一、项目介绍
项目是基于STM32设计的数码相册，能够通过LCD显示屏解码显示主流的图片，支持bmp、jpg、gif等格式。用户可以通过按键或者触摸屏来切换图片，同时还可以旋转显示，并能够自适应居中显示，小尺寸图片居中显示，大尺寸图片自动缩小显示(超出屏幕范围)。图片从SD卡中获取。
二、设计思路
2.1 硬件设计
本项目所需的主要硬件：
- STM32F103ZET6
- LCD屏幕
- SD卡模块
- 按键和触摸屏
2.2 软件设计
（1）解码图片
在STM32芯片中，解码图片需要将读取到的数据存入图形缓冲区中，以便进行图画显示。常用的解码算法有JPEG解码和BMP解码。
（2）图片显示
为了更好的实现图片旋转和缩放功能，在显示图片时需对其进行矩阵运算。通过左右翻转和上下翻转，可实现图片的旋转功能。通过计算图片与显示屏幕之间的比例关系并进行缩放，实现自适应居中和图片的缩放功能。
（3）SD卡
SD卡模块可通过SPI接口与STM32芯片进行通信，读取SD卡中的图片数据，实现对图片的加载和显示。
（4）按键和触摸屏
在使用过程中，用户可以通过按键和触摸屏对图片进行切换、旋转和缩放等操作。通过设置中断处理函数，响应用户的操作并及时更新显示屏幕上的图片。
2.3 图片播放流程图
2.4 显示效果
三、代码设计
3.1 主函数
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include < string.h >
#include < stdio.h >
#include "sd.h" //SD卡
#include "ff.h" //文件系统
#include "bmp.h" //文件系统
#include "iic.h"
#include "at24c02.h"
#include "xpt2046.h"
#include "lcd.h"
FATFS fs; // 用户定义的文件系统结构体
int main()
{
DIR dir_dp;
FILINFO file_info;
u32 sd_size; //存放SD卡返回的容量
BeepInit(); //蜂鸣器初始化
LedInit(); //LED灯初始化
UsartInit(USART1,72,115200);
KeyInit(); //按键初始化
IICInit();
LcdInit();
TOUCH_Init();
//TOUCH_ADJUST(); //触摸屏校准
printf("串口工作正常!\\r\\n");
if(SDCardDeviceInit())
{
printf("SD卡初始化失败!\\r\\n");
}
sd_size=GetSDCardSectorCount(); //检测SD卡大小，返回值右移11位得到以M为单位的容量
printf("SD卡Sizeof:%d\\r\\n",sd_size >>11);
f_mount(&fs,"0:",1); // 注册文件系统工作区，驱动器号 0，初始化后其他函数可使用里面的参数
LcdClear(0xFFFF);
//f_mkdir("0:/目录创建测试!"); //测试OK
//f_unlink("0:/123"); //删除目录，注意只能删除空目录
//f_unlink("0:/1.bmp");//删除文件
//printf("%d\\r\\n",Show_BMP("1.bmp"));
if(f_opendir(&dir_dp,"0:/bmp")!=FR_OK)printf("目录打开失败!\\r\\n");
//循环读取目录
while(f_readdir(&dir_dp,&file_info)==FR_OK)
{
if(file_info.fname[0]==0)break; //判断目录跳出条件，表示目录已经读取完毕
if(strstr(file_info.fname,".bmp")) //过滤目录
{
printf("文件名称: %s,文件大小: %ld 字节\\r\\n",file_info.fname,file_info.fsize);
}else printf("文件名称: %s,文件大小: %ld 字节\\r\\n",file_info.fname,file_info.fsize);
}
if(f_closedir(&dir_dp)!=FR_OK)printf("目录关闭失败!\\r\\n");
while(1)
{
LED1=!LED1;
DelayMs(100);
}
}
3.2 BMP图片解码
#include "bmp.h"
unsigned short RGB888ToRGB565(unsigned int n888Color)
{
unsigned short n565Color = 0;
// 获取RGB单色，并截取高位
unsigned char cRed = (n888Color & RGB888_RED) > > 19;
unsigned char cGreen = (n888Color & RGB888_GREEN) > > 10;
unsigned char cBlue = (n888Color & RGB888_BLUE) > > 3;
// 连接
n565Color = (cRed < < 11) + (cGreen < < 5) + (cBlue < < 0);
return n565Color;
}
unsigned int RGB565ToRGB888(unsigned short n565Color)
{
unsigned int n888Color = 0;
// 获取RGB单色，并填充低位
unsigned char cRed = (n565Color & RGB565_RED) > > 8;
