一种虚拟现实定位系统的硬件电路技术方案

本发明专利技术公开了一种虚拟现实定位系统的硬件电路，涉及虚拟现实技术领域，包括FPGA核心处理模块、电源模块、场景数据处理模块和以太网传输模块，所述场景数据处理模块对物体的方位角和物体翻滚姿态进行测定，测定数据传输至所述FPGA核心处理模块将采集到的场景定位内容迅速分析处理，最后通过所述以太网传输模块发往局域网中的上位机，所述电源模块为所述FPGA核心处理模块、场景数据处理模块和以太网传输模块供电。本发明专利技术工作性能良好、能耗低，精度可达1度以内的范围。

Hardware circuit of a virtual reality positioning system

The invention discloses a hardware circuit of a virtual reality positioning system, which relates to the technical field of virtual reality, including a FPGA core processing module, a power supply module, a scene data processing module and an Ethernet transmission module. The scene positioning content collected is quickly analyzed and processed by the FPGA core processing module, and finally transmitted to the upper computer in the LAN through the Ethernet transmission module. The power module supplies power for the FPGA core processing module, the scene data processing module and the Ethernet transmission module. The invention has good working performance, low energy consumption and accuracy within 1 degrees.

【技术实现步骤摘要】
一种虚拟现实定位系统的硬件电路
本专利技术涉及虚拟现实
，尤其是一种虚拟现实定位系统的硬件电路。
技术介绍
虚拟现实技术是目前计算机信息科学中的前沿学科，它集计算机图像处理、计算机心理学、人工智能、人机交互技术、传感器技术、网络等多种信息学科于一身。现有的虚拟现实空间定位一般采用光学或超声波的模式进行定位和测算，通过建立模型来推导待测物体的空间位置。一般的光学空间定位系统采用激光扫描和光感应器接收的方式来确定物体的空间位置，这一类空间定位系统往往有测量设备较为庞大，测量时间长和无法实时测量的问题，应用范围受到较大的局限，不能适应虚拟现实空间定位响应时间短、精度高的要求。
技术实现思路
本专利技术提出的一种虚拟现实定位系统的硬件电路，工作性能良好、能耗低，精度可达1度以内的范围。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种虚拟现实定位系统的硬件电路，包括FPGA核心处理模块、电源模块、场景数据处理模块和以太网传输模块，所述场景数据处理模块对物体的方位角和物体翻滚姿态进行测定，测定数据传输至所述FPGA核心处理模块将采集到的场景定位内容迅速分析处理，最后通过所述以太网传输模块发往局域网中的上位机，所述电源模块为所述FPGA核心处理模块、场景数据处理模块和以太网传输模块供电。作为优选，所述FPGA核心处理模块采用XC3S700AN芯片。作为优选，所述电源模块选用LP3906电源管理芯片。作为优选，所述场景数据处理模块包括磁阻传感器以及三轴重力加速度传感器，所述磁阻传感器选用HMC5883L磁阻传感器芯片，所述三轴重力加速度传感器选用ADXL345传感器。作为优选，所述以太网传输模块采用SMSC公司的以太网物理层芯片LAN8700。。本专利技术通过提供的一种虚拟现实定位系统的硬件电路，其有益效果在于：使用了在定位芯片领域中较为精准的HMC5883L芯片对物体的方位角进行测定，并且使用辅助芯片ADXL345来判定倾斜角和物体翻滚姿态，使得物体在虚拟场景中的实际情况更为精准。利用FPGA对数据的高速处理能力将采集到的场景定位内容迅速分析处理并且通过以太网控制芯片发往局域网中的上位机中。整套硬件电路能够稳定的工作，工作性能良好、能耗低，精度可达1度以内的范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为FPGA核心处理模块的外围电路图；图2为电源模块的电路原理图；图3为三轴磁阻传感器的外围电路图；图4为三轴重力加速度传感器的外围电路图；图5为以太网传输模块的连接示意图；图6为LAN8700的电路驱动原理图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本实施例提供一种虚拟现实定位系统的硬件电路，包括FPGA核心处理模块、电源模块、场景数据处理模块和以太网传输模块。