基于STM32嵌入式开发板的人机交互界面

基于stm32嵌入式开发板的人机交互界面设计摘要介绍了一种基于嵌入式开发板的人机交互界面的设计。该接口采用STM32F103嵌入式开发板作为主控制器，完成类似智能手机接口和内部软件的设计。将我们生活中经常接触到的智能手机接口引入嵌入式开发板，是一个将现有成果回归到原开发板的设计过程，旨在加深对嵌入式开发板的理解，增强嵌入式操作系统的实际操作和开发能力。该界面主要包括电子相册、万年历、计算器等软件。它具有结构简单、使用方便、设计精巧的特点。关键词：嵌入图书开发板的STM32F103人机交互界面；电子相册；万年历；计算器。基于STM32嵌入式开发板的人机交互界面设计摘要介绍了一种基于嵌入式开发板的人机交互界面设计，该界面采用STM32F103嵌入式开发板作为主控制器，完成类似智能手机的界面和内部软件的设计。将我们生活中经常接触到的smart-ph one接口引入嵌入式开发板，回归到原来的开发板是一个设计过程的现有成果，旨在加深对嵌入式开发板的理解，加强嵌入式操作系统的实际操作和开发能力。该界面主要包括电子相册、日历和计算器软件，具有结构简单、使用方便、设计精美等特点。关键词： STM32F103嵌入式开发板书；人机交互界面；电子相册；日历；计算器。目录导言11.1项目1的研究背景和意义1.1.1嵌入式系统概述11.1.2触摸屏应用和开发概述22项目目标分析和系统总体规划32.1主流人机界面概述32.2设计目标42.3系统架构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103.1核心电路设计10电源113.1.2晶体振荡器和时钟123.1.3复位电路133.1.4内存3.2触摸屏电路设计3.4.1电阻式触摸屏的基本原理163.4.2触摸屏硬件接口电路17下位机20的软件设计4.1开发环境的设计过程204.1.1人际系统的组合4.1.2阐述三种原型开发方法的差异。4.1.3总体设计框架4.2核心计划分析.205操作.人机界面235.1主页115.1.1相册125.1.2万年历135.1.3计算器6总结与展望30谢谢你参考文献33附录34介绍1.1项目的研究背景和意义人机交互，又称用户界面或用户界面，是人与计算机之间传递和交换信息的媒介和对话界面，是计算机系统的重要组成部分。它是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，实现了信息内部形式和人类可接受形式之间的转换。人机界面存在于人机信息交流的所有领域。中国人机界面市场发展现状中国是世界上人机界面需求最大的市场，但它不是世界上人机界面产品销量最高的市场。这表明低端人机界面用户在中国占有很大份额。近年来，随着民族品牌的迅速发展和低价等策略的采用，他们正在大举进攻低端市场。他们已经占据了中国低端市场的主导地位，赢得了广大用户的认可。国际品牌也在逐步开发其经济型产品，以抢占低端市场的份额。因此，由于低端市场的稳步发展，国内人机界面厂商的整体表现呈现快速增长。人机界面不再是简单的显示和控制国内自动化行业，一些原本不使用人机界面的行业，也开始使用人机界面，这说明人机界面已经成为客户体验不可或缺的一部分。人机界面的用户界面能够更好地反映设备和过程的状态，通过视觉和触觉效果给客户带来更直观的感受。人机界面的未来发展趋势一些机械行业，如机床、纺织机械、电子设备等行业，在中国已经发展了几十年。它们是相对成熟的行业。从长远来看，这些行业仍然需要升级设备。在升级过程中，一些一直使用低端产品的小制造商将被淘汰，但许多企业会在设备升级过程中重新定位需求，寻找能够满足其发展计划并帮助其提高生产率的设备供应商。鉴于这一需求，未来人机界面的变化将在形态、概念和应用场合上发生变化，从而带来工业个人计算机核心技术的变化。总的来说，人机界面未来的发展趋势是六个现代化：平台嵌入、品牌民族化、智能设备、时尚界面、通信网络化、节能环保。1.1.1嵌入式系统概述嵌入式系统将计算机直接嵌入到应用系统中，结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快速发展，超大规模集成电路技术和深亚微米制造技术已经非常成熟，这使得高性能系统芯片的集成成为可能，并将嵌入式系统发展到最高层次的构造形式，即片上系统，从而推动嵌入式系统的更深、更广的应用。嵌入式技术的迅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，而且使计算机的分类从以前的超级计算机/大型机/小型机/小型机转变为通用计算机/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，每个源文件必须被编译或组装成一个目标文件。然后，将所有生成目标文件链接成一个目标文件，即可重定位程序；最后，执行重定位，并将物理存储器地址分配给可重定位程序，以在嵌入式系统上生成可执行二进制图像文件。