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多功能MP4 嵌入式智能终端系统设计

项目思路和一些电路设计来自于 lovelessing 作者的<基于D133的智能手机>

网址 ："https://oshwhub.com/lovelessing/d133-mobile-phone-development-bo"

在此感谢嘉立创平台给予的机会

视频链接：

1.项目简介

本文设计了一款面向教育领域的多功能嵌入式智能终端系统，该系统以STM32H743VIT6微控制器为核心处理器，采用FreeRTOS实时操作系统作为软件基础平台。该终端集成了多媒体播放、图像采集、无线通信、人机交互等多项功能模块。

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2.硬件架构

核心处理器

• STM32H743VIT6
  • Cortex-M7内核 @400MHz
  • 内置 Chrom-ART 加速器
  • 硬件 JPEG 解码器

显示模块

• 4.3英寸RGB触摸屏
  • 接口类型：FMC总线（8080并口协议）
  • 支持硬件JPEG解码
  • 最大分辨率：800×480

无线通信模块

• ESP32-C3芯片
  • 双模连接：2.4GHz Wi-Fi + 蓝牙5.0
  • 低功耗设计

电源系统

• 电池：3.7V 2000mAh锂聚合物电池（型号804050）
• 电源管理：

系统框图

3.软件架构

操作系统

• FreeRTOS实时操作系统
  • 多任务调度
  • 动态内存管理
  • 硬件驱动框架

分层设计

1. 硬件抽象层(HAL)

   • 外设驱动封装（SPI/I2C/USB等）

2. 中间层

   • FatFs文件系统
   • LVGL图形库（版本8.3）

3. 应用层

   • 多媒体播放引擎
   • 图像处理流水线

4. 硬件设计

原理解析（硬件说明）

4.1 MCU

• 主控MCU（STM32H7）
• 主频：480MHz
• Flash闪存：2MB
• RAM：1MB
• 封装 LQFP-100

主控使用25M无源晶振和32.768K低速晶振提供系统时钟源和计时器时钟源

下面是复位电路和指示灯电路

4.2 程序存储器

提供16MB的外置FlASH提供存储程序,型号为 W25Q128，采用 Quad-SPI 方式驱动

4.2.1 FLASH分配

// QSPI Flash资源分区规划 (16MB = 0x1000000)
#define QSPI_BASE_ADDR 0x00000000

// 资源区域划分
#define RES_FONTS_BASE (QSPI_BASE_ADDR + 0x000000)  // 字体区: 4MB
#define RES_IMAGES_BASE (QSPI_BASE_ADDR + 0x400000) // 图片区: 8MB
#define RES_AUDIO_BASE (QSPI_BASE_ADDR + 0xC00000)  // 音频区: 2MB
#define RES_CONFIG_BASE (QSPI_BASE_ADDR + 0xE00000) // 配置区: 1MB
#define RES_SYSTEM_BASE (QSPI_BASE_ADDR + 0xF00000) // 系统区: 1MB

// 具体配置项地址
#define TP_CALIBRATION_ADDR (RES_CONFIG_BASE + 0x0000) // 触摸屏校准数据: 16字节
#define USER_CONFIG_ADDR (RES_CONFIG_BASE + 0x0010)    // 用户配置数据: 256字节
#define DEVICE_INFO_ADDR (RES_CONFIG_BASE + 0x0110)    // 设备信息: 128字节

4.3 内存卡

使用的引脚如图所示

4.4 Camera

Camera 部分使用一个24p FPC转接器，需要1.2V 2.8V 3.3V 电源，使用XC6206线性稳压器，一个12M有源晶振

4.5 人机交互

LCD 接口位32PIN，支持8080接口LCD模块，屏幕复位引脚LCD——RST连接主控芯片PA8上，用独立IO口控制屏幕复位，LCD连接在主控新品啊FMC总线上引脚作用如下

引脚编号	引脚名称	引脚功能定义	引脚功能说明
1	TP_SCK	TP_SCK	电阻触摸屏：时钟信号输出；电容触摸屏：SCL 信号
2	TP_CS	TP_CS	电阻触摸屏：片选信号；电容触摸屏：复位信号
3	TP_PEN	TP_PEN	电阻触摸屏：笔接触中断引脚；电容触摸屏：INT 信号
4	TP_MOSI	TP_MOSI	电阻触摸屏：串行数据输出端；电容触摸屏：SDA 信号
5	TP_MISO	TP_MISO	电阻触摸屏：串行数据输入端；电容触摸屏：NC
6	5V	LCD5V	5V 电源
7	GND	GND	电源地
8	GND	GND	电源地
9	3.3V	LCD3V3	3.3V 电源
10	3.3V	LCD3V3	3.3V 电源
11	BL_CTR	LCD_BL	背光控制脚
12	LCD_D15	FMC_D15	LCD 数据线（高位）
13	LCD_D14	FMC_D14	LCD 数据线
14	LCD_D13	FMC_D13	LCD 数据线
15	LCD_D12	FMC_D12	LCD 数据线
16	LCD_D11	FMC_D11	LCD 数据线
17	LCD_D10	FMC_D10	LCD 数据线
18	LCD_D9	FMC_D9	LCD 数据线
19	LCD_D8	FMC_D8	LCD 数据线
20	LCD_D7	FMC_D7	LCD 数据线
21	LCD_D6	FMC_D6	LCD 数据线
22	LCD_D5	FMC_D5	LCD 数据线
23	LCD_D4	FMC_D4	LCD 数据线
24	LCD_D3	FMC_D3	LCD 数据线
25	LCD_D2	FMC_D2	LCD 数据线
26	LCD_D1	FMC_D1	LCD 数据线
27	LCD_D0	FMC_D0	LCD 数据线（低位）
28	LCD_RST	LCD_RST	LCD 复位信号
29	LCD_RD	FMC_NOE	LCD 读信号
30	LCD_WR	FMC_NWE	LCD 写信号
31	LCD_RS	FMC_A19	命令/数据选择
32	LCD_CS	FMC_NE1	LCD 片选信号

