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存储部分,显示部分和控制部分。
当前移动设备的存储介质种类非常丰富。
小型设备(如手机mp3GPS设备等)上闪存式存储占据上风,而对存储容量要求较大的移动设备上,传统机械式硬盘仍占据主导地位。
固态硬盘(SSD)近年来发展迅速,未来很可能取代两者成为兼顾性能,稳定性,移动性和性价比的主导存储设备。
显示设备当前市场上的技术主要有以下三种:
1.LCD液晶显示特别适合作为移动设备的显示模块。
相关技术比较成熟,成本较低,是市场上的绝对主流。
2.LED发光二极管显示近年来得到了突破性的进展,其超低能耗,超长寿命的特点决定其将取代液晶显示成为下一代主流。
不过目前制作成本仍然较高,并且发展存在很多不确定性,短期内不会取代LCD的主流地位。
3.E-INK作为一种创新型的显示技术,“电子墨”技术被人们寄予厚望,并在SONYreader,AmazonKindle等产品上得到了效果不凡的实际应用,不过受困于过高的成本和显示的稳定性,该技术成熟还需要较长的发展时间。
控制技术的发展丰富多样,触控技术随着微软,苹果等巨头的引导成为新主流,不过传统的机械键盘仍占据绝大市场份额。
同时,手势,语音,甚至意识控制等新型传感控制也在蓬勃发展中。
权衡成本,通用性,技术成熟性和制作的复杂程度之后,我们决定选用闪存技术的SD卡作为存储媒介,点阵式LCD作为显示器,用三枚机械按键来进行操作控制。
SD卡
SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备,它被广泛地于便携式装置上使用。
SD卡共支持三种传输模式:
SPI模式(独立序列输入和序列输出),1位SD模式(独立指令和数据通道,独有的传输格式),4位SD模式(使用额外的针脚以及某些重新设置的针脚。
支持四位宽的并行传输),在此我们选用SPI串行模式。
SD卡端口示意图如下
连接如下
SDCARDMega32外部电路
1.CSPB4(SS)
2.DATAINPB5(MOSI)
3.GND--GND
4.3.3V--LM317OUTPUT
5.CLKPB7(SCK)
6.GND--GND
7.DATAOUTPB6(MISO)
SD卡的工作电压为3.3V,直接用单片机的5V供电会烧坏SD卡,所以必须使用转压芯片。
我们选用德州仪器TI生产的LM317芯片为SD卡供电,连线图如下
LCD
我们选用的是金鹏公司生产的4X8点阵液晶OMCJ4x8c。
该液晶基于ST7920控制模块,通用性强,功能完善。
该显示模块支持字母、数字符号、中文字型及图形的显示,这满足了电子书阅读器的显示需求。
模块支持串口连接,可节省单片机的引脚资源。
OMCJ4x8cMega32外部电路
1.VSS--GND
2.VDD--VCC
3.V0--对比度调节(未连接)
4.RS--VCC
5.RW(SID)PA7--
6.E(SCLK)PA6--
7~14.DB0~DB7----
15.PSBPA5--
16.NC----
17.RST--VCC
18.NC----
19.BLA--VCC
20.BLK--GND
键盘
我们直接使用开发板上的三个按键,连线为
Key1PA0
Key2PA1
Key3PA2
UART
为了方便项目制作中SD卡操作的调试,我们搭建了UART串口与PC连接。
使用MAX232作为电平转换芯片,连线如下
Mega32MAX232DB9M
PD0(RXD)R1OUT---
PD1(TXD)T1IN---
---T1OUTPIN2-RD
---R1INPIN3-TD
电路图
二.软件程序
电子书阅读器采用模块化软件系统,各个部分分块编写,既大大增强了程序的可读性,也使各个模块的单独移植更加方便。
程序采用WinAVR编写。
软件系统可以分为四个部分:
SD卡读取,LCD驱动与显示,键盘输入与控制,用户界面。
其中SD卡的读取为整个软件系统的核心部分。
在SD卡读取部分的软件开发过程中,没有使用LCD与键盘,单片机采用UART串行接口与PC通信,从而能够更加方便直观地对软件进行调试和改进。
SD卡读取
作为电子书阅读器软件的最核心组成,SD卡读取由可分为三个部分:
SD卡驱动,SD卡与单片机的通信,SD卡内部文件系统的读写。
在硬件设计阶段已经确定SD卡使用SPI模式与单片机通信。
同时,SD卡采用目前最主流的FAT32格式文件系统,确保电子书阅读器的通用性。
三部分的协同作用实现了创建文件,读取文件,删除文件,读取文件列表,读取磁盘空间大小等控制器对外部储存器操作的基本功能。
三部分的源代码分别位于:
SD_routines.cSD_routines.h
SPI_routines.cSPI_routines.h
FAT32.cFAT32.h
UART串行通信
UART串行通信的设计是为了软件测试服务的,因而其主要用途是在PC端显示程序进程和向单片机发送操作指令。
在最终的作品中,UART部分并没有对用户开放,在操作过程中没有体现,仅作为后期调试接口保留。
在PC端,利用Windows自带的“超级终端”调试软件与单片机进行通信。
使以上对SD卡操作的所有功能在PC显示器上实现可视化。
并由PC键盘输入对单片机进行操作,十分方便、明了,大大提高开发效率。
UART源代码位于:
UART_routines.cUART_routines.h