图1.1嵌入式系统软件开发流程嵌入式系统是集成电路发展过程中的一个里程碑式的成就。它直接将计算机嵌入应用系统，集成计算机软硬件技术、通信技术和微电子技术，是微电子工业和信息技术工业的最终产品。微电子是许多国家的优先产业。以超深亚微米技术和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的发展趋势，也是21世纪集成技术的主流。一般来说，计算机和一些传统的外围设备是作为独立的系统存在的，而不是用于某个特定领域的特定应用。例如，个人电脑就是一个计算机系统。整个系统的目的是提供一个可编程的机器，可以计算和处理数据。它可以用作科学计算的工具或企业管理的工具。因此，人们称这种计算机系统为“通用”计算机系统。但有些系统不是。例如，医用CT扫描仪也是一个内部有计算机的系统，但这台计算机(或处理器)是作为一个特殊系统的组件而存在的，它的存在不是目的，而是手段。像这样“嵌入”到更大的专门系统中的计算机系统被称为“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，后者似乎比前者更一般化，因为该系统通常包括一些机电、光电、热电或电化学执行元件，但实际上它通常不作严格区分。在不引起混淆的情况下，这三个词通常用作同义词，通常指系统的核心部分，即嵌入系统中的计算机。然而，尽管计算机只是整个大系统中的一个组成部分，它通常起着“大脑”的作用。所以实际上，嵌入式计算机是整个系统的核心，而系统中的其他组件是它的外部设备。然而，这些外部设备不同于传统的计算机外部设备，并且嵌入式计算机的功能和目的仅局限于对这些外部设备的控制和管理。因此，也可以说传统的计算机系统面向计算(包括数值和非数值)和处理，而嵌入式计算机通常面向控制。所谓的将计算机“嵌入”到系统中通常并不意味着将通用计算机完整地直接安装到目标系统中，也不简单地移除原始外壳并将其安装到外壳中，而是指为目标系统构建合适的计算机系统，然后将其有机地植入甚至集成到目标系统中。虽然嵌入式系统在工业、服务业、消费电子等领域的应用范围正在扩大，并已经渗透到人们日常生活的各个方面，但仍然很难给出一个明确的定义。嵌入式系统本身是一个具有广泛外延的术语。任何与产品相结合的具有嵌入式特征的控制系统都可以称为嵌入式系统。国际电气和电子工程师协会(IEEE)曾将嵌入式系统定义为“控制、监控或协助设备、机器和车间运行的设备”显然，这一定义具有突出的应用色彩，但现在看来，它并没有完全反映当前嵌入式系统的学术内涵。目前，中国对嵌入式系统的普遍定义是“嵌入式系统是一种将计算机嵌入应用系统的计算机体系结构形式”。换句话说，嵌入式系统以应用为中心，以计算机技术为基础。软件和硬件可以灵活改变，以适应嵌入式应用系统。它们对功能、可靠性、成本、体积和功耗都有严格的要求。简言之，嵌入式系统是嵌入式计算机系统的缩写。从20世纪80年代初开始，嵌入式系统的研发开始使用商业“操作系统”来编写嵌入式应用软件。结果，缩短了嵌入式应用的开发周期，降低了成本。这些嵌入式操作系统具有嵌入式技术的典型特征：采用抢占式调度，响应时间很短，任务执行时间可以确定；该系统的内核非常小，具有裁剪性、可扩展性和可移植性的特点，可以移植到各种类型的微处理器(单片机)上。具有很强的实时性和可靠性，适用于嵌入式应用。自20世纪90年代以来，随着许多应用领域对嵌入式系统实时性要求的提高，各种应用软件的规模不断扩大，这促使嵌入式系统的实时内核逐渐发展成为实时多任务操作系统(RTOS)，并逐渐发展成为国际流行的嵌入式操作系统软件平台。随着嵌入式操作系统的快速发展，系统芯片的制造和设计技术也在不断提高。系统芯片是将一个完整的最终产品的主要功能单元集成到一个或一组大规模集成电路芯片中，这是现代集成电路技术深亚微米技术快速发展的必然结果。系统芯片制造技术的发展主要体现在硅片尺寸的逐渐增大、硅片特征线宽的逐渐减小以及芯片集成度的不断提高。随着片上系统技术的发展，嵌入式系统硬件进一步向小型化和高集成度发展，从而为嵌入式系统的应用开辟了更广阔的天地。2.嵌入式系统的编程特点嵌入式系统通常处理越来越复杂的对象，因此系统通常将这些对象视为任务的软件模块。此外，该系统要求高实时性能，用于快速响应各种事件。虽然嵌入式操作系统的内核并不大，但它们通常具有实时处理和多任务调度的功能。因此，许多嵌入式操作系统也被称为实时多任务操作系统RTOS。嵌入式操作系统支持的嵌入式系统编程框架如图1.3所示。“你好，世界”定期在英特尔XScale处理器系统的液晶屏上闪烁，并通过串行端口发送给主机。在嵌入式系统上安装操作系统后，还必须配备相应的设备驱动程序。有些设备驱动程序是在安装操作系统时生成的，而有些则需要根据某些设备的特性来编写。然后，根据应用程序的要求编写相应的任务。因此，安装操作系统后，应配备液晶显示驱动程序、定时器驱动程序和串口驱动程序，实现液晶显示、定时闪烁和主机通讯功能。在此基础上，用户应编写闪烁的液晶显示任务和“你好，世界”字符发送任务。