基于STM32处理器的便携式BMP图片解码系统设计

2 系统硬件设计

2.1 供电部分电路设计

整个系统中的元件均为3.3 V器件。由于系统供电采用电池或者直流电源供电，通过三端稳压芯片LM1117-3.3,为主控芯片STM32F103 RBT6供电，用二极管IN4007串接在电源正极，为系统提供电源反接保护。供电部分原理如图1所示。

图1 系统供电部分原理图

2.2 液晶显示部分电路设计

液晶显示部分主要由微控制器STM32F103RBT6驱动AM240320LSTNQW-00H完成人机界面状态的显示，通过发送命令字，完成液晶模块的初始化，完成对内容的显示，显示部分的硬件电路接口图如图2所示。

图2 系统液晶接口原理图

2.3 SD卡读写部分的硬件设计

处理器主机可以选择SD卡模式和SPI模式中任意一种模式同SD卡通信，SD卡模式允许4线的高速数据传输。SPI模式允许简单的通过SPI接口来和SD卡通信，这种模式同SD卡模式相比就是丧失了速度。通过读取SD卡中的文件，识别出各个目录下的图片数据，然后对数据进行解码。驱动液晶完成图片的显示，SD卡接口部分电路如图3所示。

图3 SD卡接口原理图

　　3 BMP图片的解码算法

3.1 BMP文件组成

BMP文件由文件头、位图信息头、颜色信息和图形数据4部分组成。BMP文件头数据结构舍有BMP文件的类型、文件大小和位图起始位置等信息，它占14个字节。BMP位图信息头数据用予说明位图的尺寸等信息，它占40个字节。BMP颜色表用于说明位图中的颜色，它有若干个表项，每一个表项定义一种颜色。位图信息头和颜色表组成位图信息，位图数据记录了位图的每一个像素值，记录顺序是在扫描行内是从左到右，扫描行之间是从下到上，Windows规定一个扫描行所占的字节数必须是4的倍数（即以long为单位），不足的以0填充。

3.2 BMP图片的读取显示算法

首先根据读取到的BMP图片数据得到BMP的头部信息，得到文件类型，大小和文件的起始位置，然后读取BMP位图信息头，这里面记录了图片的格式的信息，如BMP图片的宽度和高度，以及每个像素所占的位数，下面举例来说明BMP图片的解码过程。

　　常用的BMP图片格式有24位真彩图，16位图，和32位图，解码过程略有不同，下面分别介绍，首先是24位图，当根据BMP的头文件信息得到数据的起始地址之后，从起始地址开始读数据，假设每次读入512字节，由于AM240320TFT采用16位的565方式显示，即就是说需要把每个像素所占的24位致据，也就是3个字节，转换为16位的数据，即2个字节，这里以前3个字节为例来说明解码算法：

其中codor为需要提供给液晶显示器每个像素点的颜色值，tmp_color为解码过程中的临时变量，数组temp存储24位格式的像素值。同样也可以解码16位颜色图和32位颜色图，解码16位颜色图的算法比较简单，只需要解出连续的两个值然后组合成16位的565格式的颜色值送到液晶显示，其解码算法如下：

在32位图的解码过程中需要注意一个问题，就是32位图中实际上只使用了24位存储像素值，也就是32位中的前3位，最后一位没有存储像素值信息，所以在解码的过程中只需要解码前3位，将第4位跳过，具体解码算法如下：


3.3 STM32解码并显示BMP图片程序

在BMP图片解码过程中，有两种方式：一种是将BMP图片数据从外部SD卡中调入内存中，从内存中解码，解码后将图片数据显示在TFT屏上；第二种方式是一边从SD卡中读数据一边解码显示，两种方式各有优缺点。第一种方式的优点是由于整个解码过程全部在内存中进行，所以解码的速度比较快，显示图片的速度快。由于一般处理器内部RAM都是有限的，而这种方式对RAM的消耗特别大，所以采用这种方式需要外扩SRAM.第二种方式是从SD卡总边读取边解码，例如一般FAT32文件簇的大小都是512字节，所以可以以簇为单位来读取图片信息，然后显示接着读取下一簇，这种方式的缺点是，由于SD卡的SPI方式速度较慢，解码一张320x240的图片大概需要1s,但是这种方式对系统的内存消耗比较低，比较适合于没有外部RAM的系统。本系统中，采用第二种方式进行解码显示，STM32采用外部8 MHz的晶振作为输入时钟，内部锁相环将时钟倍频到72 MHz作为系统时钟，采用GPIO口模拟8080时序并行驱动2.8寸TFT屏，屏幕分辨率为320x240,处理器首先完成各种外设初始化，接着初始化FAT文件系统，然后从SD卡中读取一簇的数据，解码显示，接着读取下一簇。整个程序的流程图如图4所示。

图4 BMP解码流程图

　　4 结论

本文采用了基于ARM的Cortex-M3内核的STM32,它基于最新ARMv7架构，设计了一个BMP图片解码系统，完成了在2.8寸TFT屏上解码并显示BMP图片，通过读取SD卡中的图片数据，边读取边解码显示，实现了在内存有限的处理器中的BMP图片的解码算法。