4.6电源电路

本项目的电源电路切换思路来自于lovelessing作者的<基于D133的智能手机>的思路
网址 ："https://oshwhub.com/lovelessing/d133-mobile-phone-development-bo"

Type-C外部电源输入

电源切换电路

电源输入：

• USBIN：外部USB 5V输入
• VBAT：电池电压 3.7V

电源输出：

• VCC5V: 系统5V电源
• VCC3V3：系统3.3V电压

输入信号

• USBIN :用于控制点与路径的逻辑电平信号。

工作模式

模式一：USBIN=低电平（VBAT供电模式）

1. USB电源不可用
2. VBAT通过FP267IN升压模块提供5V输出。
3. 3.3V降压芯片输入来自VBAT。
4. FP267IN的使能端（ON）被高拉通
5. 系统由VBAT供电。

模式二： USBIN=高电平（USB供电模式）

1. USB提供VCC5V。
2. 升压模块FP267IN不导通（OFF），不使用VBAT升压。
3. 3.3V降压模块的输入切换为USBIN（5V）。
4. 系统又USB电源供电，VBAT不参与输出。

5V 升压电路

• 使用FP6276BXR升压芯片进行升压,电路也基本上就是规格书里面的电路
• VOUT= 0.6V *(1+R1/R2)
• PGND一定要接地，就是中间的那一块。

3V3降压电路

TP4056充电电路

WIFI&蓝牙

ESP32电路借鉴于嘉立创的开源的 立创-实战派ESP-C3开发板 网址："https://oshwhub.com/li-chuang-kai-fa-ban/xd-esp32c3-aiot-v1_3_2"

• 系统架构 ： 高性能的STM32H7系列微控制器作为主控单元（MCU），负责完成核心业务逻辑、数据处理及外设管理；同时，选用集成Wi-Fi与蓝牙功能的ESP32-C3芯片作为专用的通信协处理器模块。二者通过异步串口（UART） 进行数据交互
• 通信接口 ： stm32h743vit6使用PC0 ,PC1 软串口与ESP32-C3 进行通讯
• 烧录接口 ： 为便于对ESP32-C3进行固件烧录与调试，为其设计了一个独立的Type-C接口。该接口连接至一颗CH340 USB转TTL串口芯片，CH340的TXD与RXD引脚分别连接至ESP32-C3的U0RX和U0TX引脚。

• ESP32单独带了一个3.3V降压模块，在主电源未接通的情况下，可以使用ESP32单独的3.3V降压进行烧录程序

硬件音频解码芯片

VS1003B的原理图来自微雪电子 网址："https://www.waveshare.net/wiki/VS1003B_MP3_Board#.E8.B5.84.E6.96.99"

• 支持WMA、MIDI、WAV（PCM/ADPCM）等常见音频格式
• 与主控MCU（如STM32）通过SPI（串行外设接口）进行通信

电路板实物图

软件代码

软件代码主框架来自B站的 "无copy不编程" 作者 网址 ：https://gitee.com/heshangchuping/STM32F429

部分应用代码来自于百问网 网址：https://forums.100ask.net/t/topic/7676

LVGL界面设计以及应用展示

![image.png](https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/749bff45fc8345a0a98d9abc1a21c
5fe.png)

项目不足以及注意事项

1.目前电池供电出现问题，不能通过电池供电，只能通过外部Type-C供电
2.esp32复位引脚未连接，也还未测试成功，螺丝柱位置偏差，stm32复位引脚用不了（只能通过断电进行复位），tp2056充电没连接
3.设计时未考虑内存问题，内存不够，所有展示的内容不能再同一个代码中运行，所以分开视频录制了，有些是商家的示例代码进行测试了下功能，有些是在模拟器中实现的小功能等
4.VS1003B部分未验证成功，代码未通讯成功，硬件还不清楚
有些地方用了飞线进行连接
5.代码压缩包有些大，上传附件上传不上来，在这里给出下载链接【通过网盘分享的文件：我的分享
链接: https://pan.baidu.com/s/1T83oxR29SmvyGDBo_DBH0Q?pwd=d2uc 提取码: d2uc】