片为主 。在参考了各种设计方案之后，本文提出了一种基于通用的ＡＲＭ芯片ＳＴＭ３２Ｆ１０３的
低成本实现方案，方案具有底层软件完全自主开发，外围电路少，易于升级等特点。
１ 系统设计
ＳＴＭ３２Ｆ１０３是ＳＴ公司新推出的基于ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的低功耗高效芯片，工作电压范围是２．０
—
３．６ Ｖ。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核基于ＡＲＭｙ７一Ｍ指令集，同时支持１６一ｂｉｔ和３２一ｂｉｔ指令，具有丰富的中断
资源。ＳＴＭ３２Ｆ１０３由Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核、两个ＤＭＡ、ＩＣｏｄｅ总线、ＤＣｏｄｅ总线、Ｓｙｓｔｅｍ总线以及大量的
外设接口组成。ＩＣｏｄｅ指令总线，用来连接Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的指令总线与Ｆｌａｓｈ存储外设，比如指令预
取操作就在这个总线当中。ＤＣｏｄｅ是数据总线，同样用于与Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核与Ｆｌａｓｈ存储外设连接。
Ｓｙｓｔｅｍ总线是系统总线，主要用于外设与ＤＭＡ。要注意的是，对于ＳＴＭ３２Ｆ１０３通过两个总线桥接将
ＡＨＢ与ＡＰＢ１、ＡＰＢ２桥接，在使用外设时，一定要先将用到的总线进行设置，这样外设接口才能启动。
ＡＰＢ１上的外设接口有ＴＩＭ（２～７）、ＵＳＢ、ＤＡＣ等，ＡＰＢ２上的外设接口有ＧＰＩＯ、ＡＦＩＯ、ＴＩＭ（１、８）
等。在基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统当中使用到了ＳＤＩＯ接口，在ＳＴＭ３２Ｆ１０３当中唯有这一个外设
接口没有通过总线桥接 。
ＳＴＭ３２Ｆ１０３有两个外部时钟（ＨＳＥ和ＬＳＥ）。ＨＳＥ连接到ＰＬＬ，供系统总线使用，输入范围是４～
１６ＭＨｚ。ＬＳＥ供ＲＴＣ使用。ＳＴＭ３２Ｆ１０３内部还有一个４０ＫＨｚ的时钟振荡器（ＬＳＩ）。当系统上电后，
ＳＴＭ３２Ｆ１０３首先启动ＬＳＩ，直到用户程序初始化总线，启动外部时钟，这时，ＳＴＭ３２Ｆ１０３跳转使用外部
时钟。ＡＨＢ总线频率可以是经过时钟的多次分频得到，一般ＡＰＢ２使用高速时钟，ＡＰＢ１使用低速时
收稿日期：２０１１—０５—１９
基金项目：东莞市高等院校科研机构科技计划项目（２０１０１０８１４０１４；２００９１０８１４００２）。
作者简介：陈雪芳（１９７８一），女，广东英德人，讲师，工程师，主要从事计算机视觉、语音及多媒体信息处理和嵌入式开发研究。
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钟。最大的ＡＨＢ（ＡＰＢ２）频率可达７２ ＭＨｚ。ＳＴＭ３２Ｆ１０３内部含有６４ ＫＢ的ＳＲＡＭ和５１２ ＫＢ的Ｆｌａｓｈ。
对于基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统来说，大量的文件都是存储在ｓＤ卡上，５１２ ＫＢ的Ｆｌａｓｈ已经够用
了。然而，因为读取图像文件需要大量的ＳＲＡＭ，基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统外扩了一个８ Ｍｂｉｔｓ
的ＳＲＡＭ。基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统的框图如图ｌ所示。
图１ 基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框的框图
在系统中，ＳＲＡＭ芯片采用了Ｍ５Ｍ５Ｗ８１６６ＴＩＥ＇，ＬＣＤ使用了天马微电子的ＴＭｒｍ４７ＤＮＡＦｗｕ。系统
根据按键输入，选择是自动顺序显示还是固定显示模式。
２系统控制模块
系统上电（或重启）后，进入系统控制模块。系统控制模块首先完成系统初始化。包括了ＦＳＭＣ
总线、ＳＤＩＯ接口、ＧＰＩＯ、系统时钟、定时器和中断。系统选用ＦＳＭＣ的Ｂａｎｋ１作为ＬＣＤ与ＳＲＡＭ的地
址空间。由图１可知，ＬＣＤ选用了ＮＥ２片选信号，因而它的起始地址是０×６４００００００，ＳＲＡＭ选用了
