基于STM32嵌入式开发板的人机交互界面2

基于ＳＴＭ３２嵌入式开发板的人机交互界面设计摘要论文介绍了一种基于嵌入式开发板的人机交互界面设计，此界面利用STM32F103嵌入式开发板作为主控制器，完成类似于智能手机界面及内部软件的设计。将我们生活中常常接触到的智能手机界面引入到嵌入式开发板上，是将现有成果重返原始开发板的一次设计过程，旨在加深对嵌入式开发板的理解以及加强对嵌入式操作系统的实际操作与开发能力。本界面主要包括电子相册，万年历以及计算器等软件，具有结构简单，使用方便，设计精美等特点。关键词：STM32F103嵌入书开发板；人机交互界面；电子相册；万年历；计算器。Theman-machineinteractioninterfacedesignbasedonSTM32embeddeddevelopmentboardABSTRACTPaperintroducesakindofhuman-computerinteractioninterfacedesignbasedonembeddeddevelopmentboard,thisinterfaceusingSTM32F103embeddeddevelopmentboardasthemaincontroller,thefinishissimilartothesmartphoneinterfaceandthedesignoftheinternalsoftware.Willbeourlifeoftencomeintocontactwiththesmart-phoneinterfaceisintroducedintheembeddeddevelopmentboard,toreturntotheoriginaldevelopmentboardistheexistingresultsofadesignprocessthataimstodeepentheunderstandingofembeddeddevelopmentboardandstrengthenthepracticaloperationofembeddedoperatingsystemanddevelopmentcapabilities.Theinterfaceismainlyincludingelectronicphotoalbum,calendarandcalculatorsoftware,ithasasimplestructure,easytouse,exquisitedesignetc.Keywords:STM32F103embeddeddevelopmentboardbook;Thehuman-computerinteractioninterface;Electronicphotoalbum;Calendar;Calculator.目录1绪论.....................................................................11.1项目的研究背景及意义.................................................11.1.1嵌入式系统概述.................................................11.1.2触摸屏应用与发展综述...........................................22课题目标分析及系统总体方案.......................................32.1主流人机界面概况.....................................................32.2设计目标.............................................................42.3系统体系结构.........................................................52.3.1硬件平台结构...................................................62.3.4系统软件平台...................................................73硬件平台设计...........................................错误!未定义书签。3.1核心电路设计..........................................错误!未定义书签。3.1.1电源............................................错误!未定义书签。3.1.2晶振和时钟....................................................123.1.3复位电路......................................................133.1.4存储器3.2触摸屏电路设计3.4.1电阻式触摸屏基本原理..........................................163.4.2触摸屏硬件接口电路............................................174下位机软件设计........................................错误!未定义书签。4.1开发环境的设计过程....................................错误!未定义书签。