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第58章 STM32H7的硬件JPEG应用之图片解码显示
本章节为大家讲解硬件JPEG的图片解码功能，实际项目用到的地方比较多，一方面通过硬件JPEG可以加速图片解码，另一方面是JPEG图片比较小。
58.1 初学者重要提示
58.2 硬件JPEG驱动设计
58.3 硬件JPEG驱动移植和使用
58.4 实验例程设计框架
58.5 实验例程说明（MDK）
58.6 实验例程说明（IAR）
58.7 总结
58.1 初学者重要提示
- 学习本章节前，务必优先学习第57章，需要对JPEG的基础知识有个认识。
- 测试STM32H7硬件JPEG解码800*480图片性能，全部通过SDRAM缓存数据，解码10ms，显示9ms：http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=93598 。
- 由于JPEG图片较小，本章配套例程是将其转换为C数组后，直接添加到工程里面。
文件转C数组小软件下载：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=93662 。
使用方法看emWin教程第17章的3.3小节：
http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=19834 。
58.2 硬件JPEG驱动设计
58.2.1 硬件JPEG驱动设计框架
为了方便大家理解JPEG驱动的实现，先看下面JPEG的驱动设计框架：
下面为大家讲解具体的驱动实现。
58.2.2 第1步：JPEG配置
JPEG的配置比较简单，仅需如下代码即可：
JPEG_HandleTypeDef JPEG_Handle; JPEG_Handle.Instance = JPEG; HAL_JPEG_Init(&JPEG_Handle);
58.2.3 第2步：启动JPEG解码
启动JPEG的代码如下：
1. #define CHUNK_SIZE_IN ((uint32_t)(64 * 1024)) /* 输入数据大小，单位字节 */ 2. #define CHUNK_SIZE_OUT ((uint32_t)(64 * 1024)) /* 输出数据大小，单位字节 */ 3. 4. /* 5. ****************************************************************************************************** 6. * 函 数 名: JPEG_Decode_DMA 7. * 功能说明: JPEG解码 8. * 形 参: hjpeg JPEG_HandleTypeDef句柄指针 9. * FrameSourceAddress 数据地址 10. * FrameSize 数据大小 11. * DestAddress 目的数据地址 12. * 返 回 值: HAL_ERROR表示配置失败，HAL_OK表示配置成功 13. * HAL_BUSY表示忙（操作中），HAL_TIMEOUT表示时间溢出 14. ****************************************************************************************************** 15. */ 16. uint32_t JPEG_Decode_DMA(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint32_t FrameSourceAddress ,uint32_t FrameSize, 17. uint32_t DestAddress) 18. { 19. JPEGSourceAddress = FrameSourceAddress ; 20. FrameBufferAddress = DestAddress; 21. Input_frameIndex = 0; 22. Input_frameSize = FrameSize; 23. 24. /* 设置标志，0表示开始解码，1表示解码完成 */ 25. Jpeg_HWDecodingEnd = 0; 26. 27. /* 启动JPEG解码 */ 28. HAL_JPEG_Decode_DMA(hjpeg ,(uint8_t *)JPEGSourceAddress ,CHUNK_SIZE_IN , 29. (uint8_t *)FrameBufferAddress ,CHUNK_SIZE_OUT); 30. 31. return HAL_OK; 32. }
下面将程序设计中几个关键地方做个阐释：
- 第1行，解码过程中，每次加载的数据大小，如果解码的图片大小比这个数值小是没关系的。
- 第2行，解码过程中，每次输出的数据大小。
- 第25行，用此变量做解码完成标志。
- 第28行，启动JPEG解码，关于此函数的讲解在第57章的4.3小节有详细说明。
58.2.4 第3步：MDMA配置
硬件JPEG数据的加载和输出都是通过MDMA做数据传输，代码如下：
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: HAL_JPEG_MspInit 4. * 功能说明: 初始化JEPG所需要的底层 5. * 形 参: JPEG_HandleTypeDef句柄指针 6. * 返 回 值: 无 7. ****************************************************************************************************** 8. */ 9. void HAL_JPEG_MspInit(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg) 10. { 11. /* 这两个变量务必设置为静态局部变量或者全局变量，因为退出后，JPEG句柄还要使用 */ 12. static MDMA_HandleTypeDef hmdmaIn; 13. static MDMA_HandleTypeDef hmdmaOut; 14. 15. /* 使能JPEG时钟 */ 16. __HAL_RCC_JPGDECEN_CLK_ENABLE(); 17. 18. /* 使能MDMA时钟 */ 19. __HAL_RCC_MDMA_CLK_ENABLE(); 20. 