基于MSP430单片机的简易数码相框设计

许燕

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安，710300）

0 引言

随着数码相机的广泛使用，传统相册已经远不能满足用户存储大批量照片的需求，在此情况下，数码相框能够替代传统相册，达到便于携带、随意摆放、批量处理、易于管理的功能，相比较传统相册实用性更高。

本文设计了一种低功耗、低成本、实用的简易数码相框，它由AMS1117稳压芯片、MSP430单片机、SD卡和TFT液晶屏等器件构成。它利用FAT32文件系统，通过MSP430单片机控制SD卡内BMP图片文件进行管理和读取并控制实现图片在TFT液晶屏上动态展示[1]。

1 硬件设计

本设计硬件电路以16位单片机MSP430F149为主控制器，外围模块主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、SD卡接口电路和TFT液晶显示电路。硬件系统框图如图1所示。

图1 系统硬件框图

1.1 电源电路

本设计中采用的MSP430F149单片机、SD卡和TFT液晶屏的工作电压均为3.3V，因此在电源电路中选用AMS1117稳压芯片将开发板板载5V电源降至3.3V供电源使用，具体电路设计图如图2所示。

图2 电源电路

1.2 SD卡接口电路

图3 SD卡接口电路

SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的存储设备，具有体积小、保密性强、可热插拔等特点，广泛应用于数码相机、数码摄像机、PDA、MP4等便携电子设备上[2]。SD卡有SPI模式和SD模式两种通信模式，本设计采用嵌入式控制中常用的SPI模式与单片机进行通信。在SPI模式下的控制，MSP430单片机的SPI接口可直接与SD卡相连接。SD卡工作电压为3.3V，MSP430系统供电电压完全兼容，可直接使用。SD卡接口电路设计如图3所示。

1.3 TFT液晶显示电路

TFT液晶显示屏是薄膜晶体管型液晶显示屏，具有亮度好、颜色真、对比度高等特点，缺点是耗电量较大。本设计采用3.2寸彩色TFT液晶屏，分辨率为240×320。电路连接图如图4所示。

图4 TFT液晶显示电路

1.4 M SP430单片机控制电路

MSP430系列单片机是美国TI公司研发的一种基于精简指令集的超低功耗16位嵌入式微控制器，它具有高效的微处理器系统和丰富的、功能强大的外围电路资源，具有超低功耗、高性能、便携性强等特点。MSP430单片机的电源电压采用1.8~3.6V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅0.1uA，活动模式耗电250pA／MIPS，IO输入端口的漏电流最大仅50nA[4]。本设计选用MSP430F149单片机作为主控制器，其最小系统包括3.3V供电电源，外接8MHz晶振提供时钟信号，以及外部复位电路。其电路设计图如图5所示。

图5 MSP430单片机控制电路

2 软件设计

本设计利用FAT32文件系统，读取SD卡内的图片文件，在TFT液晶上显示SD卡内的BMP图片数量，并轮流显示SD卡内的图片。

对SD卡控制大致分为I/O口初始化、SD卡初始化、读数据和写数据，以及通过指令读取SD卡容量等等[3]。I/O口初始化时特别是要对DAC进行禁止，以免对SD通信造成影响， 从而造成系统通信不能正常进行。FAT文件系统是微软在Windows系列操作系统中共使用的一种文件系统的总称，它包括FAt12、FAT16、FAT32三种类型。FAT32文件系统将是FAT系列文件系统的最高级别，运用FAT32的分区格式可将一个大硬盘定义成一个分区，对磁盘的管理极其方便。

图6 程序设计流程图

系统程序设计流程图如图6所示。系统上电后首先对MSP430F149进行系统初始化，包括I/O端口初始化、TFT液晶屏初始化和SD卡初始化[5]。若初始化失败，则直接返回；若初始化成功，系统开始调用FAT32文件系统计算SD卡的存储容量并查询符合条件的BMP图片的数量，然后在TFT液晶屏上显示出卡的存储容量大小和图片的数量，接来下TFT屏开始间隔3秒时间循环显示每一张图片。

3 结语

本文介绍了一种基于MSP430单片机的低功耗简易数码相框的硬件电路和软件程序设计。该简易数码相框能够自动从SD卡读取BMP图片文件并在TFT液晶屏上动态展示，具有功耗低，性价比高、易携带等特点。但是，本设计仍有不足之处，如目前不能为其他格式的图片解码、没有添加文字说明等，后期可逐步增添这些功能，使其功能更加全面。

[1]丁鑫蕾，刘一清等.一种建议数码相框的设计[J].微型机与应用,2011.

[2]杨喜东.基于AVR单片机的建议数码相框设计[J].科技信息,2012.

[3]张淼.SD卡的读写控制研究[J].信息通信.仪表技术.2015.

[4]唐继贤,杨扬.MSP430超低功耗16位单片机开发实例[M].北京航空航天大学出版社,2014.

[5]王波.基于STM单片机的数码相框显示系统设计[J].电脑知识.2016.