基于STM32的汉字显示系统(DOC)

摘要随着社会经济的迅速发展，如今汉字显示系统应用于各个领域中。

LCD显示屏的技术和产业都取得了长足的发展，作为重要的现代信息发布媒体之一，LCD显示屏在证券交易、金融、交通、体育、广告等领域被广泛的应用。

基于STM32的LCD显示可以更好的满足各种需求，也更便于操作和实现。

汉字显示系统主要由STM32芯片作为LCD彩色显示屏的主要核心控制器，并且通过字库制作软件制作相应的字库经过SD卡将自己所制作的字库中的汉字在屏幕中依次显示出来，同时可以通过按键控制，来控制现实的汉字的暂停，继续，更新字库。

本系统是利用STM32开发板配合SD卡实现将已存入字库中的汉字完整的显示在LCD彩色显示屏上。

关键词：STM32开发板；LCD彩色显示屏；开关目录1 引言 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。

2 总体设计 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

2.1 汉字显示设计分析 (2)2.2 汉字显示的基本原理 (2)2.3 系统的结构框图 (3)3 详细设计 ............................................................................................... 错误!未定义书签。

3.1 硬件设计 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

3.1.1 芯片介绍 ........................................................................... 错误!未定义书签。

3.1.2 功能简介 ........................................................................... 错误!未定义书签。

3.2 软件设计 (8)3.2.1 录字软件 (8)3.2.2 主函数部分 (9)3.2.3 硬件部分程序 (12)3.2.4 字库相关程序 (14)3.2.5 FAT系统 (18)3.2.6 程序流程图 (19)4 实验结果及分析 (20)4.1 硬件实验结果 (20)4.2 结果分析 (20)5 结论 (21)参考文献 (22)1引言随着嵌入式技术的迅猛发展，人机交互界面也越来越显示出它的重要性。

实际的LCD应用中要显示的汉字一般很有限，并不需要完整的汉字库，再加上完整字库在程序中要占用大量空间，因而非完整汉字库的研究就有了其自身的现实必要性。

本次课程设计主要以TFTLCD的LCD显示模块，完整的实现了汉字库的建立与显示。

TFT-LCD即薄膜晶体管液晶显示器。

其英文全称为：Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display。

TFT-LCD与无源TN-LCD、STN-LCD的简单矩阵不同，它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），可有效地克服非选通时的串扰，使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关，因此大大提高了图像质量。

目前，显示技术和显示工业的发展迅速。

显示技术是传递视觉的信息技术。

液晶显示器件LCD是当今最有发展前途的一种平板显示器件，它具有很多独到的优异特性。

它具有显示信息多、易于多彩化、体积小、重量轻、功耗低、寿命长、价格低、无辐射、无污染、接口控制方便等优点。

2 总体设计2.1 汉字显示设计分析首先，要通过字库制作软件建立一个小的自己设计的汉字字库；其次需要将创建好的字库文件复制到SD卡中并将其插入到STM32的开发板上；最后就是编写程序，下载程序反复调试得出想要的结果。

具体要实现的目标如下:1.更新字库，即文档可进行变换；2. 初始状态显示本次课设的基本信息；3.可以将输出的文字进行字体、颜色、大小的变换；4. 可对显示过的汉字进行计数；5. 显示显每个汉字所对应的内存字节；6. 在运行过程中可实现暂停、继续、变速等功能。

7. 每显示一个汉字后，LED0 小灯会闪烁提示一下。

2.2 汉字显示的基本原理汉字在液晶上的显示其实就是一些点的显示与不显示，这就相当于我们的笔一样，有笔经过的地方就画出来，没经过的地方就不画，所以只要知道了一个汉字点阵的生成方法，那么我们在程序里面就可以把这个点阵数据解析成一个汉字。

首先需要用字库制作软件制作一个GBK字库，将制作好的字库放在SD卡里面，然后通过SD卡，将字库文件复制到W25X16里，这样，W25X16就相当于一款汉字字库芯片了，从而使STM32芯片读取其中的数据显示到LCD显示屏上。

2.3 系统的结构框图按键控制图2.1 系统结构框图3 详细设计3.1 硬件设计3.1.1 芯片介绍STM32开发板主要采用STM32F103RBT6作为MCU，STM32F103的型号众多，我们选择这款的原因是看重其性价比，作为一款低端开发板，选择STM32F103RBT6是最佳的选择。