unsigned char cGreen = (n565Color & RGB565_GREEN) > > 3;
unsigned char cBlue = (n565Color & RGB565_BLUE) < < 3;
// 连接
n888Color = (cRed < < 16) + (cGreen < < 8) + (cBlue < < 0);
return n888Color;
}
/*
函数功能：实现截图功能
参 数：
char filename:文件名称
返 回 值：0表示成功，1表示失败
*/
u8 C_BMP(const char *filename,u32 Width,u32 Height)
{
FIL file; // 用户定义的文件系统结构体
u8 res; // 保存文件操作的返回值
BITMAPFILEHEADER BmpHead; //保存图片文件头的信息
BITMAPINFOHEADER BmpInfo; //图片参数信息
char *p;
u32 cnt,c_32;
int x,y;
u16 c_16; //存放16位的颜色
/*1. 创建一张BMP图片*/
res = f_open(&file,filename, FA_OPEN_ALWAYS | FA_WRITE);
if(res!=0)return 1;
/*2. 创建BMP的图片头参数*/
memset(&BmpHead,0,sizeof(BITMAPFILEHEADER)); //将指定空间赋值为指定的值
p=(char*)&BmpHead.bfType; //填充BMP图片的类型
*p='B';
*(p+1)='M';
//BmpHead.bfType=0x4d42;//'B''M' //0x4d42
BmpHead.bfSize=Width*Height*3+54; //图片的总大小
BmpHead.bfOffBits=54; //图片数据的偏移量
res =f_write(&file,&BmpHead,sizeof(BITMAPFILEHEADER),&cnt);
if(res!=0)return 1;
/*3. 创建BMP图片的参数*/
memset(&BmpInfo,0,sizeof(BITMAPINFOHEADER));
BmpInfo.biSize=sizeof(BITMAPINFOHEADER); //当前结构体大小
BmpInfo.biWidth=Width;
BmpInfo.biHeight=Height;
BmpInfo.biPlanes=1;
BmpInfo.biBitCount=24;
res =f_write(&file,&BmpInfo,sizeof(BITMAPINFOHEADER),&cnt);
if(res!=0)return 1;
/*4. 读取LCD屏的颜色数据，用于创建BMP图片*/
for(y=Height-1;y >=0;y--)
{
for(x=0;x< Width;x++)
{
c_16=LcdReadPoint(x,y); //读取LCD屏上一个点的颜色
c_32=RGB565ToRGB888(c_16); //颜色的转换
res =f_write(&file,&c_32,3,&cnt);
if(res!=0)return 1;
}
}
/*5. 关闭文件*/
f_close(&file);
}
/*
函数功能：BMP图片显示功能
参 数：
char filename:文件名称
返 回 值：0表示成功，1表示失败
*/
u8 Show_BMP(const char *filename)
{
FIL file; // 用户定义的文件系统结构体
u8 res; // 保存文件操作的返回值
BITMAPFILEHEADER BmpHead; //保存图片文件头的信息
BITMAPINFOHEADER BmpInfo; //图片参数信息
char *p;
u32 cnt,c_24;
int x,y;
u16 c_16; //存放16位的颜色
/*1. 打开一张BMP图片*/
res = f_open(&file,filename,FA_READ);
if(res!=0)return 1;
/*2. 读取BMP的图片头参数*/
res =f_read(&file,&BmpHead,sizeof(BITMAPFILEHEADER),&cnt);
if(res!=0)return 1;
/*3. 读取BMP图片的参数*/
res =f_read(&file,&BmpInfo,sizeof(BITMAPINFOHEADER),&cnt);
if(res!=0)return 1;
/*4.显示BMP图片*/
f_lseek(&file,BmpHead.bfOffBits); //移动到RGB数据的存放位置
//后期的优化：读取一行的数据，再显示一行。
for(y=0;y< BmpInfo.biHeight;y++)
{
for(x=0;x< BmpInfo.biWidth;x++)
{
res =f_read(&file,&c_24,3,&cnt);
if(res!=0)return 1;
c_16=RGB888ToRGB565(c_24); //转换颜色
LcdDrawPoint(x,y,c_16);
}
}
/*5. 关闭文件*/
f_close(&file);
}
3.3 jpeg图片解码
#include "piclib.h"
#include "nt35310_lcd.h"
_pic_info picinfo; //图片信息
_pic_phy pic_phy; //图片显示物理接口
/*
函数功能： 划横线函数,需要自己实现
*/
void Picture_DrawLine(u16 x0,u16 y0,u16 len,u16 color)
{
NT35310_Fill(x0,y0,x0+len-1,y0,color);
