【经验分享】STM32单片机图片解码

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STMCU小助手发布时间：2022-1-28 18:28

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文章简介:	STM32单片机图片解码

图片解码首先是最简单的bmp图片解码,关于bmp的结构可自行查阅,代码如下

#ifndef __BMPDECODE_H_
#define __BMPDECODE_H_
#include "ff.h"
#include "lcd.h"
#include "stdlib.h"
#include "usb_type.h"
//重定义区
typedef char CHAR; //数据类型重定义，便于移植
typedef short SHORT;
//typedef int LONG;
//typedef unsigned int DWORD;
typedef int BOOL;
typedef u8 BYTE;
typedef unsigned short WORD;
//#define FALSE 0
//#define TRUE 1
//BMP图象数据压缩的类型
#define BI_RGB 0L //无压缩
#define BI_RLE8 1L //每个像素四个bit
#define BI_RLE4 2L //每个像素8个bit
#define BI_BITFIELDS 3L //每个像素的bit由指定的掩码决定
#define bufferToLong(buffer,t) (LONG)((((u32)bmpbuffer[t])) + (((u32)bmpbuffer[t+1])<<8) +(((u32)bmpbuffer[t+2])<<16) + (((u32)bmpbuffer[t+3])<<24))
#define bufferToWord(buffer,t) (WORD)(((u32)(buffer[t])) + (((u32)(buffer[t+1]))<<8))
#define bufferToDword(buffer,t) (DWORD)((((u32)bmpbuffer[t])) + (((u32)bmpbuffer[t+1])<<8) +(((u32)bmpbuffer[t+2])<<16) + (((u32)bmpbuffer[t+3])<<24))
#define RGB888buffertoRGB565(buffer,t) ((((u16)buffer[t])>>3) + ((((u16)buffer[t+1])>>2)<<5) + ((((u16)buffer[t+2])>>3)<<11))
//BMP文件头 14个字节
typedef __packed struct
{
WORD bfType ; //文件标志.只对'BM',用来识别BMP位图类型 2
DWORD bfSize ; //文件大小,占四个字节 4
WORD bfReserved1 ;//保留 2
WORD bfReserved2 ;//保留 2
DWORD bfOffBits ; //从文件开始到位图数据(bitmap data)开始之间的的偏移量，这一段中存放的就是文件信息 4
}BITMAPFILEHEADER ; //位图文件头
//位图信息头
typedef __packed struct
{
DWORD biSize ; //说明BITMAPINFOHEADER结构所需要的字数。
LONG biWidth ; //说明图象的宽度，以象素为单位
LONG biHeight ; //说明图象的高度，以象素为单位
WORD biPlanes ; //为目标设备说明位面数，其值将总是被设为1
WORD biBitCount ; //说明比特数/象素，其值为1、4、8、16、24、或32
DWORD biCompression ; //说明图象数据压缩的类型。其值可以是下述值之一：
/*BI_RGB：没有压缩；
*BI_RLE8：每个象素8比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成(重复象素计数和颜色索引)；
*BI_RLE4：每个象素4比特的RLE压缩编码，压缩格式由2字节组成
*BI_BITFIELDS：每个象素的比特由指定的掩码决定。*/
DWORD biSizeImage ;//说明图象的大小，以字节为单位。当用BI_RGB格式时，可设置为0
LONG biXPelsPerMeter ;//说明水平分辨率，用象素/米表示
LONG biYPelsPerMeter ;//说明垂直分辨率，用象素/米表示
DWORD biClrUsed ; //说明位图实际使用的彩色表中的颜色索引数
DWORD biClrImportant ; //说明对图象显示有重要影响的颜色索引的数目，如果是0，表示都重要。
}BITMAPINFOHEADER;
//颜色索引表，每个颜色索引占4个字节，16位以及以下才会有这个数据也就是说最多65535个数据
//当然，最好不要用16位色的，浪费空间
typedef __packed struct
{
BYTE rgbBlue ; //指定蓝色强度
BYTE rgbGreen ; //指定绿色强度
BYTE rgbRed ; //指定红色强度
BYTE rgbReserved ;//保留，设置为0
}RGBQUAD ;
BOOL BmpDecode(u8 *filename,u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey);
#endif