128K FLASH、20K SRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用IO脚…，这样的配置无论放到哪里都是很不错的了，更重要的是其价格，不到13元的批量价，足以秒杀很多其他芯片了，所以我们选择了它作为我们的主芯片。

3.1.2 功能简介开机的时候先检测 W25X16中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。

如果没有，则检测 SD卡和文件系统，并查找 SYSTEM 文件夹下的FONT 文件夹，在该文件夹内查找UNI2GBK.SYS和GBK16.FON。

在检测到这些文件之后，就开始更新字库，更新完毕才开始显示汉字。

每显示一个汉字LED0 小灯会闪烁一下。

WK_UP按键调整显示汉字的速度；key1控制继续和暂停；key0更新SD卡。

所要用到的硬件资源如下：1）STM32F103RBT6。

2）外部LED0。

3）TFTLCD 液晶模块。

4）按键WK_UP、key1、key0。

5）W25X16。

6) SD卡。

1、 STM32的简单介绍图3.1 STM32原理图选择STM32F103RBT6 作为MCU，原因是其性价比高，128K FLASH、20K SRAM、2 个SPI、3 个串口、1 个USB、1 个CAN、2 个12 位的ADC、RTC、51 个可用IO 脚…，所以我们选择了它作为我们的主芯片。

2、外部LED0图3.2 外部LED0原理图其中PWR 是系统电源指示灯，为蓝色。

LED0 和LED1 分别接在PA8 和PD2 上，PA8 还可以通过TIM1 的通道1 的PWM 输出来控制DS0 的亮度。

3、 TFTLCD 液晶模块图3.3 TFTLCD 液晶显示原理图TFT_LCD 是一个通用的液晶模块接口。

OLED 是一个给OLED 显示模块供电的接口，它和TFT_LCD 拼接在一起。

当使用2.4’/2.8’的LCD 时，我们接到TFT_LCD 上就可以了，而当我们使用ALIENTEK的OLED 模块时，则接OLED 排阵做电源，同时会连接到TFT_LCD 上的部分管脚，从而实现OLED 与MCU 的连接。

4、按键图3.4 按键输入原理图KEY0 和KEY1 用作普通按键输入，分别连接在PA13 和PA15 上，他们都连接在了JTAG相关的引脚上（KEY0 还连接在SWDIO 上），KEY0 和KEY1 还和PS/2 的DAT 和CLK 线共用，他们都通过JTAG 的上拉电阻来提供上拉。

WK_UP 按键连接到PA0(STM32 的WKUP 引脚)，它除了可以用作普通输入按键外，还可以用作STM32 的唤醒输入。

这个按键是高电平触发的。

5、 W25X16图3.5 25X16原理图这是ALIENTEK MiniSTM32 开发板板载的一颗 FLASH芯片，型号为W25X16。

这颗芯片的容量为16M bit，也就是 2M字节，容量和AT45DB161 一样。

适合存储不常修改的数据，比如字库等。

6、 SD 卡图3.6 SD卡部分原理图插入SD 卡可以外扩大容量存储设备，可以用来记录数据。

SD 卡我们使用的是SPI 模式通信，SD 卡的SPI 接口连接到STM32 的SPI1 上，SD_CS 接在PA3 上。

3.2 软件设计汉字显示系统需要有STM32开发板配合SD卡使用，因此其程序需要分为以下几个文件夹，用来读取SD卡上的字库和UNICODE到GBK的转换码表的FAT系统文件，硬件组成文件HARDWARE系统文，汉字字库存储，及读取相应的文件TEXT文件，以及存放主程序文件USER文件件，和STM32的系统文件。