}
/*
函数功能: 矩形填充颜色
函数参数:
x,y:起始坐标
width，height：宽度和高度。
color：颜色数组
*/
void Picture_FillColor(u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u16 *color)
{
NT35310_DrawRectangle(x,y,x+width-1,y+height-1,*color);
}
/*
函数功能: 画图初始化,在画图之前,必须先调用此函数
函数参数: 指定画点/读点
*/
void Picture_DisplayInit(void)
{
pic_phy.draw_point=NT35310_DrawPoint; //画点函数实现
pic_phy.fill=NT35310_Fill; //填充函数实现,仅GIF需要
pic_phy.draw_hline=Picture_DrawLine; //画线函数实现,仅GIF需要
pic_phy.fillcolor=Picture_FillColor; //颜色填充函数实现,仅TJPGD需要
picinfo.lcdwidth=Lcd_Width; //得到LCD的宽度像素
picinfo.lcdheight=Lcd_Height; //得到LCD的高度像素
picinfo.ImgWidth=0; //初始化宽度为0
picinfo.ImgHeight=0;//初始化高度为0
picinfo.Div_Fac=0; //初始化缩放系数为0
picinfo.S_Height=0; //初始化设定的高度为0
picinfo.S_Width=0; //初始化设定的宽度为0
picinfo.S_XOFF=0; //初始化x轴的偏移量为0
picinfo.S_YOFF=0; //初始化y轴的偏移量为0
picinfo.staticx=0; //初始化当前显示到的x坐标为0
picinfo.staticy=0; //初始化当前显示到的y坐标为0
}
/*
函数功能: 初始化智能画点
说明: 内部调用
*/
void Picture_PointInit(void)
{
float temp,temp1;
temp=(float)picinfo.S_Width/picinfo.ImgWidth;
temp1=(float)picinfo.S_Height/picinfo.ImgHeight;
if(temp< temp1)temp1=temp;//取较小的那个
if(temp1 >1)temp1=1;
//使图片处于所给区域的中间
picinfo.S_XOFF+=(picinfo.S_Width-temp1*picinfo.ImgWidth)/2;
picinfo.S_YOFF+=(picinfo.S_Height-temp1*picinfo.ImgHeight)/2;
temp1*=8192;//扩大8192倍
picinfo.Div_Fac=temp1;
picinfo.staticx=0xffff;
picinfo.staticy=0xffff;//放到一个不可能的值上面
}
/*
函数功能: 判断这个像素是否可以显示
函数参数：
(x,y) :像素原始坐标
chg :功能变量.
返回值:0,不需要显示.1,需要显示
*/
u8 Picture_is_Pixel(u16 x,u16 y,u8 chg)
{
if(x!=picinfo.staticx||y!=picinfo.staticy)
{
if(chg==1)
{
picinfo.staticx=x;
picinfo.staticy=y;
}
return 1;
}else return 0;
}
extern u8 jpg_decode(const u8 *filename);
/*
函数功能: 绘制图片
函数参数:
FileName:要显示的图片文件 BMP/JPG/JPEG/GIF
x,y,width,height:坐标及显示区域尺寸
fast:使能jpeg/jpg小图片(图片尺寸小于等于液晶分辨率)快速解码,0,不使能;1,使能.
函数说明: 图片在开始和结束的坐标点范围内显示
*/
u8 Picture_DisplayJPG(const u8 *filename,u16 x,u16 y,u16 width,u16 height,u8 fast)
{
u8 res;//返回值
//显示的图片高度、宽度
picinfo.S_Height=height;
picinfo.S_Width=width;
//显示的开始坐标点
picinfo.S_YOFF=y;
picinfo.S_XOFF=x;
//解码JPG/JPEG
res=jpg_decode(filename); //解码JPG/JPEG
return res;
}
3.4 gif图片解码
#include "piclib.h"
#include < stm32f10x.h >
#include "gif.h"
#include "ff.h"
#include "delay.h"
#include < string.h >
const u16 _aMaskTbl[16] =
{
0x0000, 0x0001, 0x0003, 0x0007,
0x000f, 0x001f, 0x003f, 0x007f,
0x00ff, 0x01ff, 0x03ff, 0x07ff,
0x0fff, 0x1fff, 0x3fff, 0x7fff,
};
const u8 _aInterlaceOffset[]={8,8,4,2};
const u8 _aInterlaceYPos []={0,4,2,1};
u8 gifdecoding=0;//标记GIF正在解码.