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u8 bmpbuffer[1024] = {0}; //存储bmp文件的数组
//解码这个BMP文件
//设定显示起始位置以及终止位置
BOOL BmpDecode(u8 *filename,u16 sx,u16 sy,u16 ex,u16 ey)
{
FIL f_bmp; //文件系统变量，用于读取bmp文件
u16 filereadnum = 0; //用于记录文件字节读取数量
FRESULT res; //文件读取返回信息
BITMAPFILEHEADER bmpfileHead; //位图文件头
BITMAPINFOHEADER bmpinfoHead; //位图信息头
u8 colorByte = 0; //用于标记颜色位
u16 index = 0; //读取文件信息时候用来定位
u16 uitemp = 0; //记录实际数据一行有多少个点
u16 xtemp = 0;
u16 ytemp = 0; //显示时辅助计数
u16 colortemp = 0; //颜色缓冲
res=f_open(&f_bmp,(const TCHAR*)filename,FA_READ); //打开文件
if(res!=FR_OK) return FALSE;
res = f_read(&f_bmp,bmpbuffer,1024,(UINT*)&filereadnum); //读取文件
if(res!=FR_OK) return FALSE;
//获取位图文件头
bmpfileHead.bfType = (WORD)((((u16)bmpbuffer[0])<<8) + bmpbuffer[1+1]);
bmpfileHead.bfSize = bufferToDword(bmpbuffer,2);
bmpfileHead.bfReserved1 = bufferToWord(bmpbuffer,6);
bmpfileHead.bfReserved2 = bufferToWord(bmpbuffer,8);
bmpfileHead.bfOffBits = bufferToDword(bmpbuffer,10); //数据段开始地址
//获取位图信息头
bmpinfoHead.biSize = bufferToDword(bmpbuffer,14);
bmpinfoHead.biWidth = bufferToLong(bmpbuffer,18);
bmpinfoHead.biHeight = bufferToLong(bmpbuffer,22);
bmpinfoHead.biPlanes = bufferToWord(bmpbuffer,26);
bmpinfoHead.biBitCount = bufferToWord(bmpbuffer,28); //颜色位
bmpinfoHead.biCompression = bufferToDword(bmpbuffer,30);
bmpinfoHead.biSizeImage = bufferToDword(bmpbuffer,34);
bmpinfoHead.biXPelsPerMeter = bufferToLong(bmpbuffer,38);
bmpinfoHead.biYPelsPerMeter = bufferToLong(bmpbuffer,42);
bmpinfoHead.biClrUsed = bufferToDword(bmpbuffer,46);
bmpinfoHead.biClrImportant = bufferToDword(bmpbuffer,50);
index = bmpfileHead.bfOffBits;
//所有信息得到，这里应该进行测试了
colorByte = bmpinfoHead.biBitCount/8; //颜色位数 16 / 24 / 32 得到2/3/4
if((bmpinfoHead.biWidth%4) != 0) //不是4的倍数
{
uitemp = (((bmpinfoHead.biWidth/4) + 1) * 4);
}
else //是4的倍数
{
uitemp = bmpinfoHead.biWidth ;
}
if(colorByte == 3) //24位颜色
{
while(1)
{
if(index <= 1021)
{
colortemp = RGB888buffertoRGB565(bmpbuffer,index);
index = index +3;
if(sx+xtemp <ex && sy+ytemp < ey)
LCD_Draw_Point_Buffer(sx+xtemp,sy+ytemp,colortemp);
xtemp++;
if(xtemp >= uitemp)
{
xtemp = 0;
ytemp++;
}
}
else
{
if(index == 1022)
{
if(sx+xtemp <ex && sy+ytemp < ey)
LCD_Draw_Point_Buffer(sx+xtemp,sy+ytemp,colortemp);
xtemp++;
if(xtemp >= uitemp)
{
xtemp = 0;
ytemp++;
}
index = 1;
}
else if(index == 1023)
{
if(sx+xtemp <ex && sy+ytemp < ey)
LCD_Draw_Point_Buffer(sx+xtemp,sy+ytemp,colortemp);
xtemp++;
if(xtemp >= uitemp)
{
xtemp = 0;
ytemp++;
}
index = 2;
}
else index = 0;
res = f_read(&f_bmp,bmpbuffer,1024,(UINT*)&filereadnum); //读取文件
if(res||filereadnum==0)break; //读取出错
}
}
}
f_close(&f_bmp); /* 关闭打开的文件 */
LCD_Flush();
return TRUE;
}