3.2.1 录字软件双击如图所示的软件，进入主界面，如图3.7。

选择中文—>小字库—>开始输入文本—>创建—>确定，如图3.8。

完成后，将生成的文件拷入SD卡中。

图3.7 点阵字库生成器图3.8 创建字库3.2.2 主函数部分int main(void){u32 fontcnt; u8 i,j; u16 fx,fy;u8 fontx[2]; u8 key; u16 t,ts;Stm32_Clock_Init(9); delay_init(72);uart_init(72,9600); LCD_Init();KEY_Init(); LED_Init();SPI_Flash_Init();if(Font_Init()){ UPD:POINT_COLOR=BLACK;LCD_Clear(WHITE);LCD_ShowString(60,50," STM32 ");LCD_ShowString(60,70,"Font Updating...");SD_Initialize();while(FAT_Init()){ LCD_ShowString(60,90,"FAT SYS ERROR");i= SD_Initialize();if(i){ LCD_ShowString(60,110,"SD_CARD ERROR"); }delay_ms(500);LCD_Fill(60,90,240,126,WHITE);delay_ms(500); LED0=!LED0; LED1=!LED1; } while(Update_Font()!=0){ LCD_ShowString(60,110,"SYSTEM FILE LOST");delay_ms(500);LCD_ShowString(60,130,"Please Check....");delay_ms(500);LED0=!LED0; LED1=!LED1; };LCD_Clear(WHITE); }RESET:LCD_Clear(WHITE); POINT_COLOR=RED;Show_Str(5,5,"电子系统设计",16,0);Show_Str(140,5,"汉字显示系统",16,0);POINT_COLOR=BLUE;Show_Str(10,40,"内码：高字节",16,0);Show_Str(130,40,"低字节",16,0);Show_Str(10,60,"对应汉字",16,0);Show_Str(130,60,"计数器",16,0);Show_Str(60,270," 张政马舒阳刘佳萍",16,0);Show_Str(90,290," 2015年7月9日",16,0);POINT_COLOR=BLACK;fx=15; fy=80; ts=600;while(1){ fontcnt=0;for(i=0x81;i<0xp;i++){ fontx[0]=i; LCD_ShowNum(100,40,i,3,16);for(j=0x40;j<0xfe;j++){ if(j==0x7f)continue;fontcnt++;LCD_ShowNum(210,40,j,3,16);LCD_ShowNum(190,60,fontcnt,5,16);fontx[1]=j; fx+=15;if(fx>=220){ fx=5;fy+=20; }if(fy>130){ POINT_COLOR=RED;while(1){ key=KEY_Scan();if(key==1)goto UPD;if(key==2)goto RESET;LCD_ShowString(60,190,"Show Over");delay_ms(500);LCD_ShowString(60,210,"Please Check....");delay_ms(500);LCD_Fill(60,210,220,230,WHITE); } } Show_Font(100,60,fontx,16,0);Show_Font(fx,fy,fontx,16,0); t=ts;while(t--){ delay_ms(1);key=KEY_Scan();if(key==1)goto UPD;else if(key==2){ while(1){ key=KEY_Scan();if(key==1)goto UPD;if(key==2) break; }break; }else if(key==3){ if(ts==600) ts=200;else ts=600; } }LED0=!LED0; } } } }3.2.3 硬件部分程序void KEY_Init(void) // 键盘相应程序{RCC->APB2ENR|=1<<2;GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=0X00000008;GPIOA->CRH&=0X0F0FFFFF;GPIOA->CRH|=0X80800000;GPIOA->ODR|=1<<13;GPIOA->ODR|=1<<15; }u8 KEY_Scan(void){ static u8 key_up=1; JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE);if(key_up&&(KEY0==0||KEY1==0||KEY2==1)){ delay_ms(10); key_up=0;if(KEY0==0){ JTAG_Set(SWD_ENABLE);return 1; }else if(KEY1==0){JTAG_Set(SWD_ENABLE); return 2;}else if(KEY2==1){JTAG_Set(SWD_ENABLE); return 3;}} else if (KEY0==1&&KEY1==1&&KEY2==0) key_up=1;JTAG_Set(SWD_ENABLE); return 0;}void LED_Init(void) // led相应程序{ RCC->APB2ENR|=1<<2;RCC->APB2ENR|=1<<5;GPIOA->CRH&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRH|=0X00000003;GPIOA->ODR|=1<<8;GPIOD->CRL&=0XFFFFF0FF;GPIOD->CRL|=0X00000300; G