采用STM32F103ZE的計算器設(shè)計與實現(xiàn)

硬件平臺

CPU：STM32F103ZE

屏幕：LCD屏幕接口(NT35310)

觸摸屏：XPT2046(SPI接口)

外擴(kuò)內(nèi)存：IS62WV51216(FSMC驅(qū)動)

2.功能實現(xiàn)

1.完成LCD驅(qū)動、觸摸屏驅(qū)動，SPI FLASH驅(qū)動保存字庫；
2.完成STemwin移植，設(shè)計計算器界面；
3.計算器基本功能實現(xiàn)：基本運算(加、減、乘、除)；
4.實現(xiàn)多級運算、平方運算；

3.硬件介紹

3.1 TFTLCD屏 NT35310驅(qū)動

nt35310 是一個低功耗、 26 萬色、單芯片的 TFT-LCD 控制器/驅(qū)動器，分辨率 480*320，它有一個 345600 字節(jié)的顯示 RAM 和一整套控制功能。 nt35310 支持?jǐn)?shù)字接口（ MDDI）， MIPI 接口， RGB 接口， 8 / 9 / 16 / 18 位8080 接口。可以實現(xiàn)指定的窗口區(qū)域可以有選擇地更新，以便可以顯示運動圖像。同時也可以獨立顯示靜止的圖像區(qū)域。

3.2 8080時序

8080 總線又叫Intel(英特爾開發(fā))總線。大致來說， Intel 總線的控制線有四根， RD 寫使能, WR 讀使能, ALE 地址鎖存, CS 片選。
模塊的 8080 并口讀/寫的過程為：
先根據(jù)要寫入/讀取的數(shù)據(jù)的類型，設(shè)置 RS 為高（數(shù)據(jù)） /低（命令），然后拉低片選，選中 LCD，接著我們根據(jù)是讀數(shù)據(jù)，還是要寫數(shù)據(jù)置 RD/WR 為低，然后：
讀數(shù)據(jù)：在 RD 的上升沿， 讀取數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)(D[15:0]);
寫數(shù)據(jù)：在 WR 的上升沿，使數(shù)據(jù)寫入到 NT35310 里面;

8080寫時序

/*LCD寫寄存器*/
static void LcdWriteReg(u16 reg)
{
	LCD_CS=0;//拉低片選，選擇LCD
	LCD_RS=0;//寫命令
	LCD_WR=0;//開始寫
	DATA_OUT(reg);
	LCD_WR=1;//寫完成
	LCD_CS=1;//取消選中
}
/*LCD寫數(shù)據(jù)*/
static void LcdWriteData(u16 dat)
{
	LCD_CS=0;//拉低片選，選擇LCD
	LCD_RS=1;//寫數(shù)據(jù)
	LCD_WR=0;//開始寫
	DATA_OUT(dat);
	LCD_WR=1;//寫完成
	LCD_CS=1;//取消選中
}

8080讀時序

/*LCD寫數(shù)據(jù)*/
static u16 LcdWriteData(void)
{
	u16 data=0;
	LCD_CS=0;//拉低片選，選擇LCD
	LCD_RS=1;//寫數(shù)據(jù)
	LCD_RD=0;//開始讀
	data=DATAIN();//讀取消息
	LCD_RD=1;//讀完成
	LCD_CS=1;//取消選中
	return data;
}

3.3 觸摸屏驅(qū)動XPT2046

XPT2046 是一款四線制電阻觸摸屏控制芯片，由深圳市矽普特科技有限公司研發(fā)生產(chǎn)，被廣泛的應(yīng)用于觸摸屏驅(qū)動，堪稱經(jīng)典之作！
XPT2046 內(nèi)部有 2.5V 的參考電壓源，可以作為輔助輸入、電池電壓測量和片內(nèi)溫度測量的參考電壓。當(dāng)不使用時，參考電壓源可以處于省電模式。內(nèi)部參考電壓源在電源電壓低至 2.7V 時仍可正常工作。當(dāng)不使用時，參考電壓還可以處于省電模式。內(nèi)部參考電壓在電源電壓低于 2.7V 時仍可正常工作，并且監(jiān)測著在 0V～6V 范圍內(nèi)的電源電壓。 XPT2046 在 125KHz 轉(zhuǎn)換速率和 2.7V 電壓下的功耗僅為 750 μW。XPT2046 以其低功耗和高速率等特性，被廣泛應(yīng)用在采用電池供電的小型手持設(shè)備上，比如 PDA、手機(jī)等。