21. /* 使能JPEG中断并配置优先级 */ 22. HAL_NVIC_SetPriority(JPEG_IRQn, 0x07, 0x00); 23. HAL_NVIC_EnableIRQ(JPEG_IRQn); 24. 25. /* JPEG输入的MDMA配置 ###########################################*/ 26. hmdmaIn.Instance = MDMA_Channel7; /* 使用MDMA通道7 */ 27. hmdmaIn.Init.Priority = MDMA_PRIORITY_HIGH; /* 优先级高 */ 28. hmdmaIn.Init.Endianness = MDMA_LITTLE_ENDIANNESS_PRESERVE; /* 小端格式 */ 29. hmdmaIn.Init.SourceInc = MDMA_SRC_INC_BYTE; /* 源地址字节递增 */ 30. hmdmaIn.Init.DestinationInc = MDMA_DEST_INC_DISABLE; /* 目的地址无自增 */ 31. hmdmaIn.Init.SourceDataSize = MDMA_SRC_DATASIZE_BYTE; /* 源地址数据宽度字节 */ 32. hmdmaIn.Init.DestDataSize = MDMA_DEST_DATASIZE_WORD; /* 目的地址数据宽度字节 */ 33. hmdmaIn.Init.DataAlignment = MDMA_DATAALIGN_PACKENABLE; /* 小端，右对齐 */ 34. hmdmaIn.Init.SourceBurst = MDMA_SOURCE_BURST_32BEATS; /* 源数据突发传输，32次 */ 35. hmdmaIn.Init.DestBurst = MDMA_DEST_BURST_16BEATS; /* 目的数据突发传输，16次 */ 36. 37. hmdmaIn.Init.SourceBlockAddressOffset = 0; /* 用于block传输，buffer传输用不到 */ 38. hmdmaIn.Init.DestBlockAddressOffset = 0; /* 用于block传输，buffer传输用不到 */ 39. 40. hmdmaIn.Init.Request = MDMA_REQUEST_JPEG_INFIFO_TH; /* JPEG的FIFO阀值触发中断 */ 41. hmdmaIn.Init.TransferTriggerMode = MDMA_BUFFER_TRANSFER; /* 使用MDMA的buffer传输 */ 42. hmdmaIn.Init.BufferTransferLength = 32; /* 每次传输32个字节，JPEG的FIFO阀值是32字节 */ 43. 44. /* 关联MDMA的句柄到JPEG */ 45. __HAL_LINKDMA(hjpeg, hdmain, hmdmaIn); 46. 47. /* 先复位，然后配置MDMA */ 48. HAL_MDMA_DeInit(&hmdmaIn); 49. HAL_MDMA_Init(&hmdmaIn); 50. 51. /* JPEG输出的MDMA配置 ###########################################*/ 52. hmdmaOut.Instance = MDMA_Channel6; /* 使用MDMA通道6 */ 53. hmdmaOut.Init.Priority = MDMA_PRIORITY_VERY_HIGH; /* 优先级最高 */ 54. hmdmaOut.Init.Endianness = MDMA_LITTLE_ENDIANNESS_PRESERVE; /* 小端格式 */ 55. hmdmaOut.Init.SourceInc = MDMA_SRC_INC_DISABLE; /* 源数据地址禁止自增 */ 56. hmdmaOut.Init.DestinationInc = MDMA_DEST_INC_BYTE; /* 目的数据地址字节自增 */ 57. hmdmaOut.Init.SourceDataSize = MDMA_SRC_DATASIZE_WORD; /* 源地址数据宽度字 */ 58. hmdmaOut.Init.DestDataSize = MDMA_DEST_DATASIZE_BYTE; /* 目的地址数据宽度字节 */ 59. hmdmaOut.Init.DataAlignment = MDMA_DATAALIGN_PACKENABLE; /* 小端，右对齐 */ 60. hmdmaOut.Init.SourceBurst = MDMA_SOURCE_BURST_32BEATS; /* 源数据突发传输，32次 */ 61. hmdmaOut.Init.DestBurst = MDMA_DEST_BURST_32BEATS; /* 目的数据突发传输，16次 */ 62. 63. hmdmaOut.Init.SourceBlockAddressOffset = 0; /* 用于block传输，buffer传输用不到 */ 64. hmdmaOut.Init.DestBlockAddressOffset = 0; /* 用于block传输，buffer传输用不到 */ 65. 66. hmdmaOut.Init.Request = MDMA_REQUEST_JPEG_OUTFIFO_TH; /* JPEG的FIFO阀值触发中断 */ 67. hmdmaOut.Init.TransferTriggerMode = MDMA_BUFFER_TRANSFER; /* 使用MDMA的buffer传输 */ 68. hmdmaOut.Init.BufferTransferLength = 32; /* 每次传输32个字节，JPEG的FIFO阀值是32字节 */ 69. 70. /* 先复位，然后配置MDMA */ 71. HAL_MDMA_DeInit(&hmdmaOut); 72. HAL_MDMA_Init(&hmdmaOut); 73. 74. /* 关联MDMA的句柄到JPEG */ 75. __HAL_LINKDMA(hjpeg, hdmaout, hmdmaOut); 76. 77. /* 使能MDMA中断并配置优先级 */ 78. HAL_NVIC_SetPriority(MDMA_IRQn, 0x08, 0x00); 79. HAL_NVIC_EnableIRQ(MDMA_IRQn); 80. }
下面将程序设计中几个关键地方做个阐释：
- 这个函数在用户调用HAL_JPEG_Init时会被调用到。
