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

　　在程序運(yùn)行過程中，IDCT運(yùn)算量較大，有大量浮點(diǎn)乘法和加法運(yùn)算，程序執(zhí)行速度較慢，這對圖片能否流暢的顯示有很大影響。基于此本統(tǒng)軟件對IDCT算法了優(yōu)化，采用一種快速IDCT算法[5],把二維IDCT分解成行和列兩個(gè)一維IDCT,再將IDCT算法通過數(shù)學(xué)變換轉(zhuǎn)化為離散傅里葉逆變換（IDFT），利用矩陣變換簡化計(jì)算。在開始進(jìn)行二維IDCT轉(zhuǎn)換時(shí)，先對輸入的反量化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行8次一維的行變換，并將存儲運(yùn)行結(jié)果，再對運(yùn)行的結(jié)果進(jìn)行8次一維的列變換，經(jīng)過兩次變換，得到的就是二維IDCT運(yùn)算變換的結(jié)果。程序流程圖如圖10所示。

　　4.3.3 色彩模式轉(zhuǎn)換

　　由于液晶支持的是RGB格式的圖像數(shù)據(jù)，需要把執(zhí)行完解碼過程得到的YCrCb格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB模式，將256級的YCrCb色彩模型轉(zhuǎn)換成RGB色彩模型的計(jì)算公式如式（1）。

　　因?yàn)镽、G、B的取值范圍為[0,255],需要對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行閾值保護(hù)，對超過255的數(shù)值，限定在255,小于0的數(shù)值，限定在0.經(jīng)過運(yùn)算最終可以得到RGB模式的圖像數(shù)據(jù)，完成解碼過程。

　　4.4 圖片瀏覽模式

　　本系統(tǒng)的圖片瀏覽模式有觸摸手動瀏覽和定時(shí)自動瀏覽兩種模式可供選擇。在觸摸手動瀏覽模式下，有“下一張”,“上一張”,“退出”控件。通過操作觸摸屏上下翻頁的控件，實(shí)現(xiàn)瀏覽圖片的功能。在瀏覽完最后一張時(shí)，系統(tǒng)會自動跳轉(zhuǎn)到第一張。在定時(shí)自動瀏覽模式下，界面僅有退出控件，每隔3秒，自動進(jìn)行下一張圖片的瀏覽，并循環(huán)顯示。

　　5.系統(tǒng)調(diào)試

　　5.1 硬件調(diào)試

　　通過硬件電路設(shè)計(jì)，檢查元器件之間的電氣連接，下載基本調(diào)試程序，檢測系統(tǒng)板運(yùn)行狀況，在對USB枚舉測試時(shí)，通過USB數(shù)據(jù)線連接至電腦，可以對flash存儲設(shè)備進(jìn)行讀寫操作。

　　5.2 軟件調(diào)試

　　5.2.1 LIB庫的編譯

　　本系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境是MDK,在程序基本模塊的底層驅(qū)動編寫完善以后，將STM32的底層外設(shè)驅(qū)動庫和μC/GUI庫函數(shù)編譯封裝成LIB庫，在后期程序開發(fā)時(shí)，大大提高了程序的編譯效率，縮短了軟件開發(fā)周期。

　　5.2.2 Finsh Shell調(diào)試組件本系統(tǒng)采用RT-Thread嵌入式操作系統(tǒng)，通過其自帶的用戶命令行組件Finsh Shell查看系統(tǒng)運(yùn)行狀況。通過超級終端輸入相應(yīng)的命令來使用Finsh Shell.Finsh Shell在RT-Thread中被設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的線程，通過串口設(shè)備輸入相應(yīng)的命令，系統(tǒng)對用戶命令進(jìn)行解析執(zhí)行，可用來獲取系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)信息，對任意寄存器和內(nèi)存地址進(jìn)行讀寫操作，還能夠直接在shell中調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)，訪問系統(tǒng)變量。FinshShell組件的使用，在很大程度上提高了調(diào)試程序的效率。

　　5.2.3 圖片解碼調(diào)試

　　由于圖片解碼算法占用內(nèi)存較大，考慮到圖片解碼算法在STM32中可能會因?yàn)閮?nèi)存分配不足而無法正常運(yùn)行，在驗(yàn)證圖片解碼函數(shù)的正確性時(shí)，先在PC機(jī)的VC模擬器上運(yùn)行，用以給圖片解碼算法提供一個(gè)理想的運(yùn)行平臺。在模擬器中，用數(shù)組存儲圖片二進(jìn)制源碼，用解碼算法對圖片的數(shù)組數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，驗(yàn)證解碼算法的正確性。在模擬器運(yùn)行正確后，再將圖片解碼算法移植到本系統(tǒng)上運(yùn)行，實(shí)踐證明，STM32的內(nèi)存足以支持圖片解碼算法正常執(zhí)行。實(shí)驗(yàn)在VC模擬器中運(yùn)行的效果圖如圖11所示。

　　6.結(jié)論

　　本文介紹了基于RT-Thread和STM32的數(shù)碼相框的設(shè)計(jì)方案，通過設(shè)計(jì)相關(guān)硬件電路和軟件算法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)碼相框對JPEG格式圖片文件的瀏覽功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基于連續(xù)IDCT變換的JPEG解碼算法能夠正確穩(wěn)定完成JPEG格式圖像的解碼，解碼速度較快，恢復(fù)圖像的質(zhì)量良好。實(shí)際測試表明，本方案具有很強(qiáng)的實(shí)用性。