3.4 XPT2046驅(qū)動時序

XPT2046 數(shù)據(jù)接口是串行接口，其典型工作時序如圖 9 所示，圖中展示的信號來自帶有基本串行接口的單片機(jī)或數(shù)據(jù)信號處理器。處理器和轉(zhuǎn)換器之間的的通信需要 8 個時鐘周期，可采用 SPI、 SSI 和 Microwire 等同步串行接口。一次完整的轉(zhuǎn)換需要 24 個串行同步時鐘（ DCLK）來完成。
前 8 個時鐘用來通過DIN引腳輸入控制字節(jié)。當(dāng)轉(zhuǎn)換器獲取有關(guān)下一次轉(zhuǎn)換的足夠信息后，接著根據(jù)獲得的信息設(shè)置輸入多路選擇器和參考源輸入，并進(jìn)入采樣模式，如果需要，將啟動觸摸面板驅(qū)動器。 3 個多時鐘周期后，控制字節(jié)設(shè)置完成，轉(zhuǎn)換器進(jìn)入轉(zhuǎn)換狀態(tài)。這時，輸入采樣－保持器進(jìn)入保持狀態(tài)，觸摸面板驅(qū)動器停止工作（單端工作模式）。接著的12 個時鐘周期將完成真正的模數(shù)轉(zhuǎn)換。如果是度量比率轉(zhuǎn)換方式（ SER/DFR＝ 0），驅(qū)動器在轉(zhuǎn)換過程中將一直工作，第13 個時鐘將輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的最后一位。剩下的 3 個多時鐘周期將用來完成被轉(zhuǎn)換器忽略的最后字節(jié)(DOUT置低）。

#define TOUCH_VALUE_ADDR  200 //保存校準(zhǔn)值參數(shù)信息
#define T_MISO PBin(2)
#define T_MOSI PFout(9)
#define T_PEN PFin(10)
#define T_CS PFout(11)
#define T_SCK PBout(1)
u16 XPT2046_WR_Data(u8 cmd)
{
  u16 dat=0;
  u8 i=0;
  T_CS=0;
  for(i=0;i<8;i++)
  {
    T_SCK=0;
    T_MOSI=cmd&0x80?1:0;
    T_SCK=1;
    cmd<<=1;
  }
   Delay_Us(8);
  T_SCK=0;
  Delay_Us(1);
  T_SCK=1;
  for(i=0;i<16;i++)
  {
    T_SCK=0;
    T_SCK=1;
    dat<<=1;
    if(T_MISO)dat|=0x01;
  }
  dat>>=4;
  T_CS=1;
  return dat;
}

4.STemwin移植與計算器界面制作

4.1 STemwin簡介

emWin 是由德國 SEGGER 公司開發(fā)，可為圖形 LCD 設(shè)計提供高級支持，極大簡化了 LCD 設(shè)計。 為恩智浦ARM 微控制器用戶免費提供的 emWin 圖形庫。在國內(nèi)做嵌入式系統(tǒng)的大部分都使用 emwin， 其簡單來說就是一套圖形庫。
STemWin是SEGGER公司授權(quán)給ST（意法半導(dǎo)體）的。使用ST芯片的用戶可以免費使用STemWin。其實不光授權(quán)給了ST，還有NXP，Energy Micro等。凡是使用這些芯片廠商生產(chǎn)的處理器都可以免費的使用emWin。但是出于一定的保護(hù)措施，使用STemWin的庫是不能用在其它芯片廠商的處理器上面的。因為在工程初始化STemWin前要使能CRC校驗。如果沒有使能，STemWin是啟動不起來的。KEIL MDK的安裝目錄里面也帶有emWin軟件包，這個軟件包也不是可以直接使用的，用戶需要給KEIL MDK注冊RL-ARM才可以使用。

這里STemWin還針對ST的微控制器做了專門的優(yōu)化，比如在使用ST的F4XX微控制器帶FPU的芯片時，STemWin在需要浮點處理的地方專門做了優(yōu)化。

4.2 emwin特性

emWin 設(shè)計用于提供高效且獨立于處理器和顯示控制器的圖形用戶界面，用于任何使用圖形顯示進(jìn)行操作的應(yīng)用。它與單任務(wù)和多任務(wù)環(huán)境、專用操作系統(tǒng)或具有任何商業(yè) RTOS 兼容， emWin 的發(fā)貨形式為 C 語言源代碼。它可適用于任何尺寸的、具有任何顯示控制器和 CPU 的物理和虛擬顯示器。其特性包括：

