李欣威 邱達 劉世焯 黃漢卿

摘 要：針對高質(zhì)量、遠(yuǎn)距離無線鼠標(biāo)的研究，設(shè)計出基于CC3200模塊的WiFi無形態(tài)式鼠標(biāo)，系統(tǒng)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(chǔ)功能。采用IEEE 802.11無線局域網(wǎng)通用標(biāo)準(zhǔn)進行控制類數(shù)據(jù)的傳輸，并內(nèi)置了手勢設(shè)定程序。其次通過TCP/IP協(xié)議進行通信，最后通過硬件控制協(xié)議棧芯片進行手勢圖像分析，滿足新型鼠標(biāo)的要求。

關(guān)鍵詞：CC3200；手勢識別；WiFi通信；無形態(tài)鼠標(biāo)；TCP

中圖分類號：TP274 文獻標(biāo)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(biāo)，容易引發(fā)腕關(guān)節(jié)綜合癥（鼠標(biāo)手）。其致病原因是由于長期使用電腦鍵盤和鼠標(biāo)，出現(xiàn)食指或中指疼痛、麻木和拇指肌肉無力感等狀況，發(fā)展下去可能導(dǎo)致神經(jīng)受損，進而引起手部肌肉萎縮。每天重復(fù)在鍵盤上打字或移動鼠標(biāo)，手腕關(guān)節(jié)長期、密集、反復(fù)和過度活動，導(dǎo)致周圍神經(jīng)損傷或受壓迫，使神經(jīng)傳導(dǎo)被阻斷，從而造成手掌的感覺與運動發(fā)生障礙。據(jù)調(diào)查，女性腕關(guān)節(jié)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(jīng)易受到壓迫。針對上述問題，許多公司采用激光投影鼠標(biāo)來解決“鼠標(biāo)手”的問題，但對于習(xí)慣使用鼠標(biāo)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(lián)網(wǎng)無線信號采集與傳輸，通過貼合手指的實體觸感來實現(xiàn)對鼠標(biāo)的控制。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

漫步鼠標(biāo)由立體循環(huán)鍵、確定鍵、選擇鍵、前進鍵和后退鍵組成。經(jīng)過CC3200內(nèi)置的Cortex-M4控制器進行數(shù)據(jù)處理后，由CC3200內(nèi)置的WiFi模塊控制數(shù)據(jù)傳輸，最終在電腦端進行控制。系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 控制模塊

系統(tǒng)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(nèi)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(nèi)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(wǎng)絡(luò)處理器子系統(tǒng)，專用的ARM MCU完全解除應(yīng)用控制器的WiFi和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議處理負(fù)擔(dān)。WiFi網(wǎng)絡(luò)處理器（CC3100）包含一個WiFi片上互聯(lián)網(wǎng)和一個可完全免除應(yīng)用MCU處理負(fù)擔(dān)的專用ARM MCU。WiFi片上互聯(lián)網(wǎng)包含MCU射頻、基帶和具有搶答加密引擎的MAC，可實現(xiàn)支持256位加密的快速安全互聯(lián)網(wǎng)連接。WiFi片上互聯(lián)網(wǎng)還包括嵌入式TCP/IP和TLS/SSL協(xié)議棧，HTTP服務(wù)和多種應(yīng)用協(xié)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(yè)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(xué)傳感器

漫步鼠標(biāo)的控制端采用ADNS-5030光學(xué)傳感器，該傳感器是一款低功耗、尺寸小的光學(xué)鼠標(biāo)傳感器，包括一個新的低功耗架構(gòu)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(qū)動器，以減少外部組件。ADNS-5030配合ADNS-5100 /

ADNS-5100-001光學(xué)鏡片，ADNS-5200固定夾和HLMP-ED80 LED組成一個完整而小巧的鼠標(biāo)跟蹤系統(tǒng)。光學(xué)鼠標(biāo)直接控制接地面，并檢測鼠標(biāo)移動所構(gòu)成的接地面。光學(xué)鼠標(biāo)由Coer感測單元、LED光源，光學(xué)鏡片與感測IC等組件構(gòu)成。LED產(chǎn)生的光線穿過與棱鏡形成一體的模造鏡片并照射鼠標(biāo)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(xué)傳感器工作時序如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件初始化后，軟件實現(xiàn)觸控點、ARM處理器、WiFi、電腦之間的數(shù)據(jù)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(xiàn)電腦終端的控制。系統(tǒng)流程如圖3所示。

4 結(jié) 語

本系統(tǒng)利用ARM單片機技術(shù)，將按鍵控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、WiFi通信技術(shù)、手勢編輯軟件等技術(shù)進行綜合。整體設(shè)計體現(xiàn)了WiFi傳感器和ARM處理器體積小、功耗低等優(yōu)點及鼠標(biāo)不在受固定形態(tài)的影響。提高了鼠標(biāo)的距離和無形態(tài)化，減少了現(xiàn)代人的鼠標(biāo)病，提供健康的生活方式。

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