FPGA核心处理模块能够进行现场编程，方便调试，且控制着整个硬件的信息交互。本实施例的FPGA核心处理模块采用XC3S700AN芯片，其具有丰富的硬件资源可以提供给开发者使用，外围电路如图1所示，总共提供了M0、M1、M2三个配置引脚进行代码链接的选择，目前在本实施例中，使用率1:1:0的下载方式，即是将M0和M1接入到3.3V的高电平上面，将M2接入到低电平上面，形成目前特有的可调试JTAG下载方式，在XC3S700AN的芯片中M0对应的引脚是W5，M1对应的引脚是V6，M2对应的引脚是W4。同时这三个引脚在正常工作的时候均为正常的IO引脚。电源模块是整个电路运行的必要的保障，它的稳定性，纹波、输出噪声、电流和额定功率直接影响了整个系统的稳定运行，是电路设计的前提，也是整个硬件平台不可或缺的设计部分。本实施例使用美国国家半导体的LP3906电源管理芯片，它能够把5V电压转换为1.2V，1.8V，3.3V输出，而且在电流上也最够应付目前的使用，其输出相对未定，且线性度很好，外围电路如图2所示。其中5V电压经过C4、C5、C10的滤波以后进入到芯片内部，其中SDA和SCL是I2C总线的编程的接口，目的在于对于线性输出的LDO电源进行电压时刻的可调变换。目前我们在此设计中不使用该电源可调功能，默认使用电源芯片提供的SW1和SW2的固定电源部分。在编程接口连接高电平的时候处于常规转换输出中，SW为电压的输出接口，FB为反馈终端的输入接口，起到反馈目前电源给予电源芯片LP3906，它们两刚好组成一个电流回路，来进行稳压的控制，同时通过电阻值的大小来控制输出电压的大小。SW/FB分别输出1.2V和3.3V的电压。场景数据处理模块包括了测量方位角用的磁阻传感器以及测量倾斜角的三轴重力加速度传感器本实施例中，磁阻传感器选用HMC5883L磁阻传感器芯片，三轴重力加速度传感器选用ADXL345传感器。HMC5883L是霍尼韦尔的三轴磁阻传感器，是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域，其芯片的外围电路如图3所示。ADXL345芯片是ADI公司生产的超低功耗3轴加速度计，其电压范围为2.0V到3.6V，外围电路图如图4所示，在该模块上面使用662K常用的商业稳压电源，可以接收3.3V-5V的输入电压，同时采用了单电源供电，Vss和Vdd均为经过662K输出的VCC33电源引脚接入到芯片ADXL345中时，芯片进入待机模式，同时FPGA核心控制模块利用I2C的传输模式输送对应的时序和数据进入到ADXL345中。SDA为ADXL345的传输数据的接口，SCL则是ADXL345的时钟总线，在FPGA那头则是利用适当的时钟对数据进行传输，SDA端口在FPGA那头也是设置为INOUT接口模式用于处理主从模块之间的相互传输，以及模式之间的相互变动。当SCL时钟处于100KHz运转的时候，数据位SDA经过8bit传输完成，如果是主机应答时候，就需要将接口置为输出接口，另一方面SDA数据经过8bit传输完成，如果是从机也就是ADXL应答时候，将会置为输入接口。以太网传输模块采用SMSC公司的以太网物理层芯片LAN8700，使用FPGA利用RMII或者MII模式与LAN8700芯片进行连接同时LAN8700内部还有控制类LED提供给用户参考目前芯片处于的工作情况，同时也可以利用与之匹配的GPIO接口类型进行驱动，具体电路连接示意图如图5所示。如图6所示，LAN8700的电路驱动原理图，其中驱动晶振使用的是无源晶振，它的频率为25MHz，LAN8700在FPGA的驱动程序里使用了MII的工作模式。与RJ45网络接口相连的是TXN和TXP、RXN和RXP，它们亮亮形成对应的差分电路以减少外界对它的干扰。利用HMC5883L(三维磁阻传感器芯片)和ADXL345(三维重力加速度传感器芯片)对虚拟场景中物体的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种虚拟现实定位系统的硬件电路，其特征在于，包括FPGA核心处理模块、电源模块、场景数据处理模块和以太网传输模块，所述场景数据处理模块对物体的方位角和物体翻滚姿态进行测定，测定数据传输至所述FPGA核心处理模块将采集到的场景定位内容迅速分析处理，最后通过所述以太网传输模块发往局域网中的上位机，所述电源模块为所述FPGA核心处理模块、场景数据处理模块和以太网传输模块供电。

【技术特征摘要】
1.一种虚拟现实定位系统的硬件电路，其特征在于，包括FPGA核心处理模块、电源模块、场景数据处理模块和以太网传输模块，所述场景数据处理模块对物体的方位角和物体翻滚姿态进行测定，测定数据传输至所述FPGA核心处理模块将采集到的场景定位内容迅速分析处理，最后通过所述以太网传输模块发往局域网中的上位机，所述电源模块为所述FPGA核心处理模块、场景数据处理模块和以太网传输模块供电。2.根据权利要求1所述的一种虚拟现实定位系统的硬件电路，其特征在于，所述FPGA核心处理模块采用XC3S70...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海盟云移软网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31