一般特性
? 支持使用任何控制器的任何 （單色、灰度或彩色）顯示器 （如果有正確的驅(qū)動）。
? 在較小顯示器上無顯示控制器也可運行。
? 使用配置宏可支持任何接口。
? 顯示尺寸可配置。
? 可在顯示器上的任何點 （而不僅僅是在偶數(shù)位字節(jié)地址）上寫入字符和位圖。
? 已針對尺寸和速度優(yōu)化了各種例程。
? 利用編譯時間切換可進(jìn)行不同優(yōu)化。
? 對于較慢的顯示控制器，可在存儲器中緩存顯示，將存取操作減到最少，從而獲得非常高的速度。
? 結(jié)構(gòu)清晰。
? 支持虛擬顯示；虛擬顯示可大于實際顯示。
圖形庫
? 支持不同色深的位圖。
? 可使用位圖轉(zhuǎn)換器。
? 絕對無浮點使用。
? 快速線 / 點繪制 （不使用浮點）。
? 圓形 / 多邊形繪制非?？焖?。
? 不同的繪圖模式。
字體
? 基本軟件配備多種不同的字體： 46、 68、 69、 88、 89、 816、 817、 818、 24*32，以及像素高度為 8、 10、 13、 16 的比例字體。
? 可以定義新的字體并只需簡單鏈接。
? 只有應(yīng)用程序使用的字體才實際鏈接到生成的可執(zhí)行程序，從而使 ROM 使用最小。
? 字體可分別在 X 和 Y 方向完全縮放。
? 可使用字體轉(zhuǎn)換器；主機(jī)系統(tǒng) （即 Microsoft Windows）上有的任何字體都可以轉(zhuǎn)換。
字符串 / 值輸出例程
? 例程可以十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制、任何字體形式顯示值。
? 例程可以十進(jìn)制、二進(jìn)制、十六進(jìn)制、任何字體形式編輯值。
窗口管理器 (WM)
? 完整的窗口管理操作，包括裁剪。窗口的客戶區(qū)以外的區(qū)域不可能被覆蓋。
? 窗口可以移動和調(diào)整大小。
? 支持回調(diào)例程 （可選擇是否使用）。
? WM 使用最小的 RAM （每個窗口大約 50 字節(jié)）。
PC 界面外觀的可選小工具
? 提供各種小工具 （窗口對象，也稱為控件）。它們通常自動操作并且簡單易用。
支持觸摸屏和鼠標(biāo)
? 對于按鈕小工具等窗口對象， emWin 提供觸摸屏和鼠標(biāo)支持。
PC 工具
? 模擬脈沖查看器。
? 位圖轉(zhuǎn)換器。
? 字體轉(zhuǎn)換器。

4.3 GUIBuilde

GUIBuilder應(yīng)用程序是一款無需使用 C編程語言即可創(chuàng)建對話框的工具。小工具的放置和大小調(diào)整，可通過拖放操作來實現(xiàn)，而無需編寫源代碼。根據(jù)上下文菜單，能添加其他各種屬性。對這些小工具的屬性進(jìn)行編輯后，就能實現(xiàn)微調(diào)。該操作無需使用 C 編程語言。對話框可以另存為 C 文件，在添加用戶定義的代碼后可對其進(jìn)行增強(qiáng)。當(dāng)然， GUIBuilder 可以加載并修改具有嵌入式用戶代碼的這些C 文件。

計算器界面效果

平方運算和分?jǐn)?shù)計算

基本運算和順序運算

主函數(shù)

#include "gui.h"
#include "EmWinHZFont.h"
#include "DIALOG.h"
#include 
extern WM_HWIN CreateFramewin(void);
int main()
{
  u16 time=0;
  GUI_PID_STATE pState;
  STM32_Clock_Init(16);
  Beep_Init();
  Led_Init();
  Key_Init();
  Usartx_Init(USART1,115200,128);
  W25Q64_Init();  
  IIC_Init();
  Sram_Init();
  NT35310_Init();
  XPT2046_Init();
  printf("校準(zhǔn)完成\r\n"); 
	XPT2046_Calibration2();
  TIMx_Init(TIM7,128,1000);//1ms,用來給STemwint延時函數(shù)使用
  TIM7->CR1|=1<<0;//開啟定時器	
	RCC->AHBENR|=1<<6;//開啟CRC時鐘
	GUI_Init();//STemwin初始化
  WM_SetCreateFlags(WM_CF_MEMDEV);    /*在所有窗口上使用存儲設(shè)備以避免閃爍 */
  CreateFramewin();
  while(1)
  {
    GUI_Exec();//更新界面顯示,顯示對話框
   
    GUI_TOUCH_GetState(&pState);//獲取觸摸屏狀態(tài)
    if(pState.Pressed)
		{
			GUI_CURSOR_SetPosition(pState.x,pState.y);//設(shè)置坐標(biāo)位置
			GUI_CURSOR_Show();//顯示光標(biāo)
		}
		Delay_Ms(1);
		time++;
		if(time>=500)
		{
			LED1=!LED1;
			time=0;
		}  
  }
}

審核編輯：湯梓紅