ＮＥ３作为片选信号，因而它的起始地址是０ｘ６８００００００。
图２系统模块
系统输入由四个按键完成：Ｉｎ、Ｏｕｔ、Ｕｐ、Ｄｏｗｎ。分别对应ＧＰＩＯ的ＰＧ６、ＰＧ７、ＰＧ８、ＰＣ６口。Ｉｎ
与Ｏｕｔ键配置为中断输入。当按下Ｉｎ或者Ｏｕｔ键时触发中断，这时调调用Ｄｉｓｐｌａ２￣Ｉｔｅｍ函数，显示控制
条目供用户使用，ｕｐ和Ｄｏｗｎ键分别表示光标向上和向下移动，Ｉｎ表示进入下一级目录或者选择（当
前目录为最低层目录时），Ｏｕｔ表示返回上一级目录或者退出。系统模块的流程如图２所示。
系统起动，初始化完成后，自动进入循环显示状态，间隔时间为３０秒。这个时候，系统模块自动
按顺序读取ＳＤ卡上的图像文件，每３０秒切换一张图片。通过按键选择，用户可以选择顺序显示，或
第１期 陈雪芳：基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框的设计 ５１
者固定显示。如果选择顺序显示，接下来进入时间设置。用户可以选择一个显示间隔时间。如果是选择
固定显示，接下来进入图片选择项，用户可以选取某一个图片作为显示的内容。
３ ＳＤ驱动
ｓＤ驱动由两部分组成，ｓＤ接口驱动和文件管理。ｓＤ接口驱动包括了ＳＤ接口的初始化、读、写、
状态控制等函数。这些底层函数供文件管理函数和系统模块调用。文件管理函数包括了文件读取、写操
作，支持ＦＡＴ１６／３２文件系统。一个ＦＡＴ文件系统由启动扇区（Ｂｏｏｔ Ｓｅｃｔｏｒ）、保留扇区、ＦＡＴ表、ＦＡＴ
备份表、根目录（ＦＤＴ）和数据区组成。因为在这里ＳＤ卡只是作为文件存储载体，并不用于系统的操
作。因而只关心ＦＡＴ表之后的分区。当读取一个图像文件时，程序首先在ＦＤＴ区找到该文件的根目录
项。一个根目录项占据了３２个字节，如表１所示 。
表１ ＦＤＴ目录项
找到目录项后，根据起始簇号（ＮｕｍＣｌｕｓｔｅｒ）在ＦＡＴ表中找到该文件的起始簇号。对于ＦＡＴ３２，每
一
个ＦＡＴ项占据３２位，而ＦＡＴ１６占据１６位。以ＦＡＴ１６为例，ＦＡＴ表的第一项不用，标识为ＦＦＦ８。如
果该ＦＡＴ项的值在０００２～ＦＦＦＥＦ之问，则ＦＡＴ项的值就是文件下一个簇号。如果是在ＦＦＦ８～ＦＦＦ之
间，则表示是文件的最后一簇 。依次下去，可以将一个文件完整的读出。在基于电子相册系统当中，
主要使用了读函数。正确读取了一个图片文件后，需要调用ＬＣＤ显示函数。
４ ＬＣＤ驱动
ＬＣＤ驱动包括了ＬＣＤ接口驱动和图像文件的显示两部分。系统使用了天马微电子的ＴＦＴ类型ＬＣＤ
屏ＴＭ ４７ＤＮＡＦｗｕ，其内部是三星的驱动芯片。ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ内部没有字库，因而对于汉字显示
需要先生成字模。ＬＣＤ接Ｅｌ驱动包括了初始化程序、颜色转换程序、显示程序三部分。
ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ的操作是先写寄存器，再写数据，用
同一个总线，总线宽２４位。对于屏幕上一个点，用一
个２４位的数表示其ＲＧＢ色，因而需要颜色转换。
ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ可以逐点写入，也可以一次写入一个
区域 ，非常方便使用。
ＬＣＤ驱动的另一个重要部分是图像文件的显示。对
于不同格式的图像文件，调用不同的显示函数。以ＢＭＰ
文件为例。ＢＭＰ文件结构包括了位图文件头、位图信息
头、调色板、位图数据 Ｊ。ＢＭＰ文件读取的流程图如图
３所示。
程序首先判断是否是ＢＭＰ文件类型，不是则退出。
然后分别读取位图文件头与信息头。要注意的是，因为 图３ ＢＭＰ文件读取流程图
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每个ＢＭＰ文件的宽和高不一样，而要把它在一个固定宽度和高度的ＬＣＤ屏幕上显示，所以必须跟据文
件的宽度和高度对图像文件进行扩展压缩以适合ＬＣＤ屏幕的大小，以便全屏显示。最后，根据ＢＭＰ文
件是否是真彩色（不用调色板）进行文件数据的读取。对于不是真彩色的文件，读调色板，将颜色信
息读出来。
５ 小结
基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统通过创新使用ＡＲＭ芯片与少量的外围电路实现了电子相框的功
能，结合ＡＲＭ开发，ＦＡＴ文件系统和图像文件，系统的介绍了一个电子相框完整的设计。系统使用方
