基于MSP430單片機的簡易數碼相框設計

許燕

（陜西國防工業職業技術學院，陜西西安，710300）

0 引言

隨著數碼相機的廣泛使用，傳統相冊已經遠不能滿足用戶存儲大批量照片的需求，在此情況下，數碼相框能夠替代傳統相冊，達到便于攜帶、隨意擺放、批量處理、易于管理的功能，相比較傳統相冊實用性更高。

本文設計了一種低功耗、低成本、實用的簡易數碼相框，它由AMS1117穩壓芯片、MSP430單片機、SD卡和TFT液晶屏等器件構成。它利用FAT32文件系統，通過MSP430單片機控制SD卡內BMP圖片文件進行管理和讀取并控制實現圖片在TFT液晶屏上動態展示[1]。

1 硬件設計

本設計硬件電路以16位單片機MSP430F149為主控制器，外圍模塊主要包括電源電路、時鐘電路、復位電路、SD卡接口電路和TFT液晶顯示電路。硬件系統框圖如圖1所示。

圖1 系統硬件框圖

1.1 電源電路

本設計中采用的MSP430F149單片機、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穩壓芯片將開發板板載5V電源降至3.3V供電源使用，具體電路設計圖如圖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卡是一種基于半導體快閃記憶器的存儲設備，具有體積小、保密性強、可熱插拔等特點，廣泛應用于數碼相機、數碼攝像機、PDA、MP4等便攜電子設備上[2]。SD卡有SPI模式和SD模式兩種通信模式，本設計采用嵌入式控制中常用的SPI模式與單片機進行通信。在SPI模式下的控制，MSP430單片機的SPI接口可直接與SD卡相連接。SD卡工作電壓為3.3V，MSP430系統供電電壓完全兼容，可直接使用。SD卡接口電路設計如圖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，缺點是耗電量較大。本設計采用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單片機控制電路

MSP430系列單片機是美國TI公司研發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和豐富的、功能強大的外圍電路資源，具有超低功耗、高性能、便攜性強等特點。MSP430單片機的電源電壓采用1.8~3.6V低電壓，RAM數據保持方式下耗電僅0.1uA，活動模式耗電250pA／MIPS，IO輸入端口的漏電流最大僅50nA[4]。本設計選用MSP430F149單片機作為主控制器，其最小系統包括3.3V供電電源，外接8MHz晶振提供時鐘信號，以及外部復位電路。其電路設計圖如圖5所示。

圖5 MSP430單片機控制電路

2 軟件設計

本設計利用FAT32文件系統，讀取SD卡內的圖片文件，在TFT液晶上顯示SD卡內的BMP圖片數量，并輪流顯示SD卡內的圖片。

對SD卡控制大致分為I/O口初始化、SD卡初始化、讀數據和寫數據，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進行禁止，以免對SD通信造成影響， 從而造成系統通信不能正常進行。FAT文件系統是微軟在Windows系列操作系統中共使用的一種文件系統的總稱，它包括FAt12、FAT16、FAT32三種類型。FAT32文件系統將是FAT系列文件系統的最高級別，運用FAT32的分區格式可將一個大硬盤定義成一個分區，對磁盤的管理極其方便。

圖6 程序設計流程圖

系統程序設計流程圖如圖6所示。系統上電后首先對MSP430F149進行系統初始化，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，系統開始調用FAT32文件系統計算SD卡的存儲容量并查詢符合條件的BMP圖片的數量，然后在TFT液晶屏上顯示出卡的存儲容量大小和圖片的數量，接來下TFT屏開始間隔3秒時間循環顯示每一張圖片。

3 結語

本文介紹了一種基于MSP430單片機的低功耗簡易數碼相框的硬件電路和軟件程序設計。該簡易數碼相框能夠自動從SD卡讀取BMP圖片文件并在TFT液晶屏上動態展示，具有功耗低，性價比高、易攜帶等特點。但是，本設計仍有不足之處，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.一種建議數碼相框的設計[J].微型機與應用,2011.

[2]楊喜東.基于AVR單片機的建議數碼相框設計[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.2015.

[4]唐繼賢,楊揚.MSP430超低功耗16位單片機開發實例[M].北京航空航天大學出版社,2014.

[5]王波.基于STM單片機的數碼相框顯示系統設計[J].電腦知識.2016.