项目描述：
一、项目介绍
本项目依托Funpack活动第三季第二期，硬件基于来自Microchip的EV54Y39A板卡平台，尝试搭建了一个手指数量辨识工具。板卡上集成了光照传感器，将板卡平放后，伸出不同数量的手指在板卡上挥动，可以识别出有几根手指。
二、硬件概述
EV54Y39A是由Microchip推出的PIC-IoT WA开发板，是与AWS（Amazon Web Services）合作开发的Amazon Web Services (AWS) 云物联网开发解决方案。
EV54Y39A板卡平台的控制器包含两个主要组件：PIC微控制器（PIC24FJ128GA705）和Wi-Fi模块（WINC1510）。PIC24FJ128GA705是一款低功耗的16位微控制器，时钟频率为 32MHz，具有128KB 的 ECC 闪存和16KB RAM，以及12 位 ADC（200ksps）、多达 14 个模拟输入、3 个比较器和 CTMU（用于触摸应用），非常适合用于低功耗和互连应用。板载传感器包括TEMT6000X01光传感器和MCP9808温度传感器，其中光传感器连接到PIC控制器的10位ADC。
WA开发板可通过微型USB端口或4.2V锂电池供电，同时具有板上编程仿真器和调试器（PKOB）支持一路串口和一个IO的逻辑分析功能。为实现快速原型设计，该物联网开发板支持Studio 7和MPLAB® X IDE以及图形开发工具，例如START和MPLAB代码配置器 (MCC)。这些工具可简化将现有应用连接到云端或开发新的物联网设计。
在本次搭建手指数量辨识工具的过程中，主要用到了PIC24微控制器、ADC模块、环境光传感器以及板载与电脑通信的串口等硬件。
EV54Y39A板卡硬件布局
三、项目需求
1.获取光照传感器测量的光照数值，用开发板集成的ADC芯片将光照模拟值转换为数字值。
2.对读取的数据进行处理，识别手指经过产生的光照变化，判断是否有手指经过，以及手指数量。
3.判断手指动作是否已经结束，并在结束后输出识别出的手指数量。
四、设计思路
软件流程图
1.光传感器测量值的读取
根据原理图，板载的光传感器连接在PIC控制器的RB12引脚，引脚功能为ADC AN8。
光传感器测量的模拟信号由MCU内部的10位ADC转换为数字信号，再通过程序读取。
uint16_t SENSORS_getLightValue(void)
{
//LIGHT_SENSOR_ADC_CHANNEL = 0x8
return ADC1_GetConversion(LIGHT_SENSOR_ADC_CHANNEL);
}
2.通过读取的数据，识别手指数量
由于当手指扫过时遮挡光线，使得光传感器读取数值减小，从而产生一个下降沿信号；而手指移开时，光传感器读取数值恢复，产生一个上升沿信号，因此可以通过将获取的光强数值与阈值比较，判断当前移动手指的状态。
int lightget=0;
int fingercount=0;
int fingerstate=0;
int light_delay=0;
int shadow_delay=0;
void getfinger()
{
lightget=SENSORS_getLightValue();
if(lightget>threshold)
//亮度高于阈值
{
if(light_delay==1)
{
if(fingerstate==1)
fingerstate=0;
light_delay=0;
}
else
light_delay=1;
if(shadow_delay==1)
shadow_delay=0;
}
else
//亮度低于阈值
{
if(shadow_delay==1)
{
if(fingerstate==0)
{
++fingercount;
fingerstate=1;
}
shadow_delay=0;
}
else
shadow_delay=1;
if(light_delay==1)
light_delay=0;
}
}
在判断的程序中，使用了有限状态机的思路，fingerstate代表当前的亮暗，即当前瞬间传感器前有没有手指，当由亮变暗时，代表一根手指开始经过，将手指计数+1；当由暗变亮时，代表一根手指离开，函数准备读取下一次手指经过的信号。而保持亮或暗的状态，程序则不会产生其他反应。
此外，程序设置的采样频率为每3ms读取一次亮度，为了避免光照信号抖动造成检测错误，还使用了状态机消抖的方法。变量light_delay和shadow_delay代表有一次读取的延迟，只有两次读取到相同信号时，才会判断亮或暗的状态，增加准确性。
