- 基于ARM的電子畫(huà)筆設(shè)計(jì)

　　4 無(wú)線(xiàn)USB接口

　　CYRF6934是Cypress半導(dǎo)體的2.4GHz射頻SoC無(wú)線(xiàn)USB網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器件。該無(wú)線(xiàn)收發(fā)器工作在2.4~2.483GHz的 ISM公共頻段內(nèi)，突破了27MHz、400MHz以及900MHz眾多系統(tǒng)共有的各種限制，使用戶(hù)能夠在世界范圍內(nèi)推廣使用其解決方案，而無(wú)需受地區(qū)性頻率要求的約束，從而具備了全球通用性、合理的功率規(guī)格以及更高的通信頻寬。借助DSSS技術(shù)，CYRF6934可以避免來(lái)自如2.4GHz頻段中 802.11b、藍(lán)牙（Bluetooth）等其他系統(tǒng)的信號(hào)干涉，以及來(lái)自無(wú)繩電話(huà)和微波爐的無(wú)線(xiàn)輻射；CYRF6934的工作電壓范圍為 1.8～3.6V，作用有效范圍10米；配置了62.5kbps的數(shù)據(jù)吞吐量和高達(dá)2MHz傳輸頻率的SPI微機(jī)接口與微控制器進(jìn)行通訊，可實(shí)現(xiàn) 62.5kbps速率的雙向或單向RF傳輸，平均延時(shí)小于10ms。在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，CYRF6934可在微控制器的控制下進(jìn)入低功耗模式，降低系統(tǒng)能耗。

　　無(wú)線(xiàn)USB接口電路如圖3所示。微控制器采集的加速度數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)預(yù)處理后通過(guò)SPI接口發(fā)送到CYRF6934。CYRF6934對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制后通過(guò)PCB上的印制天線(xiàn)發(fā)送給PC端的無(wú)線(xiàn)USB網(wǎng)橋。芯片所有VCC上使用0.1uF電容去耦并使用一個(gè)10uF電容作為充放電電容。

　　5 軟件設(shè)計(jì)

　　作為底層的硬件驅(qū)動(dòng)程序，軟件需要完成系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)采集處理和傳送等工作。系統(tǒng)初始化主要包括微處理器的堆棧、隊(duì)列和內(nèi)部控制寄存器的初始化、MMA7260Q加速度靈敏度的選擇和CYRF6934控制寄存器的初始化。匯編語(yǔ)言完成微處理器堆棧、隊(duì)列的初始化并引導(dǎo)系統(tǒng)執(zhí)行C語(yǔ)言中的 main（）函數(shù)。C語(yǔ)言程序完成剩余的初始化任務(wù)后開(kāi)始采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的循環(huán)。

　　軟件設(shè)計(jì)中除了使用MMA7269Q傳感器的加速器解決方案外，還可通過(guò)MMA7260Q的參照設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具中提供的各種組件。針對(duì)需求進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以提高軟、硬件效率，并最大程度地減少因軟件沖突導(dǎo)致的系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的因素。

　　同時(shí)使用KIT3109MMA7260Q的硬件環(huán)境完成對(duì)MMA7269Q開(kāi)發(fā)和測(cè)試并進(jìn)行全面評(píng)估，加快產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)速度。軟件的流程圖如圖4所示。

　　完成驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)后，設(shè)計(jì)應(yīng)用程序在訪(fǎng)問(wèn)驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，需要用到一些Windows系列操作系統(tǒng)的專(zhuān)用API函數(shù)。由于這些函數(shù)參數(shù)比較多，所以可以開(kāi)發(fā)一個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，使用戶(hù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序涉及不到底層驅(qū)動(dòng)設(shè)備的操作，可以和普通API函數(shù)一樣操作硬件。整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　應(yīng)用這種分層的結(jié)構(gòu)，用戶(hù)程序可以通過(guò)dll讀寫(xiě)設(shè)備。dll提供給應(yīng)用程序的接口函數(shù)包括初始化設(shè)備、關(guān)閉設(shè)備、讀寫(xiě)端口等。這樣，在應(yīng)用程序中加入自己的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)后，就可以使用inPortb和out-portb來(lái)操作端口了。

　　由于電子筆的應(yīng)用前景和市場(chǎng)前景非常廣闊，現(xiàn)在世界上一些主要的相關(guān)廠(chǎng)家都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)和推出具有各自特色的新產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)方案將無(wú)線(xiàn)通信的優(yōu)點(diǎn)與傳統(tǒng)的USB接口有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，不僅能提供較高的數(shù)據(jù)傳輸率，而且改進(jìn)了數(shù)據(jù)的接入方式，同時(shí)MMA7260Q三軸低量級(jí)加速度傳感器和SoC CYRF6934無(wú)線(xiàn)USB網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器憑借其完美的性能和低成本，可以滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)領(lǐng)域中非網(wǎng)絡(luò)端的需求，并且使傳輸系統(tǒng)更加方便、可靠。

　　本電子筆在不改變?nèi)藗児P紙交流傳統(tǒng)方式的前提下，實(shí)現(xiàn)超越鍵盤(pán)在普通紙（或任意介質(zhì)）上自然手寫(xiě)輸入，猶如給人們提供一把開(kāi)啟信息時(shí)代新大門(mén)的金鑰匙。它將加速度結(jié)構(gòu)與無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、數(shù)據(jù)傳輸方便和即插即用等諸多優(yōu)點(diǎn)。本電子筆的推廣應(yīng)用必將成為人們推動(dòng)社會(huì)信息化的超強(qiáng)助手和促進(jìn)辦公自動(dòng)化的工具，在一定意義上實(shí)現(xiàn)電腦和手機(jī)隨筆行，在市場(chǎng)上占有一席之地。