基于STM32嵌入式开发板的人机交互界面2DOC

1、 基于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。The man-machine interaction interface design based on STM32 embedded development board ABSTRACT Paper introduces a kind of human-computer interaction interface design based on embedded development board, this interface using STM32F103 e

2、mbedded development board as the main controller, the finish is similar to the smart phone interface and the design of the internal software. Will be our life often come into contact with the smart-phone interface is introduced in the embedded development board, to return to the original development board is the existing results of a design process that aims to deepen the understanding of embedded development board and strengthen the practical operation of embedded operating system and developme

3、nt capabilities. The interface is mainly including electronic photo album, calendar and calculator software, it has a simple structure, easy to use, exquisite design etc.Key words: STM32F103 embedded development board book; The human-computer interaction interface; Electronic photo album; Calendar; Calculator.目录1 绪论1 1.1 项目的研究背景及意义1 1.1.1 嵌入式系统概述1 1.1.2 触摸屏应用与发展综述22 课题目标分析及系统总体方案3 2.1 主流人机界面概况3 2.2 设计目标4 2.3系统体系结构5 2.3.1硬件平台结构6 2.3.4系统软件平台73 硬件平台设计10 3.1 核心电路设计10 3.1.1 电源113.1.2 晶振和时钟123.1.3复位电路

4、13 3.1.4 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20 4.1开发环境的设计过程20 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.23 5.1 主页115.1.1 相册125.1.2万年历13 5.1.3 计算器6 总结与展望30致 谢32参考文献33附录 34 1 绪论1.1项目的研究背景及意义 人机界面（Human Machine Interaction，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

5、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

6、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（System on a Chip）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。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

7、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

8、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，虽然计算机在整个大系统中只是一个部件，却通常起着相当于“大脑”的作用。所以事实上所嵌入的计算机就是整个系统的核心，而系统中的其他部件则是其外部设备。只不过这些外部设备不同于常规的计算机外部设备，而所嵌入的计算机的作用和目的又只限于对这些外部设备的控制和管理而已。所以也可以说，常规的计算机系统是面向计算（包括数值和非数值）和处理的，而嵌入式计算机则一般是面向控制的。所谓将计算机“嵌入”到系统中，一般并不是指直接把一台通用计算机原封不动地安装到目标系统中，也不只是简单地把原有的机壳拆掉并安装到机壳中，而是指为目标系统构筑起合适的计算机系统，再把它有机地植入、甚至融入目标系统。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不断扩大，且已渗透到人们日常生活的方方面面，但是依然很难给它下一个明确的定义。嵌入式系统本身是一个外延很广的名词，凡是与产品结合在一起的、具有嵌入式特点的控制系统都可以叫做嵌入式系统。国际电工与电子工程师协会（即IEEE）曾经把嵌入式系统定义为“控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置”。显然该定义具有突出的应用色彩，不过现在看来，似乎并未充分体现嵌入式系统现今的学术内涵。目前国内普遍认同的嵌入式系统的定义是“嵌入式系统是将计算机嵌入到某个应用系统内的一种计算机体系结构形式”。换言之，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件能灵活变化以适应所嵌入的应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。简言之，嵌入式系统就是嵌入式计算机系统的简称。从20世纪80年代初，嵌入式系统的研发开始用商业级“操作系统”编写嵌入式应用软件，结果使嵌入式应用的开发周期缩短、成本降低。这些嵌入式操作系统均具有嵌入式技术的典型特点：采用占先式的调度，响应的时间很短，任务执行的时间可以确定；系统内核很小，且具有可剪裁性、可扩充性和可移植性，可以移植到各种型号的微处理器（单片机）上；具有较强的实时性和可靠

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