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为了防止图片刷新速度过慢可以在内存中建立一个屏幕缓存,解码完成后一次性刷入屏幕

JPEG图片解码使用网络上一个tjpgdec的库,该库的移植如下

#ifndef __JPGDEC_CALLBACK_H_
#define __JPGDEC_CALLBACK_H_
#include "lcd.h"
#include "ff.h"
#include "tjpgd.h"
#include "stdlib.h"
void load_jpg (FIL *fp,void *work,UINT sz_work);
void load_file (const char *fn);
#endif

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// 以下3句宏定义在tjpgd.h中修改
static int MaskL = 0;
static int MaskR = LCD_X_SIZE - 1;
static int MaskT = 0;
static int MaskB = LCD_Y_SIZE - 1;
#define SIZE_OF_FILE_BUFFER 4096
BYTE* jpegbuffer; //图像文件数据缓冲区
/*********************************************************************************************
函数名称: STM32_Display
函数功能: 在TFTLCD屏幕上显示图片
入口参数: 见函数头
出口参数: 无
全局变量: 无
备注说明: 无
*********************************************************************************************/
void Lcd_Display_Rect(
int left, /*图片左方起始点，即一行的起始点 */
int right, /*图片右方的结束点，即一行的结束点*/
int top, /* 图片上方的起始点，即一列的起始点 */
int bottom, /*图像下方的结束点，即一列的结束点 */
const uint16_t * RGB_Data_Pointer /* 待显示的图像数据，RGB格式*/
)
{
int yc, xc, xl, xs;
unsigned short pd;
if (left > right || top > bottom)
{
return; // Check varidity
}
if (left > MaskR || right < MaskL || top > MaskB || bottom < MaskT)
{
return; // Check if in active area
}
yc = bottom - top + 1 ; /* Vertical size */
xc = right - left + 1; xs = 0; /* Horizontal size and skip */
// 已经计算出了要绘制的x方向pixels和y方向pixels
// 上下左右的值已经校正为，为屏幕上的绝对位置，由此可以算出屏幕缓冲区的起始位置
do { /* Send image data */
xl = xc;
do {
pd = *RGB_Data_Pointer++;
LCD_Draw_Point_Buffer(right - xl,bottom - yc,pd); //显示像素
} while (--xl);
RGB_Data_Pointer += xs;
} while (--yc);
}
BYTE Buff[1024] __attribute__ ((aligned(4))); //定义全局数组变量，作为输入的缓冲区，强制4字节对齐
/*********************************************************************************************
函数名称: Jpeg_Data_in_func
函数功能: 用户自定义的用于输入文件数据的功能函数
入口参数: 见函数头
出口参数: 读取或者删除的数据量
全局变量: 无
备注说明: 本函数在解码准备工作中用于读取文件头信息
*********************************************************************************************/
UINT Jpeg_Data_in_func (
JDEC* jd, /*储存待解码的对象信息的结构体 */
