内容介绍

一、项目需求

本次项目的主要需求是基于X-NUCLEO-IKS4A1 和NUCLEO-G0B1RE实现传感器选择和切换及功能的可视化的设计。

二、需求分析

需要配置好板子的引脚设置，然后利用X-NUCLEO-IKS4A1板上搭载的QVAR触摸传感器来实现传感器的选择和切换，同时需要一个能显示传感器数据的上位机，在本项目中我们选择使用matlab来实现。

三、实现方式

1、硬件介绍

NUCLEO-G0B1RE是ST公司（意法半导体）推出的一款基于STM32G0系列微控制器的评估板，属于其广受欢迎的Nucleo开发板系列。

X-NUCLEO-IKS4A1是由STMicroelectronics推出的用于搭配STM32 Nucleo的运动MEMS和环境传感器扩展板，提供了在动作检测、环境监测等IoT领域的各种传感器的参考解决方案。包括X-NUCLEO-IQS4A1主板（搭载运动MEMS和环境传感器）和可拆卸的STEVAL-MKE001A附加板（搭载Qvar滑动电极），这款扩展板具有高度的集成性和兼容性，提供了在动作检测、环境监测等IoT领域的各种传感器解决方案。

2、设计思路

根据所需任务，绘制流程图如下：

3、具体实现过程

首先按照例程配置好引脚，如下图所示：

在主函数中初始化并调用端口：

HAL_Init();
MX_MEMS_Init();
SystemClock_Config();
MX_GPIO_Init();
MX_USART2_UART_Init();
  while (1)
  {
	  MX_MEMS_Process();
	  HAL_Delay(100);
  }

然后在MX_MEMS_Process()函数中加入读取传感器数据的函数：

	BSP_SENSOR_LIS2DUXS12_ACC_GetAxes(&AccValue);
	printf("{acc1:%ld,%ld,%ld}\n",AccValue.x,AccValue.y,AccValue.z);
	BSP_SENSOR_LSM6DSV16X_ACC_GetAxes(&AccValue);
	printf("{acc2:%ld,%ld,%ld}\n",AccValue.x,AccValue.y,AccValue.z);
	BSP_SENSOR_LSM6DSO16IS_ACC_GetAxes(&AccValue);
	printf("{acc3:%ld,%ld,%ld}\n",AccValue.x,AccValue.y,AccValue.z);
	BSP_SENSOR_LSM6DSV16X_GYR_GetAxes(&GyrValue);
	printf("{gyr1:%ld,%ld,%ld}\n",GyrValue.x,GyrValue.y,GyrValue.z);
	BSP_SENSOR_LSM6DSO16IS_GYR_GetAxes(&GyrValue);
	printf("{gyr2:%ld,%ld,%ld}\n",GyrValue.x,GyrValue.y,GyrValue.z);
	BSP_SENSOR_MAG_GetAxes(&MagValue);
	printf("{mag:%ld,%ld,%ld}\n",MagValue.x,MagValue.y,MagValue.z);
  BSP_SENSOR_PRESS_GetValue(&PressValue);
  printf("{press:%d}\n",(int)PressValue);
  BSP_SENSOR_QVAR_GetValue(&QvarValue);
  qvar_digital(QvarValue,&qvar_out);
  printf("{one:%d}\n",(int) qvar_out);
  BSP_SENSOR_TEMP_GetValue(&TempValue);
  printf("{temp:%.1f}\n",(float)TempValue);
  BSP_SENSOR_HUM_GetValue(&HumValue);
  printf("{hum:%.1f}\n",(float)HumValue);
  HAL_Delay(10);

其中，获得到的QVAR数据将通过qvar_digital()函数进行处理。下面是对qvar_digital()函数的代码分析：

首先，qvar_digital()函数使用了迟滞思想，将输入的数据进行差分：

int value_deviation=value-value_last

其中value是当前读取到的QVAR电极的电压，value_last是上一时刻读取到的QVAR电极的电压。然后，将QVAR的输入量化为1，0，-1：

if (value_deviation>=54600)
		value_state_n=1;
	else if(value_deviation>=23400)
		value_state_n=value_state_l+1;
	else if(value_deviation<=-54600)
		value_state_n=-1;
	else if(value_deviation<=-23400)
		value_state_n=value_state_l-1;
	else
		value_state_n=value_state_l;
	value_last=	value_state_n * 32760;

