LPC1114的简易数码相框设计

摘要：以NXP公司基于ARM Cortex—M0的LPC1100系列MCU LPC1114为控制核心，配合SD存储卡、外围电路和TFT液晶显示屏，提出了一种简易数码相框的设计方案。通过文件系统FatFs的移植，很好地实现了从SD卡读取BMP格式图片，并在TFT液晶屏上显示的功能。本设计成本低且比普通的相框更灵活多变，为数码相片提供了一个新的展示空间。
关键词：数码相框；SD卡；TFT液晶屏；LPC1114；FatFs

引言
伴随着数码科技的快速发展以及数码相机的日益普及，传统的相册和相框由于自身局限性已经不能完全满足人们日益增长的对于照片的有效存储和分享的需求。鉴于此，数码相框应运而生，经过几年的发展，数码相框的外观已经非常接近传统相框，而且更为精致。从200万像素发展到目前的600万以上像素，画面精度和质量已经有了大幅上升。此外，还有多功能数码相框，除了能展示数码照片外，还可以播放MP3／MP4／幻灯片、电影／影像／电视，以及看电子书、设置闹钟和日历等。
本文介绍一种简单、低成本的数码相框设计，主要由LPC1100系列MCU、SD存储卡、TFT液晶屏以及电源等外围电路组成。通过信号处理芯片LPC1114实现BMP图片文件的读取以及TFT液晶屏的显示。经试验，此数码相框可以存储和展示几百甚至上千张的照片，能够很好地完成SD卡中照片的循环播放，性能稳定且画面清晰，比普通相框的单一功能更有优势。

1 硬件设计
本数码相框功能非常简单，把320×240像素的16位或24位BMP照片放入SD卡中，数码相框就会循环读取SD卡中的照片，并逐一显示。硬件平台以NXP公司生产的低功耗、高性能ARM Cortex—M0内核微控制器LPC1114为核心，配合一个SD卡和一个3．2英寸的TFT显示屏。数码相框硬件结构框图如图1所示。

1．1 电源电路
电源电路作为本系统的供电电路具有十分重要的作用，是整个系统的动力核心。数码相框一般情况下都是处于运行状态，非常耗电，不适合采用电池供电，所以这里采用直流电源供电。首先，220 V的交流电经过变压整流转换成9～12 V的直流电压，再通过二极管IN5819进入三端稳压器7805转换成5 V电压，然后通过西伯斯公司(Sipex半导体)生产的低压差(LDO)稳压芯片SPX1117转换成系统需要的3．3 V电压。设计中选取7805主要出于两方面的考虑；一是所需外围元件少，内部有过流、过热及调整管的保护电路；二是可以扩大输入电压范圈，并为其他5 V电路提供电源。IN5819的作用是防止电源正负极接反，SPX1117是将7805稳定好的5 V电压转换成系统需要的3．3 V电压。电源电路如图2所示。

1．2 SD卡的硬件电路
存储器采用普通SD卡，容量选择在2 GB以下，其SD卡存储电路如图3所示。SD卡最大的特点就是具有加密功能，可以充分保证数据资料的安全性。SD卡支持两种可选的通信协议，分别为SD模式和SPI模式。基于主控芯片的选择，设计中采用SPI模式为彩屏模块提供字库和图库，这样大大降低了硬件要求，同时又能很好地满足系统的需求。需要注意的是，不同卡座引脚有所不同，所以在使用SD卡座时，注意先检查引脚区别。

1．3 TFT液量模块
这里选择市场上比较流行且方便购买的3．2寸TFT彩屏模块，其控制芯片为ILI9320。为了节省LPC1114的I／O端口，在数据的输入端口采用数据锁存器74HC573进行数据锁存，以实现两次8位数据的分转。背光采用8050三极管控制，串联10 kΩ限制电阻，放大电流达到300mA，完全能为5路LED提供足够的电流。触摸屏选择电阻式触摸屏，驱动芯片为ADS7843，以此实现对于数码相框的键盘操作。其模块电路如图4所示。

1．4 处理器电路
处理器部分电路是本系统的核心电路，设计中选取NXP公司推出的基于ARM Cortex—M0内棱的LPC1100系列MCU LPC1114。LPC1114属于32位微控制器，主要面向8、16位微控制器的应用，具有高性能、低功耗、简单指令集和统一编址寻址等优点，相对于市场上存在的8／16位架构来说，它有效地降低了代码长度。它不仅能执行基本的控制任务，而且能进行复杂的运算。执行效率的提高直接转换为能耗的降低。目前LPC1100系列MCU运行速度高达50 MHz，其功耗也得到了很大程度的优化——平均电流不到10 mA。
LPC1114作为LPC1100系列的一种，内部资源非常丰富，简要介绍如下：
①多达42个带有配置上拉／下拉电阻的通用GPIO，驱动电流可达20 mA；
②具有一个增强快速模式(FM+)I2C接口，4个通用定时器／计数器，8通道10位ADC；
③32 KB片上Flash可编程存储器，高达8 KB的SRAM；
④一个RS-485／EIA-485标准的通用异步串行收发器，两个具有SSP特性的SPI接口；
⑤拥有集成PMU(电源管理单元)，可自动调整其内部的电压调节器，以降低睡眠、深度睡眠和深度掉电模式期间的功耗。
控制部分电路其实就是LPC1114的最小系统电路，主要由时钟电路、调试电路和复位电路组成，控制电路如图5所示。