PIOD->ODR|=1<<2; }void SPIx_Init(void) //SD卡驱动程序{ RCC->APB2ENR|=1<<2;RCC->APB2ENR|=1<<12;GPIOA->CRL&=0X000FFFFF;GPIOA->CRL|=0XBBB00000;GPIOA->ODR|=0X7<<5;SPI1->CR1|=0<<10; SPI1->CR1|=1<<9;SPI1->CR1|=1<<8; SPI1->CR1|=1<<2;SPI1->CR1|=0<<11; SPI1->CR1|=1<<1;SPI1->CR1|=1<<0; SPI1->CR1|=7<<3;SPI1->CR1|=0<<7; SPI1->CR1|=1<<6;SPIx_ReadWriteByte(0xff); }void SPIx_SetSpeed(u8 SpeedSet){ SPI1->CR1&=0XFFC7;switch(SpeedSet){ case SPI_SPEED_2: SPI1->CR1|=0<<3; break;case SPI_SPEED_4: SPI1->CR1|=1<<3; break;case SPI_SPEED_8: SPI1->CR1|=2<<3; break;case SPI_SPEED_16: SPI1->CR1|=3<<3; break;case SPI_SPEED_256: SPI1->CR1|=7<<3; break; }SPI1->CR1|=1<<6; }u8 SPIx_ReadWriteByte(u8 TxData){ u8 retry=0;while((SPI1->SR&1<<1)==0){ retry++; if(retry>200)return 0;}SPI1->DR=TxData; retry=0;while((SPI1->SR&1<<0)==0){ retry++; if(retry>200)return 0; }return SPI1->DR; }3.2.4 字库相关程序u32 FONT16ADDR ; u32 FONT12ADDR ;u32 UNI2GBKADDR;#ifdef EN_UPDATE_FONTu8 temp[512]; u8 Update_Font(void){ u32 fcluster=0; u32 i; u32 tempsys[2];float prog; u8 t; FileInfoStruct FileTemp;if(FAT32_Enable) fcluster=FirstDirClust;else fcluster=0;FileTemp=F_Search (fcluster, (unsigned char *) folder[0], T_FILE);if(FileTemp.F_StartCluster==0) return 1;{ FileTemp=F_Search(FileTemp.F_StartCluster, (unsigned char*)folder[1], T_FILE);if(FileTemp.F_StartCluster==0) return 2;fcluster=FileTemp.F_StartCluster;FileTemp=F_Search (fcluster, (unsigned char *) sysfile[2], T_SYS);if(FileTemp.F_StartCluster==0) return 3;LCD_ShowString (20,90,"Write UNI2GBK to FLASH...");LCD_ShowString (108,110,"%");F_Open(&FileTemp);i=0;while (F_Read (&FileTemp,temp) ){ if (i<FileTemp.F_Size){ SPI_Flash_Write (temp,i+100000,512) ; i+=512；}prog=(float)i/FileTemp.F_Size; prog*=100;if(t!=prog){ t=prog; if(t>100) t=100;LCD_ShowNum(84,110,t,3,16); } }UNI2GBKADDR = 100000;tempsys[0] = UNI2GBKADDR;tempsys[1] = FileTemp.F_Size;SPI_Flash_Write((u8*)tempsys,0,8);delay_ms(1000);FONT16ADDR = FileTemp.F_Size+UNI2GBKADDR;FileTemp = F_Search(fcluster, (unsigned char*)sysfile[0] , T_FON); if (FileTemp.F_StartCluste r== 0) return 4;LCD_ShowString (20,90,"Write FONT16 to FLASH... ");F_Open(&FileTemp); i=0;while(F_Read(&FileTemp,temp)){ if(i<FileTemp.F_Size){ SPI_Flash_Write(temp,i+FONT16ADDR,512); i+=512; } prog = (float)i/FileTemp.F_Size;prog* = 100; if(t!=prog){ t=prog；if(t>100)t=100;LCD_ShowNum(84,110,t,3,16); } }tempsys[0]=FONT16ADDR;tempsys[1]=FileTemp.F_Size;SPI_Flash_Write((u8*)tempsys,8,8);delay_ms(1000);FONT12ADDR = FileTemp.F_Size+FONT16ADDR; }t=0XAA; SPI_Flash_Write(&t,24,1);LCD_ShowString (20, 90," Font Update Successed ") ;return 0;} #endifu8 Font_Init(void){ u32 tempsys[2]; u8 fontok=0 ;SPI_Flash_Read(&fontok,24,1) ;if(fontok!