嵌入式系统/ARM技术中的基于ARM平台的MEMS输入设备的固件设计
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2020-11-10
18:05:22
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嵌入式系统嵌入式系统/ARM技术中的基于技术中的基于ARM平台的平台的MEMS输入设备的输入设备的
固件设计固件设计
摘要：本文研究了基于MEMS加速度计的电脑无线输入设备,给出了输入设备系统的整体构成和主要的硬件组
成。本文重点讨论了输入系统的固件设计,即在ARM嵌入式平台基础上,引入嵌入式操作系统,对输入设备的两个
子模块进行了软件设计,并给出了一些相应的程序行。 1 引言 MEMS(Micro Electro Mechanical
System，即微机电系统)是指集微型传感器、执行器以 及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体
的微型机电系统，具有体积小、重量 轻、性能稳定、可大批量生产、性能一致性好、成本低等特点，将MEMS
器件——加速度传 感器应用于输入产品和嵌入式系统，满足它们对倾斜
摘要：本文研究了基于MEMS加速度计的电脑无线输入设备,给出了输入设备系统的整体构成和主要的硬件组成。本文重
点讨论了输入系统的固件设计,即在ARM嵌入式平台基础上,引入嵌入式操作系统,对输入设备的两个子模块进行了软件设计,并
给出了一些相应的程序行。
1 引言
MEMS(Micro Electro Mechanical System，即微机电系统)是指集微型传感器、执行器以 及信号处理和控制电路、接口电
路、通信和电源于一体的微型机电系统，具有体积小、重量 轻、性能稳定、可大批量生产、性能一致性好、成本低等特点，
将MEMS器件——加速度传 感器应用于输入产品和嵌入式系统，满足它们对倾斜、运动、定位、振动等微小变化的测量 需
求，以MEMS替换机械控制部件，为消费产品带来了一场革新。
国外和港台地区有一些单位正在开展这方面的研究，并取得了一定的成绩。例如：香港 中文大学Alan H. F. Lam等几个博
士生提出了一种基于微加速度传感器的虚拟键盘鼠标系统 （MIDS），能同时具备鼠标和键盘的功能[1]；加州大学伯克利分校
设计了一种加速度感应手 套，利用放置在手指上的二维加速度传感器感测手和手指的动作，实现电脑输入的功能[2]。
2. 系统设计
本文设计的无线输入系统是以加速度计为敏感元件，来完成鼠标的功能，并能够在三维 空间上同步操作者的三维运动，
从而实现电脑输入的目的。本文采用美国AD公司的微加速 度传感器ADXL203，并结合Nordic半导体公司的射频收发器
nRF2401，与Philips公司的 D12USB接口芯片形成一个硬件体系。该系统由两个子系统组成：远端子系统和主机端子系 统，
具体的构成如图1所示。
在软件开发上，采用 ARM 嵌入式系统的开发理念，采用内置有ARM7 处理器核的 LPC2214 微控制器，开发新一代基于
微加速度传感器的MEMS 无线输入设备。在调试初期， 以周立功公司的EasyARM2200 开发板为开发平台，使用ADS 作为开
发环境。
2.远端子系统设计
远端子系统的主要任务是加速度计信号的采集，信号的放大、滤波等的处理，控制器 对射频无线发送的软件控制。主要
的实现过程为：使用GPIO 口，并按照一定的采样频率将 加速度信号送入微控制器LPC2214，在LPC2214 内部进行信号放大
和A/D 转换；并且按照 无线传输模块定义的格式将数据进行编码，再通过GPIO 口传送给无线射频模块。 主程序主要实现各
个器件的初始化和任务的调用。
int main(void)
{
TargetInit();
Init_RF();
Init_ADC();
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