其中，value_state_n是当前时刻对输入的数据进行处理后得到的返回值，value_state_l是上一时刻对输入的数据进行处理后得到的返回值。通过这个操作，可以直接识别出滑动这一行为。

然后是按键消抖程序：

if (value_state_n==value_state_l)
	{
		value_count+=1;
		if	((value_count>=1)&&(value_state_n!=0)&&(value_state_n!=value_state_storage[0]))
		{
			value_count=0;
			value_state_valid=1;
			value_state_storage[2]=value_state_storage[1];
			value_state_storage[1]=value_state_storage[0];
			value_state_storage[0]=value_state_n;
		}
		else if((value_count>=1)&&(value_state_n==0))
		{
			value_count=0;
			value_state_valid=1;
			value_state_storage[2]=value_state_storage[1];
			value_state_storage[1]=value_state_storage[0];
			value_state_storage[0]=value_state_n;
		}
	}
	else
		value_count=0;

首先检查当前值value_state_n是否与上一个状态value_state_l相同，如果相同，value_count加1，用于计数连续相同状态的次数，当value_count至少为1，且当前状态value_state_n不为0，且与存储数组的第一个元素不同时：①将value_count重置为0，②将value_state_valid设置为1，③更新value_state_storage数组，将元素依次后移，并将当前状态value_state_n存储在数组的第一个位置。如果value_count至少为1，且当前状态value_state_n为0，执行的操作与上一个条件分支相同。如果value_state_n与value_state_l不相同，将value_count重置为0。

然后是动作识别框架：

if	(value_state_valid)
	{
		value_state_valid=0;
		if	((value_state_storage[2]==0)&&(value_state_storage[0]==0)&&(act_storage==0))
		{
			act_storage=value_state_storage[1];
			act=0;
		}
		else if((value_state_storage[1]==-1)&&(value_state_storage[2]==1))
		{
			act=-1;
			act_storage=0;
		}
		else if((value_state_storage[1]==1)&&(value_state_storage[2]==-1))
		{
			act=1;
			act_storage=0;
		}
		else if((value_state_storage[2]==act_storage)&&(value_state_storage[1]==0)&&(value_state_storage[0]==0))
		{
			act=act_storage+act_storage;
			act_storage=0;
		}
		else if((value_state_storage[2]*2==act_storage)&&(value_state_storage[1]==0)&&(value_state_storage[0]==0))
		{
			act=act_storage+act_storage;
			act_storage=0;
		}

		else if((value_state_storage[0]==value_state_storage[2])&&(value_state_storage[0]==act_storage)&&(act_storage!=0)&&(value_state_storage[1]==0))
		{
			act_storage=act_storage+act_storage;
		}
		else if((value_state_storage[2]==0)&&(value_state_storage[0]==0)&&(act_storage!=0))
		{
			;
		}
		else
		{
			act=0;
			act_storage=0;
		}
	}
	else
		act=0;

首先检查value_state_valid是否为真，这个变量表示状态数据是否有效。如果状态有效，首先将其设置为无效，以防止状态在本周期再次被处理，接下来是一系列的else if条件分支，每个分支都根据不同的value_state_storage数组和act_storage的值来更新act和act_storage。将为双击动作识别为±4，将点按动作识别为±2，将滑动识别为±1，无动作为0。

最后是上位机部分，使用matlab来实现，灯代表所选择的传感器，如下图所示：

触摸传感器和上位机都可对传感器进行开关，如下图“Hum”数据：

四、活动总结

感谢硬核学堂和徳捷购对本次活动的支持，通过这次活动我又学习到了很多知识，希望下次还能参加这样的活动。