便，图像改换时间可以自行设置。相框实际显示范围为４８０ ２７２相素点（１０３．６８ ５８．７５２ ｉｎ大小），
每个相素点可达２ 种色彩。电子相框是刚出现的新型数码电子产品，具有广泛的市场前景。本文充分
利用了ＡＲＭ芯片的非富资源，开发出了一款使用灵活，具用模块化编程的电子相框。
参考文献
［１］ 杨建军，高明煜，黄继业．基于ＰＸＡ３１０的多功能数码相框硬件平台开发［Ｊ］．杭州电子科技大学学报，２００９，２９（１）：９—１２．
［２］王伟能，吴烁宇，陈弟虎，等．基于￥３Ｃ２４１０和Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ的数码相框设计［Ｊ］．微计算机信息，２００９，１７：８１—８３．
［３］陈国武．基于ＡＲＭ的嵌入式流媒体播放器的实现［Ｄ］．厦门：厦门大学计算机学院，２００９．
［４］ ＳＴＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｅ．ＳＴＭ３２Ｆ１０３ｘｘ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍａｎｕａｌ［Ｋ／ＯＬ］．ｗｗｗ．ｓｔ．ｃｏｎ．２００８．
［５］ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｉｎｃ．Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｆｉｒｍｗａｒｅ Ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ ＦＡＴ３２ Ｆｉｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ［ＤＢ／ＯＬ］．ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｅｏｍ．２０００．
［６］ Ｓａｍｓｕｎｇ Ｉｎｃ．￥６Ｄ０１６４ Ｕｓｅｒ ｍａｎｕａｌ［Ｋ／ＯＬ］．ＷＷＷ．ｓａｍｓｕｍｇ．ｃｏｒｎ．２００２．
［７］ 宋群生，宋亚琼．硬盘扇区读写技术一修复硬盘与恢复文件［Ｍ］．机械工业出版社，２００４．
［８］ Ｒａｆａｅｌ Ｃ，Ｇｏｎｚａｌｅｚ，Ｒｉｃｈａｒｄ Ｅ．Ｗｏｏｄｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｈｏｕｓｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００７．
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈｏｔｏ Ｆｒａｍｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２ Ｆ１ ０３
ＣＨＥＮ Ｘｕｅ·ｆａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ ５２３８０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈｏｔｏ Ｆｒａｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２Ｆ１０３ ｒｅａｄｓ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｆｉｌｅｓ ｆｒｏｍ ＳＤ ｃａｒｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｏｎ ＬＣＤ
ｓｃｒｅｅｎ．Ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ＳＤ ｄｒｉｖｅｒ，ＬＣＤ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ．ＳＤ ｄｒｉｖｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＳＤ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｄｒｉｖ—
