一種面向三維感知的無線傳感控制器的軟件設計

王克權 楊宏光 苗永康 沈 杰 張 騰

（徐州工程學院，江蘇 徐州 221111）

0 引言

隨著科技的進步，人們的生活慢慢進入科技娛樂化，一些科技含量高的穿戴式設備相繼出現。現代控制輸入設備都是由多種傳感器將信號攝入到設備中，傳感器傳遞的信號使用最多的是光電信號或者傳感器信號。在體感輸入設備中，大多數的都劃分為基于攝像頭圖像的或者是基于傳感器技術的。無線傳感技術在網絡中的作用，一般是進行二維空間定位，而在三維空間方面技術也在逐漸成熟，相較于二維空間技術其數據量和復雜程度更高，同時信息量也比更大。所以當前技術難點是要制造出高性能、低成本、高強度、高穩定性的三維立體控制器。

根據已有的運動識別算法加上微處理器，合理運用無線設備，設計了一種三維立體控制器。本三維立體控制器選用飛思卡爾的KL25Z芯片作為整機的控制單元，設計了底層硬件控制模塊，實現主控單元與MEMS 傳感器數據溝通傳輸。在PC 機上制定一套數據處理與上位機測試軟件，并且制定與下位機之間的通訊協議。使用C# 語言在上位機PC 軟件中可以實現3D 基本實物模擬，并且與實物進行互動模擬。

圖1 系統結構框圖

下位機軟件設計：

下位機軟件完成下位機微處理器的編程。編譯器可以選擇KEIL4、IAR 或者CW MCU v10.5。其主要完成的功能有：液晶驅動界面或者顯示數據；實現LSM330DLC 的數據功能驅動；TSI（電容觸摸技術）的使用；使用QMX 操作系統等。

1 下位機初始化流程

圖2 初始化流程圖

圖3 任務一、二流程圖

開始上電后，下位機首先配置運行時鐘，時鐘運行為48M。然后初始化系統棧，數據等系統參數。新建三個系統任務。在任務中初始化TSI 模塊，液晶顯示模塊，傳感器LSM330DLC 模塊。初始化加速度和角速度初始值。初始化定時器模塊。進入任務處理循環中，監聽所有消息信號，并處理。

2 下位機消息和數據處理流程

在任務循環中，系統需要處理，串口接收指令事件、發送事件，傳感器點擊事件，TSI 觸摸事件，IMU 姿態定時更新處理事件，和圖像顯示事件。

任務一：

讀取傳感器數值，在每4ms 執行一次IMU 姿態解算，得到解算角度。將數據通過串口發送給上位機。

任務二：

實時監測觸摸按鍵任務，對觸摸按鍵事件進行監聽并處理。

上位機軟件設計

上位機軟件采用C# 編譯器。主要完成的任務有：串口消息的初始化，接收和處理。數據的圖標實時顯示和三維控件的顯示，攝像頭的采集數據處理。

軟件界面如下圖：

上位機軟件采用C#編譯器。主要完成的任務有：串口消息的初始化，接收和處理。數據的圖標實時顯示和三維控件的顯示，攝像頭的采集數據處理。

圖4 主控界面

此界面上空白部分是用來顯示數據實時圖表，可以用來觀察下位機的數據參數。按鍵“實時顯示”則是開啟顯示的開關。顯示速度可以通過“顯示速度-”和“顯示速度+”來調節刷新數據的快和慢。“記錄數據開”按鍵是是否將數據記錄到緩存中，用來區別刷新顯示和3D 控件演示使用。“清除數據”是清空數據緩存中的數據，重新開始記錄以后的數據。

圖5 3D 運行界面

3D 窗口左上方幾個標簽是數據實時顯示。空白部分是軟件執行界面。執行時，在屏幕中心空白處有一個模擬的3D空間顯示。運行圖如圖5。

3 結論

經過軟硬件運用調試，本設計基本實現了3D 顯示和三維立體控制。實現了將無線傳感控制器的運動信號轉化為通用的幾或更多個控制命令，可以制成通用控制器，應用到三維鼠標等產品上。

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