=0XAA) return 1;SPI_Flash_Read((u8*)tempsys,0,8) ;UNI2GBKADDR=tempsys[0];SPI_Flash_Read((u8*)tempsys,8,8) ;FONT16ADDR=tempsys[0];SPI_Flash_Read((u8*)tempsys,16,8) ;FONT12ADDR=tempsys[0];return 0; }//获取字库资源信息void Get_HzMat(unsigned char *code,unsigned char *mat,u8 size){ unsigned char qh,ql; unsigned char i;unsigned long foffset; qh=*code;ql=*(++code);if(qh<0x81||ql<0x40||ql==0xff||qh==0xff){ for(i=0;i<(size*2);i++)*mat++=0x00;return; }if(ql<0x7f)ql-=0x40; else ql-=0x41；qh-=0x81;foffset=((unsigned long)190*qh+ql)*(size*2);if(size==16)SPI_Flash_Read(mat,foffset+FONT16ADDR,32);else SPI_Flash_Read(mat,foffset+FONT12ADDR,24); }void Show_Font(u16 x,u16 y,u8 *font,u8 size,u8 mode){ u8 temp,t,t1; u16 y0=y; u8 dzk[32]; u16 tempcolor;Get_HzMat(font,dzk,size); if(mode==0){ for(t=0;t<size*2;t++){ temp=dzk[t]; for(t1=0;t1<8;t1++){ if(temp&0x80) LCD_DrawPoint(x,y);else { tempcolor=POINT_COLOR;POINT_COLOR=BACK_COLOR;LCD_DrawPoint(x,y);POINT_COLOR=tempcolor; }temp<<=1; y++;if((y-y0)==size) {y=y0;x++;break；} } } }else { for (t=0; t<size*2; t++){ temp=dzk[t]; for(t1=0;t1<8;t1++){ if(temp&0x80) LCD_DrawPoint(x,y);temp<<=1; y++;if((y-y0)==size){ y=y0;x++;break; } } } } }void Show_Str(u16 x,u16 y,u8*str,u8 size,u8 mode){ u8 bHz=0; while(*str!=0){ if(!bHz) { if(*str>0x80)bHz=1;else { if(x>(LCD_W-size/2){ y+=size; x=0 ; }if (y>(LCD_H-size) break;if (*str==13) { y+=size;x=0;str++; }else LCD_ShowChar(x,y,*str,size,mode);str++; x+=size/2; } }else { bHz=0; if(x>(LCD_W-size)){ y+=size;x=0; }if(y>(LCD_H-size))break;Show_Font(x,y,str,size,mode); str+=2; x+=size; } } } u16 my_strlen(u8*str){ u16 len=0; while(*str!='\0'){ str++; len++; } return len; }void my_stradd( u8*str1, u8*str2 ){ while(*str1!='\0')str1++; while(*str2!='\0'){ *str1=*str2;str2++;str1++;}*str1='\0'; }void Show_Str_Mid(u16 x,u16 y,u8*str,u8 size,u8 len){ u16 strlenth=0; strlenth=my_strlen(str);strlenth*=size/2;if(strlenth>len)Show_Str(x,y,str,size,1);else {strlenth=(len-strlenth)/2;Show_Str(strlenth+x,y,str,size,1); } }3.2.5 FAT系统//用来读取SD卡上的字库FAT系统相关程序：DWORD FirstDirClust;DWORD FirstDataSector;WORD BytesPerSector;DWORD FATsectors;WORD SectorsPerClust;DWORD FirstFATSector;DWORD FirstDirSector; fat32DWORD RootDirSectors;DWORD RootDirCount;BYTE FAT32_Enable;DWORD Cur_Dir_Cluster;FAT_TABLE FAT_TAB;FileInfoStruct F_Info[3];u8 fat_buffer[512];u8 LongNameBuffer [MAX_LONG_NAME_SIZE];BOOL LongNameFlag = 0;const unsigned char *filetype[23]={ "MP1","MP2","MP3","MP4","M4A","3GP","3G2","OGG","ACC","WMA","WA V","MID", "FLA","LRC","TXT","C ","H "," ","FON","SYS","BMP","JPG","JPE" };3.2.6 程序流程图图3.9 程序流程图4 实验结果及分析4.1 硬件实验结果图4.1 实验结果4.2 结果分析开机的时候先检测 W25X16中是否已经存在字库，如果存在，则按次序显示汉字。