- 第12-13行，这两个变量一定要设置为静态局部变量或者全局变量，因为此函数退出后，JPEG句柄还要使用。如果设置为局部变量，退出函数后，这两个变量占用的栈空间会被释放。
- 第16-23行，使能JPEG时钟，MDMA时钟以及JPEG中断。
- 第26-49行，JPEG通过MDMA实现输入数据配置，这部分知识点会在后面章节专门为大家讲解。当前直接调用即可。
- 第52-75行，同上，这里是JPEG通过MDMA实现输出数据配置。
- 第78-79行，这步别忘了，要用到MDMA中断。
58.2.5 第4步：JPEG输入数据更新
如果用户设置每次解码的数据小于JPEG文件大小，那么就需要通过此函数更新：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: HAL_JPEG_GetDataCallback * 功能说明: JPEG回调函数，用于从输入地址获取新数据继续解码 * 形 参: hjpeg JPEG_HandleTypeDef 句柄指针 * NbDecodedData 上一轮已经解码的数据大小，单位字节 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void HAL_JPEG_GetDataCallback(JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint32_t NbDecodedData) { uint32_t inDataLength; /* 更新已经解码的数据大小 */ Input_frameIndex = NbDecodedData; /* 如果当前已经解码的数据小于总文件大小，继续解码 */ if( Input_frameIndex < Input_frameSize) { /* 更新解码数据位置 */ JPEGSourceAddress = JPEGSourceAddress NbDecodedData; /* 更新下一轮要解码的数据大小 */ if((Input_frameSize - Input_frameIndex) >= CHUNK_SIZE_IN) { inDataLength = CHUNK_SIZE_IN; } else { inDataLength = Input_frameSize - Input_frameIndex; } } else { inDataLength = 0; } /* 更新输入缓冲 */ HAL_JPEG_ConfigInputBuffer(hjpeg,(uint8_t *)JPEGSourceAddress, inDataLength); }
58.2.6 第5步：JPEG输出数据更新
根据用户在函数HAL_JPEG_Decode_DMA中配置每次解码时输出的数据大小，需要通过此函数更新输出地址：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: HAL_JPEG_DataReadyCallback * 功能说明: JPEG回调函数，用于输出缓冲地址更新 * 形 参: hjpeg JPEG_HandleTypeDef 句柄指针 * pDataOut 输出数据缓冲 * OutDataLength 输出数据大小，单位字节 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void HAL_JPEG_DataReadyCallback (JPEG_HandleTypeDef *hjpeg, uint8_t *pDataOut, uint32_t OutDataLength) { /* 更新JPEG输出地址 */ FrameBufferAddress = OutDataLength; HAL_JPEG_ConfigOutputBuffer(hjpeg, (uint8_t *)FrameBufferAddress, CHUNK_SIZE_OUT); }
58.2.7 第6步：YCbCr格式转RGB并显示
JPEG解码输出数据是YCbCr格式，要显示到显示屏上需要使用RGB格式。通过STM32H7的DMA2D即可实现：
1. /* 2. ****************************************************************************************************** 3. * 函 数 名: DMA2D_Copy_YCbCr_To_RGB 4. * 功能说明: YCbCr转RGB输出 5. * 形 参: pSrc: 数据源地址 6. * pDst: 数据目的地址 7. * x: X轴首地址 8. * y: Y轴首地址 9. * xsize: 目的区域的X轴大小，即每行像素数 10. * ysize: 目的区域的Y轴大小，即行数 11. * PixelFormat： 目标区颜色格式 12. * ChromaSampling : YCbCr Chroma sampling : 4:2:0, 4:2:2 or 4:4:4 13. * 返 回 值: 无 14. ****************************************************************************************************** 15. */ 16. static void DMA2D_Copy_YCbCr_To_RGB(uint32_t *pSrc, 17. uint32_t *pDst, 18. uint16_t x, 19. uint16_t y, 20. uint16_t xsize, 21. uint16_t ysize, 22. uint32_t PixelFormat, 23. uint32_t ChromaSampling) 24. { 25. uint32_t cssMode = DMA2D_CSS_420; 26. uint32_t inputLineOffset = 0; 27. uint32_t destination = 0; 28. 29. /* 处理输入行偏移 */ 30. if(ChromaSampling == JPEG_420_SUBSAMPLING) 31. { 32. cssMode = DMA2D_CSS_420; 33. 34. inputLineOffset = xsize % 16; 35. if(inputLineOffset != 0) 36. { 37. inputLineOffset = 16 - inputLineOffset; 38. } 39. } 40. else if(ChromaSampling == JPEG_444_SUBSAMPLING) 41. { 42. cssMode = DMA2D_NO_CSS; 43. 