基于STM32處理器的數(shù)字PDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：數(shù)字PDA系統(tǒng)整體由硬件電路和軟件系統(tǒng)2部分組成，硬件電路由低功耗ARM微控制器STM32ZET6控制的PDA外圍電路組成，軟件系統(tǒng)則由硬件驅(qū)動(dòng)程序、μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)、FATFS文件系統(tǒng)、GUI等部分組成。數(shù)字PDA系統(tǒng)將整個(gè)軟件系統(tǒng)進(jìn)行了整合，提供一種基于頁的機(jī)制方法，即每頁都是一個(gè)線程，利用μC／OS-Ⅱ的信號量、郵箱機(jī)制實(shí)現(xiàn)多線程之間的任務(wù)切換。PDA系統(tǒng)采用頁機(jī)制的設(shè)計(jì)，旨在減少增加應(yīng)用程序時(shí)代碼的修改量和提高整個(gè)PDA軟件系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及提高應(yīng)用程序的開發(fā)速度。
關(guān)鍵詞：STM32；μC／OS-Ⅱ；數(shù)字PDA系統(tǒng)；頁機(jī)制；ARM

0 引言
以Cortex-M3為內(nèi)核的處理器由于其低功耗以及低成本并且是32位處理器，越來越多的研究人員已經(jīng)從51處理器、AVR等處理器開始轉(zhuǎn)移到這個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字PDA系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的是以Cortex-M3的內(nèi)核STM32ZET6控制器，但是由于STM32ZET6內(nèi)部沒有MMU，不能移植WincE，Linux等操作系統(tǒng)，故只能應(yīng)用ucLinux，μC／OS-Ⅱ等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)ucLinux，μC／OS-Ⅱ在微控制器中移植后，應(yīng)用程序就開始了與操作系統(tǒng)、以及硬件驅(qū)動(dòng)之間的交互，一旦要添加新的應(yīng)用程序或者對應(yīng)用程序的更改，代碼的修改量以及整個(gè)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性都會(huì)收到影響。這時(shí)就需要一種新的機(jī)制，能夠在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上快速設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，也正是基于這種思想，數(shù)字PDA系統(tǒng)將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動(dòng)、FATFS進(jìn)行統(tǒng)一的封裝，并給出一種基于頁的機(jī)制，每一頁就是一個(gè)線程，利用μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)間的切換，而應(yīng)用程序只需要按照頁的設(shè)計(jì)規(guī)則，進(jìn)行應(yīng)用程序頁設(shè)計(jì)即可，設(shè)計(jì)最終證明是合理可靠的。

1 數(shù)字PDA系統(tǒng)原理框圖說明
數(shù)字PDA系統(tǒng)的硬件電路部分由微控制器STM32F103ZET6、16 Mb NOR FLASH存儲(chǔ)器、液晶顯示LCD控制電路、USB接口電路、VS1003B MP3解碼芯片電路、2 Gb misroSD卡接口電路、以及2．5～5 V電源電路組成。它的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 數(shù)字PDA系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 微處理器MCU
微處理器MCU采用STM32F103ZET6 ARM芯片，其特點(diǎn)是低功耗、價(jià)格低、具有豐富的外設(shè)資源如FSMC控制器、USB、多路SPI和USART，并且有MDK編程手冊，易于上手。
2．2 NOR FLASH存儲(chǔ)器
NOR FLASH采用M29W128芯片，NOR FLASH的作用是存儲(chǔ)頁面資源、GUI資源、以及各種字庫資源。數(shù)字PDA系統(tǒng)硬件電路使用微控制器的FSMC控制器對M29W128 NOR FLASH進(jìn)行讀寫操作，主要是為了提高對M29W128讀寫速度。M29W128NOR FLASH中的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也可以通過從microSD卡中讀取并進(jìn)行存儲(chǔ)。
2．3 TFT液晶顯示電路
數(shù)字PDA系統(tǒng)硬件電路使用以HX8312為主控芯片的液晶控制電路和主控制器連接。主控制器和液晶控制電路之間的數(shù)據(jù)通信也使用主控制器的FSMC接口，目的是進(jìn)行快速傳輸數(shù)據(jù)，避免液晶顯示刷屏現(xiàn)象的產(chǎn)生。
2．4 VS1003音頻解碼電路
VS1003是音頻解碼芯片，它支持Mpeg1和Mpeg2，WMA，MIDI，MP3解碼，同時(shí)支持IMA ADPCM(單聲道)、麥克風(fēng)和線入等編碼，VS1003具有一個(gè)高性能低功耗的DSP處理器核VS_DSP，0．5 KB數(shù)據(jù)RAM。數(shù)字PDA系統(tǒng)使用VS1003音頻解碼芯片，實(shí)現(xiàn)PDA的音樂MP3的播放功能。
2．5 USB接口電路和microSD卡接口電路
STM32微控制器具有1個(gè)USB接口，該USB接口主要實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)PDA在和PC機(jī)連接時(shí)的USB通信，當(dāng)然也能為數(shù)字系統(tǒng)PDA系統(tǒng)供電。micro SD實(shí)現(xiàn)了數(shù)字PDA系統(tǒng)的大容量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。
2．6 PDA內(nèi)部USB轉(zhuǎn)串口電路
PL2303遵循USB協(xié)議，并且支持到RS 232的轉(zhuǎn)換。PDA數(shù)字系統(tǒng)通過PL2303電路實(shí)現(xiàn)主控制器的串口和PC之間的串口通信，這個(gè)電路主要用于系統(tǒng)調(diào)試。
2．7 電源電路
電源電路包括鋰電、5 V外接電源濾波電路、5 V轉(zhuǎn)3．3 V、3．3 V轉(zhuǎn)2．8 V、3．3 V轉(zhuǎn)2．5 V五個(gè)電路，它們主要負(fù)責(zé)分別給主控制器、解碼芯片、SD、NORFLASH提供電源。