BYTE* buff, /* 输入数据缓冲区 (NULL:删除数据) */
UINT nd /*需要从输入数据流读出/删除的数据量*/
)
{
UINT rb;
FIL * dev = (FIL *)jd->device; /* 待解码的文件的信息，使用FATFS中的FIL结构类型进行定义 */
if (buff) /*读取数据有效，开始读取数据 */
{
f_read(dev, buff, nd, &rb); //调用FATFS的f_read函数，用于把jpeg文件的数据读取出来
return rb; /* 返回读取到的字节数目*/
}
else
{
return (f_lseek(dev, f_tell(dev) + nd) == FR_OK) ? nd : 0;/* 重新定位数据点，相当于删除之前的n字节数据 */
}
}
/*********************************************************************************************
函数名称: STM32_out_func
函数功能: 用户自定义的用于输出RGB位图数据的功能函数
入口参数: 见函数头
出口参数: 1：令解码函数继续执行
全局变量: 无
备注说明: 无
*********************************************************************************************/
UINT Jpeg_Data_out_func (
JDEC* jd, /*储存待解码的对象信息的结构体*/
void* bitmap, /* 指向等待输出的RGB位图数据的指针*/
JRECT* rect /* 等待输出的矩形图像的参数 */
)
{
jd = jd; /* 说明：输出函数中JDEC结构体没有用到 */
//显示一块区域到LCD上
Lcd_Display_Rect(rect->left, rect->right, rect->top, rect->bottom, (uint16_t*)bitmap);
return 1; /*返回1，使解码工作继续执行 */
}
//加载并显示jpg文件
void load_jpg (
FIL *fp, /* 指向打开的文件执政 */
void *work, /*指向四字节对其的工作区缓存 */
UINT sz_work /*工作区的大小 */
)
{
JDEC jd; /* Decoder object (124 bytes) */
JRESULT rc;
BYTE scale;
/* Prepare to decompress the file */
rc = jd_prepare(&jd, Jpeg_Data_in_func, work, sz_work, fp);
if (rc == JDR_OK)
{
/* 根据图片大小选选择一个刚刚好能够缩放的图片比例 */
for (scale = 0; scale < 3; scale++)
{
if ((jd.width >> scale) <= LCD_X_SIZE && (jd.height >> scale) <= LCD_Y_SIZE) break;
}
rc = jd_decomp(&jd, Jpeg_Data_out_func, scale); /* Start to decompress */
} else
{
//显示错误,将错误信息打印在屏幕上
printf("jpg error %d\r\n",rc);
}
}
/*参数:指向文件名 */
void load_file (const char *fn)
{
FIL fil; /* Pointer to a file object */
if (f_open(&fil, fn, FA_READ) == FR_OK)
{
jpegbuffer = NULL;
jpegbuffer = malloc(SIZE_OF_FILE_BUFFER);
if(jpegbuffer != NULL)
{
LCD_Fill_Buffer(LCD_BLACK);
load_jpg(&fil, (void *)jpegbuffer, SIZE_OF_FILE_BUFFER ); //打开jpg文件并解码显示
}
f_close(&fil);
if(jpegbuffer != NULL)free(jpegbuffer);
LCD_Flush();
}
else
{
printf("open file failed\r\n");
}
}

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该库的解码性能还不错,使用了图片流的概念来进行解码操作,剩下的是一个GIF图片解码,如下