ｅｒ ａｎｄ ＦＡＴ ｆｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ．ＬＣＤ ｄｒｉｖｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＬＣＤ ｓｃｒｅｅｎ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｍｏｄｕｌｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ，ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｄｅ ｓｅｔ，ｃａｌｌ ｄｒｉｖｅ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｅ
ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｍａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＡＴ１６ ｏｒ ＦＡＴ３２，ｉｍａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＭＰ ｆｉｌｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅ—
ｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ ｉｓ ｍｏｄｕｌａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｐｇｒａｄｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＳＴＭ３２Ｆ１０３；ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ；ＳＤ；ＬＣＤ；ＦＡＴ
2024年5月3日发(作者：鲍含海)
东莞理工学院学报
第１９卷第１期
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＯＮＧＧＵＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖ ｎ１．１９ Ｎｏ．１
２０１２年２月
Ｆｅｂ． ２０１２
基于ＳＴＭ３２ Ｆ１ ０３的电子相框的设计
陈雪芳
（东莞理工学院计算机学院，广东东莞５２３８０８）
摘要：基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统读取ＳＤ卡中的图像文件通过ＬＣＤ屏幕将其显示。系统主要由ＳＤ
驱动、ＬＣＤ驱动和功能控制模块组成。ＳＤ驱动主要由ＳＤ接口驱动程序、ＦＡＴ文件操作程序组成；ＬＣＤ驱动
主要由ＬＣＤ屏驱动芯片的驱动程序和图片显示程序组成；功能控制模块包括了系统初始化，显示的时间、显
示方式的设置，驱动程序调用等功能，功能控制模块是系统的主模块。在介绍了文件系统与图像操作的基础
上逐步说明了整个系统的实现。文件系统支持ＦＡＴ１６／３２，图像系统支持ＢＭＰ等多种文件格式。整个系统的
设计以模块化为基础，易于升级。
关键词：ＳＴＭ３２Ｆ１Ｑ３；电子相册；ＳＤ；ＬＣＤ；ＦＡＴ
中图分类号：ＴＰ３９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０３１２（２０１２）０１—００４９—０４
电子相框也叫数码相框，是指能够不借助电脑可以在ＬＣＤ屏幕上显示数码照片的电子产品。电子
相框结合了液晶显示技术、电视技术和数字存储技术，Ｅｔ益成为最受欢迎的新型个性数码产品之一…。
２００２年数码相框在美国诞生，２００３年底国内第一款数码相框问世，由于多种原因，当时数码相框在中
国并未得到很好的发展，导致现在国内相框多以代工为主。２００６年随着数码相框平均价格下降，全球
数码相框的销量同比增长了３９３％，达到了７３５万台，２００７年全球销量更是达到了１ ０００万台。ＩＤＣ预
测数码相框２０１１年将达到４ ２００万台。目前市场上还是以飞利浦、三星等大品牌为主，设计方案多以
专用芯片为主 。在参考了各种设计方案之后，本文提出了一种基于通用的ＡＲＭ芯片ＳＴＭ３２Ｆ１０３的
低成本实现方案，方案具有底层软件完全自主开发，外围电路少，易于升级等特点。
１ 系统设计
