基于CC3200的漫步鼠標設計

李欣威 邱達 劉世焯 黃漢卿

摘 要：針對高質量、遠距離無線鼠標的研究，設計出基于CC3200模塊的WiFi無形態式鼠標，系統通過CC3200控制前端感知點，五個指端感知點分別包括不同的基礎功能。采用IEEE 802.11無線局域網通用標準進行控制類數據的傳輸，并內置了手勢設定程序。其次通過TCP/IP協議進行通信，最后通過硬件控制協議棧芯片進行手勢圖像分析，滿足新型鼠標的要求。

關鍵詞：CC3200；手勢識別；WiFi通信；無形態鼠標；TCP

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2018）09-0-02

0 引 言

長期使用電腦和鼠標，容易引發腕關節綜合癥（鼠標手）。其致病原因是由于長期使用電腦鍵盤和鼠標，出現食指或中指疼痛、麻木和拇指肌肉無力感等狀況，發展下去可能導致神經受損，進而引起手部肌肉萎縮。每天重復在鍵盤上打字或移動鼠標，手腕關節長期、密集、反復和過度活動，導致周圍神經損傷或受壓迫，使神經傳導被阻斷，從而造成手掌的感覺與運動發生障礙。據調查，女性腕關節癥患者比男性多，這是因為女性手腕通常比男性小，腕部正中神經易受到壓迫。針對上述問題，許多公司采用激光投影鼠標來解決“鼠標手”的問題，但對于習慣使用鼠標的人群來說并不方便。為有效解決該問題，本項目基于輕便靈活的手部貼合控制及物聯網無線信號采集與傳輸，通過貼合手指的實體觸感來實現對鼠標的控制。

1 系統總體設計

漫步鼠標由立體循環鍵、確定鍵、選擇鍵、前進鍵和后退鍵組成。經過CC3200內置的Cortex-M4控制器進行數據處理后，由CC3200內置的WiFi模塊控制數據傳輸，最終在電腦端進行控制。系統的總體框圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

2.1 控制模塊

系統主控制模塊選用Cortex-M4，它是ARM家族中一款增強型系列的單片機，使用高性能RISC內核，運行頻率為80 MHz，該芯片集成了最大256 kB的RAM存儲器及32位通道直接存儲內存訪問（DMA），具有豐富的增強I/O口和專門針對高級快速安全性的硬件加密引擎。

2.2 傳輸模塊

CC3200包含了WiFi網絡處理器子系統，專用的ARM MCU完全解除應用控制器的WiFi和互聯網協議處理負擔。WiFi網絡處理器（CC3100）包含一個WiFi片上互聯網和一個可完全免除應用MCU處理負擔的專用ARM MCU。WiFi片上互聯網包含MCU射頻、基帶和具有搶答加密引擎的MAC，可實現支持256位加密的快速安全互聯網連接。WiFi片上互聯網還包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL協議棧，HTTP服務和多種應用協議。CC3200支持站點，接入點和WiFi直連三種模式，支持WPA2個人和企業安全性及WPS2。每個配置點的類別和特性見表1所列。

2.3 ADNS5030光學傳感器

漫步鼠標的控制端采用ADNS-5030光學傳感器，該傳感器是一款低功耗、尺寸小的光學鼠標傳感器，包括一個新的低功耗架構和自動電源管理模式，ADNS-5030能夠高速運動檢測多達14個IPS和2G。此外，它有一個片上振蕩器和LED驅動器，以減少外部組件。ADNS-5030配合ADNS-5100 /

ADNS-5100-001光學鏡片，ADNS-5200固定夾和HLMP-ED80 LED組成一個完整而小巧的鼠標跟蹤系統。光學鼠標直接控制接地面，并檢測鼠標移動所構成的接地面。光學鼠標由Coer感測單元、LED光源，光學鏡片與感測IC等組件構成。LED產生的光線穿過與棱鏡形成一體的模造鏡片并照射鼠標的接地面，由于傳感器讀取表面凹凸不均，因此光線只能以很淺的角度照射凹凸面的最高點，接著傳感器通過鏡片讀取接地面的影像。光學傳感器工作時序如圖2所示。

3 系統軟件設計

系統軟件初始化后，軟件實現觸控點、ARM處理器、WiFi、電腦之間的數據交換，單片機對所采集的物理信息進行處理，再通過ARM處理器與WiFi模塊之間進行信息處理，實現電腦終端的控制。系統流程如圖3所示。

4 結 語

本系統利用ARM單片機技術，將按鍵控制技術、傳感器技術、WiFi通信技術、手勢編輯軟件等技術進行綜合。整體設計體現了WiFi傳感器和ARM處理器體積小、功耗低等優點及鼠標不在受固定形態的影響。提高了鼠標的距離和無形態化，減少了現代人的鼠標病，提供健康的生活方式。

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