基于CC3200的漫步鼠标设计

2018-09-29李欣威邱达刘世焯黄汉卿

物联网技术 2018年9期

李欣威邱达刘世焯黄汉卿

摘要：针对高质量、远距离无线鼠标的研究，设计出基于CC3200模块的WiFi无形态式鼠标，系统通过CC3200控制前端感知点，五个指端感知点分别包括不同的基础功能。采用IEEE 802.11无线局域网通用标准进行控制类数据的传输，并内置了手势设定程序。其次通过TCP/IP协议进行通信，最后通过硬件控制协议栈芯片进行手势图像分析，满足新型鼠标的要求。

关键词：CC3200；手势识别；WiFi通信；无形态鼠标；TCP

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2018）09-0-02

0 引言

长期使用电脑和鼠标，容易引发腕关节综合症（鼠标手）。其致病原因是由于长期使用电脑键盘和鼠标，出现食指或中指疼痛、麻木和拇指肌肉无力感等状况，发展下去可能导致神经受损，进而引起手部肌肉萎缩。每天重复在键盘上打字或移动鼠标，手腕关节长期、密集、反复和过度活动，导致周围神经损伤或受压迫，使神经传导被阻断，从而造成手掌的感觉与运动发生障碍。据调查，女性腕关节症患者比男性多，这是因为女性手腕通常比男性小，腕部正中神经易受到压迫。针对上述问题，许多公司采用激光投影鼠标来解决“鼠标手”的问题，但对于习惯使用鼠标的人群来说并不方便。为有效解决该问题，本项目基于轻便灵活的手部贴合控制及物联网无线信号采集与传输，通过贴合手指的实体触感来实现对鼠标的控制。

1 系统总体设计

漫步鼠标由立体循环键、确定键、选择键、前进键和后退键组成。经过CC3200内置的Cortex-M4控制器进行数据处理后，由CC3200内置的WiFi模块控制数据传输，最终在电脑端进行控制。系统的总体框图如图1所示。

2 系统硬件设计

2.1 控制模块

系统主控制模块选用Cortex-M4，它是ARM家族中一款增强型系列的单片机，使用高性能RISC内核，运行频率为80 MHz，该芯片集成了最大256 kB的RAM存储器及32位通道直接存储内存访问（DMA），具有丰富的增强I/O口和专门针对高级快速安全性的硬件加密引擎。

2.2 传输模块

CC3200包含了WiFi网络处理器子系统，专用的ARM MCU完全解除应用控制器的WiFi和互联网协议处理负担。WiFi网络处理器（CC3100）包含一个WiFi片上互联网和一个可完全免除应用MCU处理负担的专用ARM MCU。WiFi片上互联网包含MCU射频、基带和具有抢答加密引擎的MAC，可实现支持256位加密的快速安全互联网连接。WiFi片上互联网还包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL协议栈，HTTP服务和多种应用协议。CC3200支持站点，接入点和WiFi直连三种模式，支持WPA2個人和企业安全性及WPS2。每个配置点的类别和特性见表1所列。

2.3 ADNS5030光学传感器

漫步鼠标的控制端采用ADNS-5030光学传感器，该传感器是一款低功耗、尺寸小的光学鼠标传感器，包括一个新的低功耗架构和自动电源管理模式，ADNS-5030能够高速运动检测多达14个IPS和2G。此外，它有一个片上振荡器和LED驱动器，以减少外部组件。ADNS-5030配合ADNS-5100 /

ADNS-5100-001光学镜片，ADNS-5200固定夹和HLMP-ED80 LED组成一个完整而小巧的鼠标跟踪系统。光学鼠标直接控制接地面，并检测鼠标移动所构成的接地面。光学鼠标由Coer感测单元、LED光源，光学镜片与感测IC等组件构成。LED产生的光线穿过与棱镜形成一体的模造镜片并照射鼠标的接地面，由于传感器读取表面凹凸不均，因此光线只能以很浅的角度照射凹凸面的最高点，接着传感器通过镜片读取接地面的影像。光学传感器工作时序如图2所示。

3 系统软件设计

系统软件初始化后，软件实现触控点、ARM处理器、WiFi、电脑之间的数据交换，单片机对所采集的物理信息进行处理，再通过ARM处理器与WiFi模块之间进行信息处理，实现电脑终端的控制。系统流程如图3所示。

4 结语

本系统利用ARM单片机技术，将按键控制技术、传感器技术、WiFi通信技术、手势编辑软件等技术进行综合。整体设计体现了WiFi传感器和ARM处理器体积小、功耗低等优点及鼠标不在受固定形态的影响。提高了鼠标的距离和无形态化，减少了现代人的鼠标病，提供健康的生活方式。

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