44. inputLineOffset = xsize % 8; 45. if(inputLineOffset != 0) 46. { 47. inputLineOffset = 8 - inputLineOffset; 48. } 49. } 50. else if(ChromaSampling == JPEG_422_SUBSAMPLING) 51. { 52. cssMode = DMA2D_CSS_422; 53. 54. inputLineOffset = xsize % 16; 55. if(inputLineOffset != 0) 56. { 57. inputLineOffset = 16 - inputLineOffset; 58. } 59. } 60. 61. /* 输出地址，特别注意末尾乘以2对应RGB565，如果输出格式是ARGB8888，需要乘以4 */ 62. destination = (uint32_t)pDst ((y * g_LcdWidth) x) * 2; 63. 64. 65. /* DMA2D采用存储器到存储器模式，并且执行FPC颜色格式转换, 这种模式是前景层作为DMA2D输入 */ 66. DMA2D->CR = 0x00010000UL | (1 << 9); 67. DMA2D->OOR = g_LcdWidth - xsize; 68. 69. /* 输出格式 */ 70. DMA2D->OPFCCR = PixelFormat 71. | (DMA2D_REGULAR_ALPHA << 20) 72. | (DMA2D_RB_REGULAR << 21); 73. 74. /* 前景层输入格式 */ 75. DMA2D->FGPFCCR = DMA2D_INPUT_YCBCR 76. | (DMA2D_REPLACE_ALPHA << 16) 77. | (DMA2D_REGULAR_ALPHA << 20) 78. | (DMA2D_RB_REGULAR << 21) 79. | (0xFFU << 24) 80. | (cssMode << 18); 81. 82. DMA2D->FGOR = inputLineOffset; 83. DMA2D->NLR = (uint32_t)(xsize << 16) | (uint16_t)ysize; 84. DMA2D->OMAR = (uint32_t)destination; 85. DMA2D->FGMAR = (uint32_t)pSrc; 86. 87. /* 启动传输 */ 88. DMA2D->CR |= DMA2D_CR_START; 89. 90. /* 等待DMA2D传输完成 */ 91. while (DMA2D->CR & DMA2D_CR_START) {} 92. }
下面将程序设计中几个关键地方做个阐释：
- 第30-59行，获取输入行偏移。
- 第62行，计算输出地址，特别注意末尾乘以2对应RGB565颜色格式，如果输出格式是ARGB8888，需要乘以4。变量g_LcdWidth表示显示屏的宽度，单位像素。
- 第66行，DMA2D采用存储器到存储器模式，并且执行FPC颜色格式转换, 这种模式是前景层作为DMA2D输入。
- 第67行，输出行偏移，行偏移的意思就是一行结束到下一行开始的距离，单位像素个数。
- 第70-72行，输出格式配置。
- 第75-80行，前景层输入格式。
- 第82行，输入行偏移。
- 第83行，总传输次数。
- 第84行，数据传输目的地址。
- 第85行，数据传输源地址。
- 第88-91行，启动DMA2D传输，并等待传输完成。
58.3 硬件JPEG驱动移植和使用
JPEG移植比较简单：
- 第1步：复制decode_dma.c和decode_dma.h到自己的工程目录，并添加到工程里面。
- 第2步：这几个驱动文件主要用到HAL库的JPEG和MDMA驱动文件，简单省事些可以添加所有HAL库.C源文件进来。
- 第3步，应用方法看本章节配套例子即可。
58.4 实验例程设计框架
通过程序设计框架，让大家先对配套例程有一个全面的认识，然后再理解细节，本次实验例程的设计框架如下：
第1阶段，上电启动阶段：
- 这部分在第14章进行了详细说明。
第2阶段，进入main函数：
- 第1步，硬件初始化，主要是MPU，Cache，HAL库，系统时钟，滴答定时器，LED ，LCD，和SDRAM。
- 第2步，解码一张480*272的JPEG格式图片，并将其显示到LCD上。
58.5 实验例程说明（MDK）
配套例子：
V7-036_硬件JPEG实现图片解码显示
实验目的：
- 学习STM32H7的硬件JPEG解码。
实验内容：
- 解码一张480*272大小的JPEG图片并显示。
LCD界面显示效果如下：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitI2C(); /* 初始化I2C总线 */ TOUCH_InitHard(); /* 初始化触摸芯片，LCD面板型号的检查也在此函数，所以要在函数LCD_InitHard前调用 */ LCD_InitHard(); /* 初始化LCD */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和SDRAM。由于SDRAM要用于LCD的显存，方便起见，直接将其配置为WT模式。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SDRAM的MPU属性为Write through, read allocate，no write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_32MB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 启动1个200ms的自动重装定时器，让LED2每200ms翻转一次。
- LCD第1个图：使用DMA2D刷色块。
- LCD第2个图：显示ARGB8888位图。
- LCD第3个图：显示RGB565位图。
- LCD第4个图：两个位图混合。
- LCD第5个图：Alpha透明度200的位图显示。