4.1.1人际系统的组合………………………………………………………………4.1.2阐述3类原型开发方式的不同………………………………………………4.1.3总体设计框架…………………………………………………………………4.2核心程序分析...................................................205人机界面的操作..........................................235.1主页..................................................错误!未定义书签。5.1.1相册..........................................................125.1.2万年历........................................................135.1.3计算器6总结与展望.........................................................................................................................30致谢.................................................................32参考文献.................................................................33附录.....................................................................341绪论1.1项目的研究背景及意义人机界面（HumanMachineInteraction，简称HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。中国人机界面市场的发展现状中国是全球人机界面需求量最大的市场，但却不是全球人机界面产品销售额最高的市场，这说明，低端人机界面用户在中国占有很大的份额。近些年来民族品牌的迅速发展，采取低价格等策略，正在大举进攻低端市场，在国内已经占据了低端市场的优势地位，赢得了广大用户的认可。国际品牌也在逐渐研发其经济型产品，以抢占低端市场的份额。因此，由于在低端市场的稳扎稳打，国内的人机界面厂商整体业绩呈现出快速增长的状态。人机界面不再是单纯的显示和控制国内的自动化产业，一些原本不用人机界面的行业，也开始使用人机界面了，这说明人机界面已经成为客户体验的不可缺少的一部分，人机界面的用户界面能更好地反映出设备和流程的状态，并通过视觉和触摸的效果，带给客户更直观的感受。人机界面未来的发展趋势有些机械行业，比如说机床、纺织机械、电子设备等行业，在国内已经发展有几十年的历史了，相对来说属于比较成熟的行业，从长远看，这些行业还存在着设备升级换代的需求。在这个升级换代的过程中，确实会有一些小的、一直使用比较低端产品的厂家被淘汰掉，但也有很多企业在设备更新过程中，将需求重新定位，去寻找那些能够符合他们发展计划，帮助他们提高自身生产力的设备供应商。鉴于这种需求，以后人机界面的改变，将在形状上、观念上、应用场合等方面都有所改变，从而带来工控机核心技术的一次次变革。总体来讲，人机界面的未来发展趋势是六个现代化：平台嵌入化、品牌民族化、设备智能化、界面时尚化、通讯网络化和节能环保化。1.1.1嵌入式系统概述嵌入式系统是把计算机直接嵌入到应用系统中，它融合了计算机软/硬件技术、通信技术和微电子技术。随着微电子技术和半导体技术的高速发展，超大规模集成电路技术和深亚微米制造工艺已十分成熟，从而使高性能系统芯片的集成成为可能，并推动着嵌入式系统向最高级构建形式，即片上系统SOC（SystemonaChip）的水平发展，进而促使嵌入式系统得到更深入、更广阔的应用。嵌入式技术的快速发展不仅使其成为当今计算机技术和电子技术的一个重要分支，同时也使计算机的分类从以前的巨型机/大型机/小型机/微型机变为通用计算机/嵌入式计算机（即嵌入式系统）。1．嵌入式系统高级语言开发过程嵌入式系统的软件开发过程如图1.2所示。首先，每一个源文件都必须被编译或汇编成一个目标文件；然后，产生所有的目标文件被链接成一个目标文件，即为可重定位程序；最后，进行重定位，把物理存储器地址指定给可重定位程序，产生一个在嵌入式系统上的可执行二进制映像文件。Ada编译器目标文件C/C++编译器目标文件汇编语言汇编器目标文件链接器可重定位程序定址器可执行文件图1.1嵌入式系统的软件开发过程嵌入式系统是集成电路发展过程中的一个标志性成果，它把计算机直接嵌入到应用系统中，融合了计算机软/硬件技术、通信技术和微电子技术，是一种微电子产业和信息技术产业的最终产品。微电子产业是许多国家优先发展的产业。以超深亚微米工艺和IP核复用技术为支撑的系统芯片技术是国际超大规模集成电路发展的趋势和21世纪集成技术的主流。通常，计算机连同一些常规的外设是作为独立的系统而存在的，而并非为某一方面的专门应用而存在。例如一台PC机就是一个计算机系统，整个系统存在的目的就是为人们提供一台可编程、会计算、能处理数据的机器。可以用它作为科学计算的工具，也可以用它作为企业管理的工具。所以，人们把这样的计算机系统称为“通用”计算机系统。但是有些系统却不是这样。例如，医用的CT扫描仪也是一个系统，里面有计算机，但是这种计算机（或处理器）是作为某个专用系统中的一个部件而存在的，其本身的存在并非目的而只是手段。像这样“嵌入”到更大的、专用的系统中的计算机系统，就称之为“嵌入式计算机”、“嵌入式计算机系统”或“嵌入式系统”。从字面上讲，后者似乎比前者更为广义，因为系统中常常还包括一些机电、光电、热电或者电化的执行部件，但是实际上却往往不作严格的区分。在不致引起混淆的情况下，一般把这三者用作同义词，并且一般总是指系统中的核心部分，即嵌入在系统中的计算机。不过，虽然计算