LCD驱动
金鹏OMCJ4x8c点阵液晶以ST7920控制模块为核心,驱动程序依据产品说明书编写。
由于显示器模块内部已经集成了汉字库,GBK汉字符可以直接输入显示。
LCD驱动程序主要包括屏幕初始化、显示位设置、字符串显示、图片显示和屏幕清除等函数。
LCD驱动源代码位于:
12864Drive.h
用户界面
电子书阅读器作为产品类的作品,面向用户的可视化操作界面也是一个十分重要的环节。
这一部分直接影响到阅读器的实用性。
用户界面软件设计可分为三个部分:
用户导航,键盘输入,屏幕保护。
用户导航
在开机时显示欢迎及导航页面,指引用户选择阅读文本,并实现翻页、返回功能。
目前阶段设计有文件1、文件2和产品说明三个文本可供选择。
所以用户操作由LCD屏幕和三个机械按键完成。
键盘输入
键盘输入检测采用查询式。
此方式虽然占用较大的CPU资源,但由于在显示电子书的过程中,单片机不进行除定时器计时外的其他工作,CPU基本空闲,所以查询式键盘检测无疑是最简单、最快捷的方法。
三个按键功能如下:
Key1读文件1/上翻页
Key2读文件2/下翻页
Key3显示说明/返回主菜单
定时器计时屏保
在阅读电子书的过程中,采用单片机T/C0计时器对键盘输入间隔进行计时,一旦超过规定时长没有检测到键盘输入,即用户长时间没有对阅读器进行操作,则LCD将显示屏保画面。
用户界面源代码位于:
SD_main.c
软件流程图
三.测试与制作成果
图1使用超级终端与PC连接测试SD卡读取正常
图2中英文电子书读取正常
图3完整系统实物图
四.资源统计
硬件
Easy-AVR实验板
AVRATmega32
LM317
SD卡槽
SD卡
OCMJ4x8c液晶
MAX232
DB9M串口
电阻、电容、导线
一块
一枚
一张
一个
若干
软件
WinAVR超级终端AVRsduio
五.成员分工和工作情况
整个项目由团队通力协作完成,组员贡献度基本相当。
仝可34%
施迪夫34%
刘正文32%
六.参考资料
1.SDCardInterfacingwithATmega8
2.SecureDigitalCardInterfacefortheMSP430byF.Foust
3.AtmelATmega(ATmega16/ATmega32)-MMC(MultiMediaCard)FlashMemoryExtension
http:
//www.captain.at/electronic-atmega-mmc.php
4.SDcardstandardproductspecification
5.ST7920datasheet
6.LM317datasheet
7.MAX232datasheet
8.AtmelAtmega16datasheet
情感语录
1.爱情合适就好,不要委屈将就,只要随意,彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边,在此之前,你要做的,是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体,但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天,你会遇上那个人,陪你看日出,直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了,原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品,能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道,如果可以,我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻,但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧,我想和你拌嘴吵架,想闹小脾气,想为了你哭鼻子,我想你了
11.如此情深,却难以启齿。
其实你若真爱一个人,内心酸涩,反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了,却来不及遇见;
遇见了,却来不及相识;
相识了,却来不及熟悉,却还要是再见
13.对自己好点,因为一辈子不长;
对身边的人好点,因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后,我想你不要忘记一件事:
不要忘记想念我。
想念我的时候,不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情,有一种感觉叫曾经拥有,有一种结局叫命中注定,有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好,委屈也罢,不管什么时候,只要你一句软话,一个微笑或者一个拥抱,我都能笑着原谅
18.不要等到秋天,才说春风曾经吹过;
不要等到分别,才说彼此曾经爱过
19.从没想过,自己可以爱的这么卑微,卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时,你有没有心疼过
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