- LCD第6个图：Alpha透明度100的位图显示。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint16_t ucBright; /* 背光亮度(0-255) */ FONT_T tFont; /* 定义一个字体结构体变量，用于设置字体参数 */ /* 设置字体参数 */ { tFont.FontCode = FC_ST_16; /* 字体代码 16点阵 */ tFont.FrontColor = CL_WHITE; /* 字体颜色 */ tFont.BackColor = CL_BLUE; /* 文字背景颜色 */ tFont.Space = 0; /* 文字间距，单位 = 像素 */ } bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ /* 延迟200ms再点亮背光，避免瞬间高亮 */ bsp_DelayMS(200); LCD_ClrScr(CL_BLUE); /* 界面整体显示完毕后，再打开背光，设置为缺省亮度 */ bsp_DelayMS(100); ucBright = BRIGHT_DEFAULT; LCD_SetBackLight(ucBright); /* 第1个图：使用DMA2D刷色块 ##############################################################*/ LCD_DispStr(24, 2, "DMA2D刷色块", &tFont); _DMA2D_Fill((void *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 24*2), /* 显示起始地址(24, 20) */ 128, /* 色块长 */ 128, /* 色块高 */ g_LcdWidth-128, /* 色块行偏移 */ CL_RED, /* 色块颜色 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 色块颜色格式 */ /* 第2个图：显示ARGB8888位图 ##############################################################*/ LCD_DispStr(176, 2, "刷ARGB8888位图", &tFont); _DMA2D_DrawAlphaBitmap((void *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 176*2), /* 显示起始地址(176, 20) */ (void *)_aclufei, /* 位图地址 */ 128, /* 位图长 */ 128, /* 位图高 */ 0, /* 位图行偏移 */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 目标区颜色格式 */ /* 第3个图：显示RGB565位图 ##############################################################*/ LCD_DispStr(328, 2, "刷RGB565位图", &tFont); _DMA2D_Copy((uint32_t *)_acmickey, /* 位图地址 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 328*2), /* 显示起始地址(328, 20) */ 128, /* 位图长 */ 128, /* 位图高 */ 0, /* 位图行偏移 */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 目标区颜色格式 */ /* 第4个图：两个位图混合 ##############################################################*/ LCD_DispStr(24, 150, "两个位图混合", &tFont); _DMA2D_AlphaBlendingBulk((uint32_t *)_aclufei, /* 前景层位图地址 */ 0, /* 前景层行偏移 */ (uint32_t *)_acsuolong, /* 背景层位图地址 */ 0, /* 背景层行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 24*2), /* 显示起始地址(24, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128); /* 目标区高 */ /* 第5个图：Alpha透明度200的位图显示 #######################################################*/ LCD_DispStr(176, 150, "Alpha透明度200", &tFont); _DMA2D_MixColorsBulk((uint32_t *)_achuoying, /* 位图地址 */ 0, /* 位图行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 176*2), /* 显示起始地址(176, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128, /* 目标区高 */ 200); /* 位图显示透明度200 */ /* 第6个图：Alpha透明度100的位图显示 ####################################################*/ LCD_DispStr(328, 150, "Alpha透明度100", &tFont); _DMA2D_MixColorsBulk((uint32_t *)_achuoying, /* 位图地址 */ 0, /* 位图行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 328*2), /* 显示起始地址(328, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128, /* 目标区高 */ 100); /* 位图显示透明度200 */ bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个200ms的自动重装的定时器，软件定时器0 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 判断软件定时器0是否超时 */ if(bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔200ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } } }
58.6 实验例程说明（IAR）
配套例子：
V7-036_硬件JPEG实现图片解码显示
实验目的：
- 学习STM32H7的硬件JPEG解码。
实验内容：
- 解码一张480*272大小的JPEG图片并显示。
LCD界面显示效果如下：
上电后串口打印的信息：
波特率 115200，数据位 8，奇偶校验位无，停止位 1
程序设计：
系统栈大小分配：
RAM空间用的DTCM：
硬件外设初始化
硬件外设的初始化是在 bsp.c 文件实现：
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: bsp_Init * 功能说明: 初始化所有的硬件设备。该函数配置CPU寄存器和外设的寄存器并初始化一些全局变量。只需要调用一次 * 形 参：无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void bsp_Init(void) { /* 配置MPU */ MPU_Config(); /* 使能L1 Cache */ CPU_CACHE_Enable(); /* STM32H7xx HAL 库初始化，此时系统用的还是H7自带的64MHz，HSI时钟: - 调用函数HAL_InitTick，初始化滴答时钟中断1ms。 - 设置NVIV优先级分组为4。 */ HAL_Init(); /* 配置系统时钟到400MHz - 切换使用HSE。 - 此函数会更新全局变量SystemCoreClock，并重新配置HAL_InitTick。 */ SystemClock_Config(); /* Event Recorder： - 可用于代码执行时间测量，MDK5.25及其以上版本才支持，IAR不支持。 - 默认不开启，如果要使能此选项，务必看V7开发板用户手册第8章 */ #if Enable_EventRecorder == 1 /* 初始化EventRecorder并开启 */ EventRecorderInitialize(EventRecordAll, 1U); EventRecorderStart(); #endif bsp_InitKey(); /* 按键初始化，要放在滴答定时器之前，因为按钮检测是通过滴答定时器扫描 */ bsp_InitTimer(); /* 初始化滴答定时器 */ bsp_InitUart(); /* 初始化串口 */ bsp_InitExtIO(); /* 初始化FMC总线74HC574扩展IO. 必须在 bsp_InitLed()前执行 */ bsp_InitLed(); /* 初始化LED */ bsp_InitI2C(); /* 初始化I2C总线 */ TOUCH_InitHard(); /* 初始化触摸芯片，LCD面板型号的检查也在此函数，所以要在函数LCD_InitHard前调用 */ LCD_InitHard(); /* 初始化LCD */ }
MPU配置和Cache配置：
数据Cache和指令Cache都开启。配置了AXI SRAM区（本例子未用到AXI SRAM），FMC的扩展IO区和SDRAM。由于SDRAM要用于LCD的显存，方便起见，直接将其配置为WT模式。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: MPU_Config * 功能说明: 配置MPU * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void MPU_Config( void ) { MPU_Region_InitTypeDef MPU_InitStruct; /* 禁止 MPU */ HAL_MPU_Disable(); /* 配置AXI SRAM的MPU属性为Write back, Read allocate，Write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x24000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_512KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER0; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL1; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置FMC扩展IO的MPU属性为Device或者Strongly Ordered */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0x60000000; MPU_InitStruct.Size = ARM_MPU_REGION_SIZE_64KB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_NOT_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER1; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /* 配置SDRAM的MPU属性为Write through, read allocate，no write allocate */ MPU_InitStruct.Enable = MPU_REGION_ENABLE; MPU_InitStruct.BaseAddress = 0xC0000000; MPU_InitStruct.Size = MPU_REGION_SIZE_32MB; MPU_InitStruct.AccessPermission = MPU_REGION_FULL_ACCESS; MPU_InitStruct.IsBufferable = MPU_ACCESS_NOT_BUFFERABLE; MPU_InitStruct.IsCacheable = MPU_ACCESS_CACHEABLE; MPU_InitStruct.IsShareable = MPU_ACCESS_NOT_SHAREABLE; MPU_InitStruct.Number = MPU_REGION_NUMBER2; MPU_InitStruct.TypeExtField = MPU_TEX_LEVEL0; MPU_InitStruct.SubRegionDisable = 0x00; MPU_InitStruct.DisableExec = MPU_INSTRUCTION_ACCESS_ENABLE; HAL_MPU_ConfigRegion(&MPU_InitStruct); /*使能 MPU */ HAL_MPU_Enable(MPU_PRIVILEGED_DEFAULT); } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: CPU_CACHE_Enable * 功能说明: 使能L1 Cache * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ static void CPU_CACHE_Enable(void) { /* 使能 I-Cache */ SCB_EnableICache(); /* 使能 D-Cache */ SCB_EnableDCache(); }