ＳＴＭ３２Ｆ１０３是ＳＴ公司新推出的基于ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的低功耗高效芯片，工作电压范围是２．０
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３．６ Ｖ。Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核基于ＡＲＭｙ７一Ｍ指令集，同时支持１６一ｂｉｔ和３２一ｂｉｔ指令，具有丰富的中断
资源。ＳＴＭ３２Ｆ１０３由Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核、两个ＤＭＡ、ＩＣｏｄｅ总线、ＤＣｏｄｅ总线、Ｓｙｓｔｅｍ总线以及大量的
外设接口组成。ＩＣｏｄｅ指令总线，用来连接Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的指令总线与Ｆｌａｓｈ存储外设，比如指令预
取操作就在这个总线当中。ＤＣｏｄｅ是数据总线，同样用于与Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核与Ｆｌａｓｈ存储外设连接。
Ｓｙｓｔｅｍ总线是系统总线，主要用于外设与ＤＭＡ。要注意的是，对于ＳＴＭ３２Ｆ１０３通过两个总线桥接将
ＡＨＢ与ＡＰＢ１、ＡＰＢ２桥接，在使用外设时，一定要先将用到的总线进行设置，这样外设接口才能启动。
ＡＰＢ１上的外设接口有ＴＩＭ（２～７）、ＵＳＢ、ＤＡＣ等，ＡＰＢ２上的外设接口有ＧＰＩＯ、ＡＦＩＯ、ＴＩＭ（１、８）
等。在基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统当中使用到了ＳＤＩＯ接口，在ＳＴＭ３２Ｆ１０３当中唯有这一个外设
接口没有通过总线桥接 。
ＳＴＭ３２Ｆ１０３有两个外部时钟（ＨＳＥ和ＬＳＥ）。ＨＳＥ连接到ＰＬＬ，供系统总线使用，输入范围是４～
１６ＭＨｚ。ＬＳＥ供ＲＴＣ使用。ＳＴＭ３２Ｆ１０３内部还有一个４０ＫＨｚ的时钟振荡器（ＬＳＩ）。当系统上电后，
ＳＴＭ３２Ｆ１０３首先启动ＬＳＩ，直到用户程序初始化总线，启动外部时钟，这时，ＳＴＭ３２Ｆ１０３跳转使用外部
时钟。ＡＨＢ总线频率可以是经过时钟的多次分频得到，一般ＡＰＢ２使用高速时钟，ＡＰＢ１使用低速时
收稿日期：２０１１—０５—１９
基金项目：东莞市高等院校科研机构科技计划项目（２０１０１０８１４０１４；２００９１０８１４００２）。
作者简介：陈雪芳（１９７８一），女，广东英德人，讲师，工程师，主要从事计算机视觉、语音及多媒体信息处理和嵌入式开发研究。
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钟。最大的ＡＨＢ（ＡＰＢ２）频率可达７２ ＭＨｚ。ＳＴＭ３２Ｆ１０３内部含有６４ ＫＢ的ＳＲＡＭ和５１２ ＫＢ的Ｆｌａｓｈ。
对于基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统来说，大量的文件都是存储在ｓＤ卡上，５１２ ＫＢ的Ｆｌａｓｈ已经够用
了。然而，因为读取图像文件需要大量的ＳＲＡＭ，基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统外扩了一个８ Ｍｂｉｔｓ
的ＳＲＡＭ。基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统的框图如图ｌ所示。
图１ 基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框的框图
在系统中，ＳＲＡＭ芯片采用了Ｍ５Ｍ５Ｗ８１６６ＴＩＥ＇，ＬＣＤ使用了天马微电子的ＴＭｒｍ４７ＤＮＡＦｗｕ。系统
根据按键输入，选择是自动顺序显示还是固定显示模式。
２系统控制模块
系统上电（或重启）后，进入系统控制模块。系统控制模块首先完成系统初始化。包括了ＦＳＭＣ
总线、ＳＤＩＯ接口、ＧＰＩＯ、系统时钟、定时器和中断。系统选用ＦＳＭＣ的Ｂａｎｋ１作为ＬＣＤ与ＳＲＡＭ的地
址空间。由图１可知，ＬＣＤ选用了ＮＥ２片选信号，因而它的起始地址是０×６４００００００，ＳＲＡＭ选用了
ＮＥ３作为片选信号，因而它的起始地址是０ｘ６８００００００。
图２系统模块
系统输入由四个按键完成：Ｉｎ、Ｏｕｔ、Ｕｐ、Ｄｏｗｎ。分别对应ＧＰＩＯ的ＰＧ６、ＰＧ７、ＰＧ８、ＰＣ６口。Ｉｎ
