基于RT-Thread和STM32的數(shù)碼相框的設(shè)計(jì)方案

　　3.4 LCD觸摸驅(qū)動(dòng)電路

　　本系統(tǒng)的觸摸控制器選用TSC2046,TSC2046是四線電阻式觸摸屏控制器，其核心是一個(gè)具有采樣和保持功能的12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。本系統(tǒng)通過STM32的SPI接口驅(qū)動(dòng)TSC2046控制器，典型的驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。

4.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的軟件主要由系統(tǒng)各模塊初始化、μC/GUI建立人機(jī)交互界面、文件系統(tǒng)讀取圖片及字庫文件、圖片解碼算法的實(shí)現(xiàn)、觸摸瀏覽功能及幻燈片播放功能等功能模塊組成。

　　4.1 μC/GUI建立人機(jī)交互界面本系統(tǒng)利用μC/GUI builder建立μC/GUI人機(jī)交互界面，在μC/GUI builder中建立窗體、文本框、控件等、將編譯后產(chǎn)生的C文件添加到工程目錄中。μC/GUI builder的應(yīng)用，縮短了界面開發(fā)周期，修改靈活方便，后期修改界面時(shí)，只需要在μC/GUI builder修改相關(guān)組件，編譯運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)程序的修改。

　　4.2 μC/GUI顯示漢字

　　μC/GUI中通過查找字模的方式來實(shí)現(xiàn)字體的顯示。字體庫中的每一個(gè)字母都有其對(duì)應(yīng)的字模，字模由結(jié)構(gòu)體GUI_FONT和GUI_FONT_PROP統(tǒng)一管理。但是μC/GUI中本身只支持英文，沒有提供中文的字庫源碼文件。本系統(tǒng)在修改μC/GUI字庫顯示驅(qū)動(dòng)函數(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了漢字的顯示，以顯示12*12點(diǎn)陣漢字為例，具體的修改步驟如下：

　　第一步：在GUI.H中聲明全局結(jié)構(gòu)體對(duì)象GUI_Font12_HZ;

　　第二步：定義存放字模數(shù)據(jù)的數(shù)組；

　　第三步：定義用于說明每個(gè)字母的字模數(shù)據(jù)在程序段存儲(chǔ)方式的結(jié)構(gòu)體；

　　第四步：根據(jù)漢字內(nèi)碼高位定義多個(gè)結(jié)構(gòu)體，用于存放字庫字模編碼和字模數(shù)據(jù)存放地址的映像；

　　第五步：將創(chuàng)建的漢字庫文件HZK12.C添加至μC/GUI工程，在主函數(shù)中調(diào)用顯示函數(shù)。

　　通過以上步驟實(shí)現(xiàn)了中文漢字在μC/GUI界面的顯示，經(jīng)測(cè)試，漢字顯示流暢穩(wěn)定。

　　4.3 圖片解碼算法

　　JPEG圖片解碼顯示包括解析JPEG頭文件信息、基于連續(xù)DCT編碼的JPEG解碼算法處理、轉(zhuǎn)換圖像格式、液晶顯示等部分，總體流程圖如圖7所示。

　　4.3.1 解析JPEG頭文件信息

　　對(duì)JPEG解碼的過程進(jìn)行初始化，獲取JPEG頭文件中的相關(guān)信息，本系統(tǒng)的方法是設(shè)計(jì)一系列的結(jié)構(gòu)體對(duì)應(yīng)頭文件中的各個(gè)信息標(biāo)記，并存儲(chǔ)標(biāo)記內(nèi)表示的信息，如色彩信息、采樣比、圖片尺寸、量化表、Huffman解碼表等重要信息。

　　4.3.2 基于連續(xù)DCT編碼的JPEG解碼算法

　　基于連續(xù)DCT編碼的JPEG解碼算法包括熵解碼、反量化和反向離散余弦變換（IDCT）共三個(gè)步驟。JPEG基本系統(tǒng)的解碼器結(jié)構(gòu)圖如圖8所示。

　?。?）熵解碼。熵解碼的輸入信號(hào)是被壓縮編碼的比特流，輸出是被解碼得到的DCT變換系數(shù)的量化值。通過查找Huffman解碼表將壓縮圖像數(shù)據(jù)還原成交流AC系數(shù)和直流DC系數(shù)組成的量化數(shù)據(jù)塊。

　　熵解碼對(duì)讀入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行DC直流系數(shù)和AC交流系數(shù)的Huffman解碼。JPEG算法提供標(biāo)準(zhǔn)的Huffman碼表，針對(duì)每幅圖像都有各自不同的特點(diǎn)，系統(tǒng)熵解碼采用自適應(yīng)的Huffman碼表。采用自適應(yīng)的Huffman碼表，首先統(tǒng)計(jì)輸入圖像數(shù)據(jù)的特性，生成碼樹，再反推得到各級(jí)Huffman碼表。

　　在JPEG頭文件信息的標(biāo)記中，定義了一張表用來記錄Huffman樹其代碼長度限制在16bit以內(nèi)。JPEG頭文件信息一般包含4個(gè)Huffman碼：用于解碼直流DC系數(shù)的Huffman碼表，其中包括一個(gè)亮度表和一個(gè)色度表；用于解碼交流AC系數(shù)的Huffman碼表，其中包括一個(gè)亮度表和一個(gè)色度表。根據(jù)Huffman碼表在文件中的保存形式，設(shè)計(jì)Huffman解碼一個(gè)碼字的程序，程序流程圖如圖9所示。

　　解碼時(shí)，輸入圖像壓縮后的數(shù)據(jù)流，從數(shù)據(jù)流中讀取比特?cái)?shù)據(jù)組成的碼字，在Huffman樹中搜索碼字的位置，根據(jù)碼字的位置確定解碼的值，解碼輸出結(jié)果是一個(gè)8位值。在Huffman解碼過程中，如果產(chǎn)生了一個(gè)0xFF,就用0xFF0x00代替，把0xFF0x00當(dāng)做0xFF進(jìn)行處理。

　?。?）反量化。反量化的輸入信號(hào)是熵解碼后的數(shù)據(jù)，通過查量化表進(jìn)行計(jì)算，將在壓縮過程中經(jīng)過DCT變換后的頻率系數(shù)還原出來，反量化成DCT系數(shù)。

　　JPEG文件中包括亮度量化表和色度量化表兩張量化表，將Huffman解碼得到的系數(shù)矩陣與相應(yīng)的量化矩陣相乘，即得到反量化結(jié)果。

　　由于數(shù)據(jù)是按8×8矩陣的“Z”字形編排，所以要對(duì)反量化運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行反Zig-Zag變換。

　?。?）反向離散余弦變換（IDCT）。反向離散余弦變換把頻率域DCT分量系數(shù)反轉(zhuǎn)成顏色空間域表示的圖像數(shù)據(jù)。對(duì)反量化后得到的DCT變換系數(shù)經(jīng)過反向離散余弦變換IDCT得到圖像的像素。反離散余弦轉(zhuǎn)換的輸入是頻率域的一個(gè)8×8分量系數(shù)塊，輸出則得到空間域的一個(gè)8×8像素塊。