基于體感算法的多功能藍牙遙控器的設計
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算法的主要流程為：(1)對角速度進行采樣，并進行數(shù)字濾波；(2)對加速度進行采樣，并進行數(shù)字濾波；(3)通過加速度傳感器數(shù)據(jù)對陀螺儀的坐標軸進行旋轉；(4)計算鼠標兩個軸的偏移量；(5)通過鍵盤掃描得到鼠標按鍵鍵值；(6)通過HID協(xié)議將鍵值發(fā)送給服務端。數(shù)據(jù)流程如圖2所示。
3.2 狀態(tài)機
軟件通過狀態(tài)機控制遙控器處于不同的工作狀態(tài)。該狀態(tài)機包括配對狀態(tài)、重連狀態(tài)、連接狀態(tài)和休眠狀態(tài)。遙控器狀態(tài)示意圖如圖3所示。
（1）睡眠狀態(tài)。系統(tǒng)開機首先進入睡眠模式，當按下任意按鍵（配對鍵除外）或者搖動遙控器時，遙控器被喚醒，如果遙控器中已經(jīng)存有重連信息（最近一次與之配對的主機信息，包括BD Address和Pin Code）并且電量足夠則進入重連狀態(tài)，否則繼續(xù)停留在睡眠狀態(tài)。在睡眠狀態(tài)中，遙控器將關閉8051微控制器、藍牙控制器、加速度傳感器、地磁傳感器、E2PROM、語音模塊以及所有LED，鍵盤和數(shù)字陀螺儀仍保持工作，但會降低采樣頻率，用作喚醒系統(tǒng)之用。
（2）重連狀態(tài)。進入重連狀態(tài)后，遙控器讀取重連信息并嘗試與最近一次配對的主機進行重連。如果重連成功則進入工作狀態(tài)，如果多次重連失敗則重新進入睡眠狀態(tài)。在重連狀態(tài)中，加速度傳感器、地磁傳感器、數(shù)字陀螺儀和語音模塊將被關閉。
（3）配對狀態(tài)。在任意狀態(tài)下，如果用戶按下配對鍵（工作模式下需要長按配對鍵），則遙控器清除重連信息并進入可發(fā)現(xiàn)狀態(tài)。這時主機可以發(fā)現(xiàn)遙控器，并進行配對操作。在可發(fā)現(xiàn)狀態(tài)中，加速度傳感器、地磁傳感器、數(shù)字陀螺儀和語音模塊將被關閉。
（4）連接狀態(tài)。進入工作狀態(tài)后，如果用戶長時間不使用遙控器，系統(tǒng)會增長sniff的間隔來降低功耗，最后會使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)。如果主機主動斷開，連接系統(tǒng)則進入睡眠狀態(tài)，如果連接意外斷開，則系統(tǒng)會進入重連狀態(tài)。在工作狀態(tài)中，遙控器會根據(jù)不同的報文格式來選擇所需的傳感器和模塊并控制是否給其供電，而且選擇不同的sniff間隔以減少功耗。
通過樣機的使用和測試，本設計方案中的遙控器解決了一般體感遙控器存在的主要問題[5]：(1)做到了高性能與低成本的平衡：HL1010中的8051微控制器不僅滿足了遙控器的性能要求，與一般的藍牙控制芯片比較，不需要在外部另加微控制器，大大降低了成本；(2)有良好的抗環(huán)境干擾：方案中選用的藍牙通信技術具有高速、高帶寬和高保真等特點，并且運用調頻技術可有效地防干擾；(3)功耗低：遙控器通過電源管理模塊、狀態(tài)機控制和連接時的長短sniff狀態(tài)切換，有效降低了功耗，睡眠狀態(tài)時電流在100 ?滋A以下，空中鼠標狀態(tài)下，短sniff時電流為5 mA左右，長sniff時電流為1 mA左右；(4)良好的用戶體驗：空中鼠標中加入了體感算法后，用戶無論以什么姿勢握住遙控器都可以輕松地控制鼠標，加入了防抖程序后空中鼠標可以過濾掉用戶手部的細微抖動，增加了控制的精確度，在縮短sniff間隔后遙控器可以做到每1000幀/s以上的報告速率，可以完成某些高要求的體感游戲的控制。遙控器中的鍵盤功能和語音功能實現(xiàn)比較簡單，并且與體感算法無關。 紅外遙控器相關文章:紅外遙控器原理
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