//检测GIF头
//返回值:0,是GIF89a/87a;非零,非GIF89a/87a
u8 gif_check_head(FIL *file)
{
u8 gifversion[6];
u32 readed;
u8 res;
res=f_read(file,gifversion,6,(UINT*)&readed);
if(res)return 1;
if((gifversion[0]!='G')||(gifversion[1]!='I')||(gifversion[2]!='F')||
(gifversion[3]!='8')||((gifversion[4]!='7')&&(gifversion[4]!='9'))||
(gifversion[5]!='a'))return 2;
else return 0;
}
//将RGB888转为RGB565
//ctb:RGB888颜色数组首地址.
//返回值:RGB565颜色.
u16 gif_getrgb565(u8 *ctb)
{
u16 r,g,b;
r=(ctb[0] >>3)&0X1F;
g=(ctb[1] >>2)&0X3F;
b=(ctb[2] >>3)&0X1F;
return b+(g< < 5)+(r< < 11);
}
//读取颜色表
//file:文件;
//gif:gif信息;
//num:tbl大小.
//返回值:0,OK;其他,失败;
u8 gif_readcolortbl(FIL *file,gif89a * gif,u16 num)
{
u8 rgb[3];
u16 t;
u8 res;
u32 readed;
for(t=0;t< num;t++)
{
res=f_read(file,rgb,3,(UINT*)&readed);
if(res)return 1;//读错误
gif- >colortbl[t]=gif_getrgb565(rgb);
}
return 0;
}
//得到逻辑屏幕描述,图像尺寸等
//file:文件;
//gif:gif信息;
//返回值:0,OK;其他,失败;
u8 gif_getinfo(FIL *file,gif89a * gif)
{
u32 readed;
u8 res;
res=f_read(file,(u8*)&gif- >gifLSD,7,(UINT*)&readed);
if(res)return 1;
if(gif- >gifLSD.flag&0x80)//存在全局颜色表
{
gif- >numcolors=2< < (gif- >gifLSD.flag&0x07);//得到颜色表大小
if(gif_readcolortbl(file,gif,gif- >numcolors))return 1;//读错误
}
return 0;
}
//保存全局颜色表
//gif:gif信息;
void gif_savegctbl(gif89a* gif)
{
u16 i=0;
for(i=0;i< 256;i++)gif- >bkpcolortbl[i]=gif- >colortbl[i];//保存全局颜色.
}
//恢复全局颜色表
//gif:gif信息;
void gif_recovergctbl(gif89a* gif)
{
u16 i=0;
for(i=0;i< 256;i++)gif- >colortbl[i]=gif- >bkpcolortbl[i];//恢复全局颜色.
}
//初始化LZW相关参数
//gif:gif信息;
//codesize:lzw码长度
void gif_initlzw(gif89a* gif,u8 codesize)
{
memset((u8 *)gif- >lzw, 0, sizeof(LZW_INFO));
gif- >lzw- >SetCodeSize = codesize;
gif- >lzw- >CodeSize = codesize + 1;
gif- >lzw- >ClearCode = (1 < < codesize);
gif- >lzw- >EndCode = (1 < < codesize) + 1;
gif- >lzw- >MaxCode = (1 < < codesize) + 2;
gif- >lzw- >MaxCodeSize = (1 < < codesize) < < 1;
gif- >lzw- >ReturnClear = 1;
gif- >lzw- >LastByte = 2;
gif- >lzw- >sp = gif- >lzw- >aDecompBuffer;
}
//读取一个数据块
//gfile:gif文件;
//buf:数据缓存区
//maxnum:最大读写数据限制
u16 gif_getdatablock(FIL *gfile,u8 *buf,u16 maxnum)
{
u8 cnt;
u32 readed;
u32 fpos;
f_read(gfile,&cnt,1,(UINT*)&readed);//得到LZW长度
if(cnt)
{
if (buf)//需要读取
{
if(cnt >maxnum)
{
fpos=f_tell(gfile);
f_lseek(gfile,fpos+cnt);//跳过
return cnt;//直接不读
}
f_read(gfile,buf,cnt,(UINT*)&readed);//得到LZW长度
}else //直接跳过
{
fpos=f_tell(gfile);
f_lseek(gfile,fpos+cnt);//跳过
}
}
return cnt;
}
//ReadExtension
//Purpose:
//Reads an extension block. One extension block can consist of several data blocks.