3.手指动作结束的判断与结果输出
当第一个手指被检测到时，recestate状态置1，表示进入接收状态。而当手指动作结束，信号变为持续的高亮度信号，因此在接收状态下读取到一段时间内持续的亮信号时，recestate状态置0，结束接收并输出整次过程中读取到的手指数量。最终的手指识别函数如下：
void getfinger()
{
lightget=SENSORS_getLightValue();
if(lightget>threshold)
//亮度高于阈值
{
if(light_delay==1)
{
if(recestate==1)
{
++lighttimecount;
if(lighttimecount>160)
{
outputnum();
recestate=0;
lighttimecount=0;
}
}
if(fingerstate==1)
fingerstate=0;
light_delay=0;
}
else
light_delay=1;
if(shadow_delay==1)
shadow_delay=0;
}
else
//亮度低于阈值
{
if(shadow_delay==1)
{
lighttimecount=0;
if(recestate==0)
recestate=1;
if(fingerstate==0)
{
++fingercount;
fingerstate=1;
}
shadow_delay=0;
}
else
shadow_delay=1;
if(light_delay==1)
light_delay=0;
}
}
PIC-IoT WA开发板的板载调试器集成了一个虚拟 COM 端口 (CDC)，可以非常方便地实现电脑与板卡的通信，将识别结果通过串口打印到电脑。为了可以直观地观察结果，还配置的板载的4颗led灯，当检测到不同数量的手指时，特点的led灯将亮起，显示检测到的数量。
void outputnum()
{
LED_RED_SetHigh();
LED_BLUE_SetHigh();
LED_GREEN_SetHigh();
LED_YELLOW_SetHigh();
switch(fingercount)
{
case 1:
LED_RED_SetLow();
break;
case 2:
LED_YELLOW_SetLow();
break;
case 3:
LED_GREEN_SetLow();
break;
case 4:
LED_BLUE_SetLow();
break;
case 5:
LED_RED_SetLow();
LED_YELLOW_SetLow();
break;
case 6:
LED_GREEN_SetLow();
LED_YELLOW_SetLow();
break;
case 7:
LED_BLUE_SetLow();
LED_GREEN_SetLow();
break;
case 8:
LED_RED_SetLow();
LED_BLUE_SetLow();
break;
default:
LED_RED_SetLow();
LED_YELLOW_SetLow();
LED_GREEN_SetLow();
LED_BLUE_SetLow();
break;
}
printf("%d fingers\r\n",fingercount);
fingercount=0;
}
五、完成的功能
最终搭建的手指数量辨识工具，可以准确识别挥过的手指数量，并且通过串口输出到电脑。
实际使用时的图片
某次识别的结果，第三个led亮起，代表识别到三根手指
在电脑串口调试界面中输出的手指数量信息
六、未来计划与活动总结
本次活动我使用EV54Y39A板卡平台尝试搭建了一个手指数量辨识工具，测试的结果也比较理想。同时板卡也有强大的物联网功能，之后会尝试结合物联网进行开发，探索手指识别等工具在智能控制等物联网方面的应用。
通过本次funpack活动的学习，我对物联网开发板又有了进一步的了解，锻炼了我的动手能力和编程能力，也对嵌入式开发有了新的体会。未来期望再次参加活动，了解并学习更多的知识，掌握更多的技能，开拓电子芯片在生活中运用的视野。
在学习中，我遇到了不少难题，比如第一次接触Microchip的PIC系列芯片和开发工具，在学习和查找资料上花费了较长时间。但是在此过程中，我收到了很多来自硬禾的帮助和支持，直播的教程和交流群老师的答疑都让我受益匪浅，十分感谢官方为我们提供了这次学习的机会，最后祝funpack越办越好！
冷月烟
星辰i反正都一样