#ifndef __GIFDECODE_H_
#define __GIFDECODE_H_
#include "ff.h"
#include "lcd.h"
#include "stdlib.h"
#define MAX_NUM_LWZ_BITS 12
#define LCD_MAX_LOG_COLORS 256
#define GIF_INTRO_TERMINATOR ';' //0X3B GIF文件结束符
#define GIF_INTRO_EXTENSION '!' //0X21
#define GIF_INTRO_IMAGE ',' //0X2C
#define GIF_COMMENT 0xFE
#define GIF_APPLICATION 0xFF
#define GIF_PLAINTEXT 0x01
#define GIF_GRAPHICCTL 0xF9
#define PIC_FORMAT_ERR 0x27 //格式错误
#define PIC_SIZE_ERR 0x28 //图片尺寸错误
#define PIC_WINDOW_ERR 0x29 //窗口设定错误
#define PIC_MEM_ERR 0x11 //内存错误
typedef struct
{
u8 aBuffer[258]; // Input buffer for data block
short aCode [(1 << MAX_NUM_LWZ_BITS)]; // This array stores the LZW codes for the compressed strings
u8 aPrefix[(1 << MAX_NUM_LWZ_BITS)]; // Prefix character of the LZW code.
u8 aDecompBuffer[3000]; // Decompression buffer. The higher the compression, the more bytes are needed in the buffer.
u8 * sp; // Pointer into the decompression buffer
int CurBit;
int LastBit;
int GetDone;
int LastByte;
int ReturnClear;
int CodeSize;
int SetCodeSize;
int MaxCode;
int MaxCodeSize;
int ClearCode;
int EndCode;
int FirstCode;
int OldCode;
}LZW_INFO;
//逻辑屏幕描述块
__packed typedef struct
{
u16 width; //GIF宽度
u16 height; //GIF高度
u8 flag; //标识符 1:3:1:3=全局颜色表标志(1):颜色深度(3):分类标志(1):全局颜色表大小(3)
u8 bkcindex; //背景色在全局颜色表中的索引(仅当存在全局颜色表时有效)
u8 pixratio; //像素宽高比
}LogicalScreenDescriptor;
//图像描述块
__packed typedef struct
{
u16 xoff; //x方向偏移
u16 yoff; //y方向偏移
u16 width; //宽度
u16 height; //高度
u8 flag; //标识符 1:1:1:2:3=局部颜色表标志(1):交织标志(1):保留(2):局部颜色表大小(3)
}ImageScreenDescriptor;
//图像描述
__packed typedef struct
{
LogicalScreenDescriptor gifLSD; //逻辑屏幕描述块
ImageScreenDescriptor gifISD; //图像描述快
u16 colortbl[256]; //当前使用颜色表
u16 bkpcolortbl[256]; //备份颜色表.当存在局部颜色表时使用
u16 numcolors; //颜色表大小
u16 delay; //延迟时间
LZW_INFO *lzw; //LZW信息
}gif89a;
extern u8 gifdecoding; //GIF正在解码标记.
u8 gif_check_head(FIL *file); //检测GIF头
u16 gif_getrgb565(u8 *ctb); //将RGB888转为RGB565
u8 gif_readcolortbl(FIL *file,gif89a * gif,u16 num); //读取颜色表
u8 gif_getinfo(FIL *file,gif89a * gif); //得到逻辑屏幕描述,图像尺寸等
void gif_savegctbl(gif89a* gif); //保存全局颜色表
void gif_recovergctbl(gif89a* gif); //恢复全局颜色表
void gif_initlzw(gif89a* gif,u8 codesize); //初始化LZW相关参数
u16 gif_getdatablock(FIL *gfile,u8 *buf,u16 maxnum); //读取一个数据块
u8 gif_readextension(FIL *gfile,gif89a* gif, int *pTransIndex,u8 *pDisposal); //读取扩展部分
int gif_getnextcode(FIL *gfile,gif89a* gif); //从LZW缓存中得到下一个LZW码,每个码包含12位
int gif_getnextbyte(FIL *gfile,gif89a* gif); //得到LZW的下一个码
u8 gif_dispimage(FIL *gfile,gif89a* gif,u16 x0,u16 y0,int Transparency, u8 Disposal); //显示图片
void gif_clear2bkcolor(u16 x,u16 y,gif89a* gif,ImageScreenDescriptor pimge); //恢复成背景色
u8 gif_drawimage(FIL *gfile,gif89a* gif,u16 x0,u16 y0); //画GIF图像的一帧
u8 gif_decode(const u8 *filename,u16 x,u16 y,u16 width,u16 height);//在指定区域解码一个GIF文件.
void gif_quit(void); //退出当前解码.
#endif