与Ｏｕｔ键配置为中断输入。当按下Ｉｎ或者Ｏｕｔ键时触发中断，这时调调用Ｄｉｓｐｌａ２￣Ｉｔｅｍ函数，显示控制
条目供用户使用，ｕｐ和Ｄｏｗｎ键分别表示光标向上和向下移动，Ｉｎ表示进入下一级目录或者选择（当
前目录为最低层目录时），Ｏｕｔ表示返回上一级目录或者退出。系统模块的流程如图２所示。
系统起动，初始化完成后，自动进入循环显示状态，间隔时间为３０秒。这个时候，系统模块自动
按顺序读取ＳＤ卡上的图像文件，每３０秒切换一张图片。通过按键选择，用户可以选择顺序显示，或
第１期 陈雪芳：基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框的设计 ５１
者固定显示。如果选择顺序显示，接下来进入时间设置。用户可以选择一个显示间隔时间。如果是选择
固定显示，接下来进入图片选择项，用户可以选取某一个图片作为显示的内容。
３ ＳＤ驱动
ｓＤ驱动由两部分组成，ｓＤ接口驱动和文件管理。ｓＤ接口驱动包括了ＳＤ接口的初始化、读、写、
状态控制等函数。这些底层函数供文件管理函数和系统模块调用。文件管理函数包括了文件读取、写操
作，支持ＦＡＴ１６／３２文件系统。一个ＦＡＴ文件系统由启动扇区（Ｂｏｏｔ Ｓｅｃｔｏｒ）、保留扇区、ＦＡＴ表、ＦＡＴ
备份表、根目录（ＦＤＴ）和数据区组成。因为在这里ＳＤ卡只是作为文件存储载体，并不用于系统的操
作。因而只关心ＦＡＴ表之后的分区。当读取一个图像文件时，程序首先在ＦＤＴ区找到该文件的根目录
项。一个根目录项占据了３２个字节，如表１所示 。
表１ ＦＤＴ目录项
找到目录项后，根据起始簇号（ＮｕｍＣｌｕｓｔｅｒ）在ＦＡＴ表中找到该文件的起始簇号。对于ＦＡＴ３２，每
一
个ＦＡＴ项占据３２位，而ＦＡＴ１６占据１６位。以ＦＡＴ１６为例，ＦＡＴ表的第一项不用，标识为ＦＦＦ８。如
果该ＦＡＴ项的值在０００２～ＦＦＦＥＦ之问，则ＦＡＴ项的值就是文件下一个簇号。如果是在ＦＦＦ８～ＦＦＦ之
间，则表示是文件的最后一簇 。依次下去，可以将一个文件完整的读出。在基于电子相册系统当中，
主要使用了读函数。正确读取了一个图片文件后，需要调用ＬＣＤ显示函数。
４ ＬＣＤ驱动
ＬＣＤ驱动包括了ＬＣＤ接口驱动和图像文件的显示两部分。系统使用了天马微电子的ＴＦＴ类型ＬＣＤ
屏ＴＭ ４７ＤＮＡＦｗｕ，其内部是三星的驱动芯片。ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ内部没有字库，因而对于汉字显示
需要先生成字模。ＬＣＤ接Ｅｌ驱动包括了初始化程序、颜色转换程序、显示程序三部分。
ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ的操作是先写寄存器，再写数据，用
同一个总线，总线宽２４位。对于屏幕上一个点，用一
个２４位的数表示其ＲＧＢ色，因而需要颜色转换。
ＴＭＴ０４７ＤＮＡＦＷＵ可以逐点写入，也可以一次写入一个
区域 ，非常方便使用。
ＬＣＤ驱动的另一个重要部分是图像文件的显示。对
于不同格式的图像文件，调用不同的显示函数。以ＢＭＰ
文件为例。ＢＭＰ文件结构包括了位图文件头、位图信息
头、调色板、位图数据 Ｊ。ＢＭＰ文件读取的流程图如图
３所示。
程序首先判断是否是ＢＭＰ文件类型，不是则退出。
然后分别读取位图文件头与信息头。要注意的是，因为 图３ ＢＭＰ文件读取流程图
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每个ＢＭＰ文件的宽和高不一样，而要把它在一个固定宽度和高度的ＬＣＤ屏幕上显示，所以必须跟据文
件的宽度和高度对图像文件进行扩展压缩以适合ＬＣＤ屏幕的大小，以便全屏显示。最后，根据ＢＭＰ文
件是否是真彩色（不用调色板）进行文件数据的读取。对于不是真彩色的文件，读调色板，将颜色信
息读出来。
５ 小结
基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３的电子相框系统通过创新使用ＡＲＭ芯片与少量的外围电路实现了电子相框的功
能，结合ＡＲＭ开发，ＦＡＴ文件系统和图像文件，系统的介绍了一个电子相框完整的设计。系统使用方
便，图像改换时间可以自行设置。相框实际显示范围为４８０ ２７２相素点（１０３．６８ ５８．７５２ ｉｎ大小），