//If an unknown extension block occures, the routine failes.
//返回值:0,成功;
// 其他,失败
u8 gif_readextension(FIL *gfile,gif89a* gif, int *pTransIndex,u8 *pDisposal)
{
u8 temp;
u32 readed;
u8 buf[4];
f_read(gfile,&temp,1,(UINT*)&readed);//得到长度
switch(temp)
{
case GIF_PLAINTEXT:
case GIF_APPLICATION:
case GIF_COMMENT:
while(gif_getdatablock(gfile,0,256) >0); //获取数据块
return 0;
case GIF_GRAPHICCTL://图形控制扩展块
if(gif_getdatablock(gfile,buf,4)!=4)return 1; //图形控制扩展块的长度必须为4
gif- >delay=(buf[2]< < 8)|buf[1]; //得到延时
*pDisposal=(buf[0] >>2)&0x7; //得到处理方法
if((buf[0]&0x1)!=0)*pTransIndex=buf[3]; //透明色表
f_read(gfile,&temp,1,(UINT*)&readed); //得到LZW长度
if(temp!=0)return 1; //读取数据块结束符错误.
return 0;
}
return 1;//错误的数据
}
//从LZW缓存中得到下一个LZW码,每个码包含12位
//返回值:< 0,错误.
// 其他,正常.
int gif_getnextcode(FIL *gfile,gif89a* gif)
{
int i,j,End;
long Result;
if(gif- >lzw- >ReturnClear)
{
//The first code should be a clearcode.
gif- >lzw- >ReturnClear=0;
return gif- >lzw- >ClearCode;
}
End=gif- >lzw- >CurBit+gif- >lzw- >CodeSize;
if(End >=gif- >lzw- >LastBit)
{
int Count;
if(gif- >lzw- >GetDone)return-1;//Error
gif- >lzw- >aBuffer[0]=gif- >lzw- >aBuffer[gif- >lzw- >LastByte-2];
gif- >lzw- >aBuffer[1]=gif- >lzw- >aBuffer[gif- >lzw- >LastByte-1];
if((Count=gif_getdatablock(gfile,&gif- >lzw- >aBuffer[2],300))==0)gif- >lzw- >GetDone=1;
if(Count< 0)return -1;//Error
gif- >lzw- >LastByte=2+Count;
gif- >lzw- >CurBit=(gif- >lzw- >CurBit-gif- >lzw- >LastBit)+16;
gif- >lzw- >LastBit=(2+Count)*8;
End=gif- >lzw- >CurBit+gif- >lzw- >CodeSize;
}
j=End >>3;
i=gif- >lzw- >CurBit >>3;
if(i==j)Result=(long)gif- >lzw- >aBuffer[i];
else if(i+1==j)Result=(long)gif- >lzw- >aBuffer[i]|((long)gif- >lzw- >aBuffer[i+1]< < 8);
else Result=(long)gif- >lzw- >aBuffer[i]|((long)gif- >lzw- >aBuffer[i+1]< < 8)|((long)gif- >lzw- >aBuffer[i+2]< < 16);
Result=(Result >>(gif- >lzw- >CurBit&0x7))&_aMaskTbl[gif- >lzw- >CodeSize];
gif- >lzw- >CurBit+=gif- >lzw- >CodeSize;
return(int)Result;
}
//得到LZW的下一个码
//返回值:< 0,错误(-1,不成功;-2,读到结束符了)
// >=0,OK.(LZW的第一个码)
int gif_getnextbyte(FIL *gfile,gif89a* gif)
{
int i,Code,Incode;
while((Code=gif_getnextcode(gfile,gif)) >=0)
{
if(Code==gif- >lzw- >ClearCode)
{
//Corrupt GIFs can make this happen
if(gif- >lzw- >ClearCode >=(1<