主功能：
主程序实现如下操作：
- 启动1个200ms的自动重装定时器，让LED2每200ms翻转一次。
- 解码一张480*272大小的JPEG图片并显示。
/* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { uint16_t ucBright; /* 背光亮度(0-255) */ FONT_T tFont; /* 定义一个字体结构体变量，用于设置字体参数 */ /* 设置字体参数 */ { tFont.FontCode = FC_ST_16; /* 字体代码 16点阵 */ tFont.FrontColor = CL_WHITE; /* 字体颜色 */ tFont.BackColor = CL_BLUE; /* 文字背景颜色 */ tFont.Space = 0; /* 文字间距，单位 = 像素 */ } bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ PrintfHelp(); /* 打印操作提示 */ /* 延迟200ms再点亮背光，避免瞬间高亮 */ bsp_DelayMS(200); LCD_ClrScr(CL_BLUE); /* 界面整体显示完毕后，再打开背光，设置为缺省亮度 */ bsp_DelayMS(100); ucBright = BRIGHT_DEFAULT; LCD_SetBackLight(ucBright); /* 第1个图：使用DMA2D刷色块 ##############################################################*/ LCD_DispStr(24, 2, "DMA2D刷色块", &tFont); _DMA2D_Fill((void *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 24*2), /* 显示起始地址(24, 20) */ 128, /* 色块长 */ 128, /* 色块高 */ g_LcdWidth-128, /* 色块行偏移 */ CL_RED, /* 色块颜色 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 色块颜色格式 */ /* 第2个图：显示ARGB8888位图 ##############################################################*/ LCD_DispStr(176, 2, "刷ARGB8888位图", &tFont); _DMA2D_DrawAlphaBitmap((void *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 176*2), /* 显示起始地址(176, 20) */ (void *)_aclufei, /* 位图地址 */ 128, /* 位图长 */ 128, /* 位图高 */ 0, /* 位图行偏移 */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 目标区颜色格式 */ /* 第3个图：显示RGB565位图 ##############################################################*/ LCD_DispStr(328, 2, "刷RGB565位图", &tFont); _DMA2D_Copy((uint32_t *)_acmickey, /* 位图地址 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*20*2 328*2), /* 显示起始地址(328, 20) */ 128, /* 位图长 */ 128, /* 位图高 */ 0, /* 位图行偏移 */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565); /* 目标区颜色格式 */ /* 第4个图：两个位图混合 ##############################################################*/ LCD_DispStr(24, 150, "两个位图混合", &tFont); _DMA2D_AlphaBlendingBulk((uint32_t *)_aclufei, /* 前景层位图地址 */ 0, /* 前景层行偏移 */ (uint32_t *)_acsuolong, /* 背景层位图地址 */ 0, /* 背景层行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 24*2), /* 显示起始地址(24, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128); /* 目标区高 */ /* 第5个图：Alpha透明度200的位图显示 #######################################################*/ LCD_DispStr(176, 150, "Alpha透明度200", &tFont); _DMA2D_MixColorsBulk((uint32_t *)_achuoying, /* 位图地址 */ 0, /* 位图行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 176*2), /* 显示起始地址(176, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128, /* 目标区高 */ 200); /* 位图显示透明度200 */ /* 第6个图：Alpha透明度100的位图显示 ####################################################*/ LCD_DispStr(328, 150, "Alpha透明度100", &tFont); _DMA2D_MixColorsBulk((uint32_t *)_achuoying, /* 位图地址 */ 0, /* 位图行偏移 */ (uint32_t *)(SDRAM_LCD_BUF1 g_LcdWidth*168*2 328*2), /* 显示起始地址(328, 168) */ g_LcdWidth-128, /* 目标区行偏移 */ 128, /* 目标区长 */ 128, /* 目标区高 */ 100); /* 位图显示透明度200 */ bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个200ms的自动重装的定时器，软件定时器0 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 判断软件定时器0是否超时 */ if(bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔200ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } } } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: main * 功能说明: c程序入口 * 形 参: 无 * 返 回 值: 错误代码(无需处理) ********************************************************************************************************* */ int main(void) { bsp_Init(); /* 硬件初始化 */ PrintfLogo(); /* 打印例程名称和版本等信息 */ /* 延迟200ms再点亮背光，避免瞬间高亮 */ bsp_DelayMS(200); LCD_ClrScr(CL_BLUE); /* 界面整体显示完毕后，再打开背光，设置为缺省亮度 */ bsp_DelayMS(100); LCD_SetBackLight(BRIGHT_DEFAULT); TestJpeg(); /* JPEG测试 */ } /* ********************************************************************************************************* * 函 数 名: TestJpeg * 功能说明: 硬件JPEG测试 * 形 参: 无 * 返 回 值: 无 ********************************************************************************************************* */ void TestJpeg(void) { int iTimeStart, iTimeEnd; FONT_T tFont; /* 定义一个字体结构体变量，用于设置字体参数 */ char buf0[100]; char buf1[100]; /* 设置字体属性 */ tFont.FontCode = FC_ST_16; /* 字体选择宋体16点阵，高16x宽15) */ tFont.FrontColor = CL_RED; /* 字体颜色设置为红色 */ tFont.BackColor = CL_MASK; /* 文字背景颜色，透明 */ tFont.Space = 0; /* 字符水平间距, 单位 = 像素 */ /* 第1步：JPEG初始化 ###########################################*/ JPEG_Handle.Instance = JPEG; HAL_JPEG_Init(&JPEG_Handle); iTimeStart = bsp_GetRunTime(); JPEG_Decode_DMA(&JPEG_Handle, (uint32_t)_ac1, sizeof(_ac1) , SDRAM_APP_BUF); /* 第2步：等待JPEG解码完成 ###########################################*/ while(Jpeg_HWDecodingEnd == 0){} iTimeEnd = bsp_GetRunTime(); sprintf(buf0, "STM32H7硬件JPEG解码480*272图片时间=%dms", iTimeEnd- iTimeStart); /* 第3步：获取JPEG图片信息###########################################*/ HAL_JPEG_GetInfo(&JPEG_Handle, &JPEG_Info); /* 第4步：绘制JPEG图片到显示屏###########################################*/ iTimeStart = bsp_GetRunTime(); DMA2D_Copy_YCbCr_To_RGB((uint32_t *)SDRAM_APP_BUF, /* JEPG解码后的数据 */ (uint32_t *)SDRAM_LCD_BUF1, /* 这里是显存地址 */ 0 , 0, JPEG_Info.ImageWidth, JPEG_Info.ImageHeight, LTDC_PIXEL_FORMAT_RGB565, JPEG_Info.ChromaSubsampling); iTimeEnd = bsp_GetRunTime(); LCD_DispStr(0, 0, buf0, &tFont); sprintf(buf1, "STM32H7硬件JPEG显示480*272图片时间=%dms", iTimeEnd- iTimeStart); LCD_DispStr(0, 18, buf1, &tFont); bsp_StartAutoTimer(0, 200); /* 启动1个200ms的自动重装的定时器，软件定时器0 */ /* 进入主程序循环体 */ while (1) { bsp_Idle(); /* 判断软件定时器0是否超时 */ if(bsp_CheckTimer(0)) { /* 每隔200ms 进来一次 */ bsp_LedToggle(2); } } }
58.7 总结
本章节涉及到的知识点比较重要，以后做GUI移植也要用到，可以大大加速GUI的JPEG解码速度。