每个相素点可达２ 种色彩。电子相框是刚出现的新型数码电子产品，具有广泛的市场前景。本文充分
利用了ＡＲＭ芯片的非富资源，开发出了一款使用灵活，具用模块化编程的电子相框。
参考文献
［１］ 杨建军，高明煜，黄继业．基于ＰＸＡ３１０的多功能数码相框硬件平台开发［Ｊ］．杭州电子科技大学学报，２００９，２９（１）：９—１２．
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Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈｏｔｏ Ｆｒａｍｅ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２ Ｆ１ ０３
ＣＨＥＮ Ｘｕｅ·ｆａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄｏｎｇｇｕａｎ ５２３８０８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈｏｔｏ Ｆｒａｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＳＴＭ３２Ｆ１０３ ｒｅａｄｓ ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｆｉｌｅｓ ｆｒｏｍ ＳＤ ｃａｒｄ ａｎｄ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｏｎ ＬＣＤ
ｓｃｒｅｅｎ．Ｔｈｅ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ＳＤ ｄｒｉｖｅｒ，ＬＣＤ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｏｄｕｌｅ．ＳＤ ｄｒｉｖｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＳＤ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｄｒｉｖ—
ｅｒ ａｎｄ ＦＡＴ ｆｉｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ．ＬＣＤ ｄｒｉｖｅｒ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ＬＣＤ ｓｃｒｅｅｎ ｄｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｉｍａｇｅ ｄｉｓｐｌａｙｓ ｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
ｍｏｄｕｌｅ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ，ｔｉｍｅ ａｎｄ ｍｏｄｅ ｓｅｔ，ｃａｌｌ ｄｒｉｖｅ ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｆｔｅｒ ｆｉｌｅ
ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｉｍａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｆｉｌｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＦＡＴ１６ ｏｒ ＦＡＴ３２，ｉｍａｇｅ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＭＰ ｆｉｌｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｔｈｅ ｄｅ—
ｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ ｉｓ ｍｏｄｕｌａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｅａｓｙ ｔｏ ｕｐｇｒａｄｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ＳＴＭ３２Ｆ１０３；ｄｉｇｉｔａｌ ｐｈｏｔｏ ｆｒａｍｅ；ＳＤ；ＬＣＤ；ＦＡＴ