简易拍立得设计

项目说明

主控使用STM32，并移植LVGL8.2。
200万像素摄像头，实现照片拍摄功能。
2.8寸TFT液晶显示屏，分辨率240×320。实现照片显示、打印、删除等功能。
内置热敏打印单元，可实现拍摄照片打印功能。
内置500mAh锂电池，并设计有锂电池充放电管理单。无需外部电源，体积小巧，方便携带。
使用波轮按键方便操作，同时提供电源开关键和拍摄按键。
支持定时休眠，一键休眠和唤醒，降低功耗。

开源协议

GPL3.0
开源网址：https://gitee.com/liangzili/camera

项目属性

提示：本项目为首次公开，为本人原创项目。项目未曾在别的比赛中获奖。

更新日志

master

固件程序修复摄像头清晰度差的问题。

20240720_V2.1

固件程序优化热敏打印速度。
PCB调整DCMI为等长布线。
PCB调整热敏打印头和摄像头供电部分线宽。
PCB修复部分丝印被遮挡的问题。
PCB修复左下角固定孔位置。

20240521_V2.0

新增LVGL8.2适配，实现更好的UI效果。
新增摄像头驱动电路，减小因摄像模组带来的空间占用。
优化RGB565转灰度算法，实现更合理的灰度值输出。
修改电源开关位置，解决因电源开关关闭导致无法充电的问题。
PCB版型修改，下方开槽，方便打印纸卷放置，减小机身厚度。
修复LCD FSMC_D1引脚错误。
修复因VDDA、VSSA导致的STM32启动失败问题。
修复STM32外围滤波电容接地问题。

20240409_V1.0

项目首次发布，基本功能实现，完成验证。

硬件设计

硬件框图.png
主控：STM32F407ZG

选用这款微控制器，是因为STM32F4系列提供了出色的计算能力和实时响应能力。可以为项目中摄像头、屏幕、存储卡、热敏打印头、电池管理、按键控制等提供足够的IO支持及资源支持。

屏幕：2.8寸TFT液晶屏

这款2.8寸的屏幕采用240*320的分辨率，尺寸小巧的同时也能提供不错的显示效果。通过FSMC连接STM32控制器，简化了电路设计和布线，降低了系统成本和复杂度。

摄像头：OV2640摄像头模组

这款200万像素的摄像头，不仅具有极高的性价比，而且完全满足本项目的图像采集需求。通过DCMI连接STM32控制器，提供了高速的数据传输能力。

热敏打印头：精芯 JX-700-48R

设计一款拍立得设备，图像的打印是关键，不仅要体积小巧、重量轻，还要功耗低，而热敏打印就是不错的选择。

电池管理：TP4056

TP4056采用恒定电流/恒定电压(CCCV)充电模式，能够自动完成整个充电过程，包括涓流预充、恒流快速充电和恒压充电阶段，有效保证电池的健康和长寿命。

软件设计

软件界面：

受篇幅限制，这里只针对部分关键代码进行讲解。

热敏打印功能实现：

当系统检测到打印键按下时，将获取当前图片的路径，并调用如下函数，此函数用于从给定路径读取一个BMP图像文件，并将其转换为热敏打印机的数据格式进行打印。

static void PrintFile(char *path)
{
    FRESULT res;
    FIL file;                                               // 文件对象
    UINT br;                                                // 实际读取的字节数
    uint16_t line = 0;                                      // 当前打印行号
    uint16_t lineDateTemp[384];                             // 文件内容缓存，保存一行图片数据
    res = f_open(&amp;file, path, FA_READ);
    if (res != FR_OK) 
    {
      printe("文件打开失败\n");
    }
    
    /* 从bmp头 获取图片信息 */
    BITMAPINFO hbmp;        
    res = f_read(&amp;file, &amp;hbmp, sizeof(BITMAPINFO), &amp;br);
    if (res != FR_OK) 
    {
      printe("文件读取失败\n");
    }
    uint32_t bfOffBits = hbmp.bmfHeader.bfOffBits;        // 位图数据偏移量
    uint16_t w = hbmp.bmiHeader.biWidth;                  // 图象的宽度，以象素为单位
    uint16_t h = hbmp.bmiHeader.biHeight;                 // 图象的高度，以象素为单位
    printi("位图数据偏移量：%d，宽度：%d，高度：%d。\n",bfOffBits,w,h);

    f_lseek(&amp;file, bfOffBits);                            // 移动文件指针跳过bmp文件头
    memset(lineDateTemp, 0xFF, sizeof(lineDateTemp));     // 行数据点默认为白色
    do{
      res = f_read(&amp;file, lineDateTemp, w*2, &amp;br);        // 一次读取1行像素，16bit，一个像素2个字节
      if(w &lt; 384)                                               // 图片宽度小于打印宽度
      {
        memmove(lineDateTemp + (384 - w)/2, lineDateTemp, w*2); // 数据整体移动，使图像保持居中
        memset(lineDateTemp,0xFF, (384 - w)/2);                 // 填充白色
      }
      if(res != FR_OK)
      {
        printf("文件读取失败\n");
        break;
      }
      uint8_t printLine[48];                                     // 一行打印数据48字节DotS
      for(uint16_t i = 0;i &lt; 384;i+=8)                           // 对当前 DOT点 进行处理，打印宽度
      {
        uint8_t packedByte = 0;                                  // 将8个二值化像素合并为一个字节
        for(uint8_t j = 0;j &lt; 8;j++)                             // 3.将8个二值化后的像素（每个像素1位）合并成一个字节
        {
          uint8_t gray = RGB565ToGray(lineDateTemp[384 - i - j]);// 1.RGB565格式转灰度图,uint16_t =&gt; uint8_t
          packedByte |= GrayToBinary(gray, 127) &lt;&lt; (7 - j);      // 2.根据灰度值设定阈值进行二值化处理，阈值为128
          if(j == 7)
          {
            printLine[i/8] = packedByte;                         // 4.将处理好的数据添加到打印数组，等待打印
          }
        }
      }
      printf("打印line%d\n",line);
      LinePrint(printLine);
      if (res != FR_OK) 
      {
        printf("f_lseek err\n");
      }
      line++;
    }while(br &gt; 0);

    PrinterStep(80);//打印完成的出纸长度
    StopPrint();
    f_close(&amp;file);
}
// RGB565转灰度
uint8_t RGB565ToGray(uint16_t rgb565)
{
  uint32_t gray;
  uint8_t r = (rgb565 &gt;&gt; 11) &amp; 0x1F; // R 5 bits
  uint8_t g = (rgb565 &gt;&gt; 5) &amp; 0x3F;  // G 6 bits
  uint8_t b = rgb565 &amp; 0x1F;         // B 5 bits

  gray = (r*30*8 + g*59*4 + b*11*8 + 50) / 100; // 注意，这里使用的是近似的人眼感知权重：R*30%, G*59%, B*11%。加50是为了四舍五入。
  return (uint8_t)gray;                         // 确保结果在0-255范围内，尽管这里计算的结果自然就在该范围内
}
// 二值化处理
uint8_t GrayToBinary(uint8_t gray, uint8_t threshold) {
    return (gray &gt;= threshold) ? 0 : 1;
}