一种基于FPGA的智能多媒体演示器制造技术

一种基于FPGA的智能多媒体演示器。它包括主控制无线发射部分（101）和无线USB接收部分（102）。主控制无线发射部分（101）包括FPGA发射处理端（103），射频通信发射模块（104），触摸屏（105）和六轴传感器（106）。无线USB接收部分（102）包括射频通信接收模块（107），FPGA接收处理端（108）和USB接口电路（109）。利用六轴传感器（106）采集鼠标运动的姿态数据，经 FPGA发射处理端（103）解算处理为光标相应的位移信息，按照SPI协议发送给射频通信发射模块（104）。无线USB接收部分（102）的射频通信接收模块（107）接收信息，经FPGA接收处理端（108）处理为光标位移信息和按键信息，再按照USB2.0协议编码，通过USB接口电路（109）完成和电脑的通信，实现无线空中鼠标控制终端的功能。

An intelligent multimedia demonstrator based on FPGA

An intelligent multimedia demo based on FPGA. It includes main control radio transmitting part (101) and wireless USB receiving part (102). The main control wireless transmitter (101) includes a FPGA transmission processing terminal (103), a radio frequency communication transmission module (104), a touch screen (105) and a six axis sensor (106). The wireless USB receiving part (102) comprises a radio frequency communication receiving module (107), a FPGA receiving processing terminal (108) and a USB interface circuit (109). The six axis sensor (106) is used to collect the gesture data of the mouse movement, and the displacement information of the FPGA transmitting processing end (103) is processed as the corresponding cursor, and the SPI protocol is sent to the radio frequency communication transmitting module (104). The radio USB receiving part (102) receives the information of the radio frequency communication receiving module (107), and the FPGA receiving processing end (108) is processed as the cursor displacement information and key information, then the USB2.0 protocol is coded, and the computer is communicated with the computer through the USB interface circuit (109) to realize the function of the line free mouse control terminal.

【技术实现步骤摘要】
一种基于FPGA的智能多媒体演示器
本专利技术涉及一种基于FPGA的智能多媒体无线控制设备，属于电子领域。
技术介绍
随着平板、笔记本、智能化数字机顶盒、移动电视盒等电子设备的流行，传统的平面式鼠标已经无法满足移动办公、移动生活和娱乐对3D空间操控的需要。本文设计的空中多媒体演示器除了具有传统鼠标的控制功能，还配有触摸屏实现软键盘功能输入功能。它不需要放在任何平面上，在空中就可以自由控制鼠标光标的操作，解决人们使用电脑只能被禁锢在电脑桌前而不能脱离鼠标线和底板束缚的问题，可用于教师授课、会议、演讲等多种情况下对电脑和PPT演示的灵活操纵。此外，本专利技术具有体积小，成本低，功耗低，灵活性强等特点，且可与安卓设备接口连接，具有很高的实际应用价值和广阔的市场前景。
技术实现思路
本专利技术对多媒体演示器的各模块进行了方案论证和选择，设计主要分为主控制无线发射控制部分和USB无线接收部分。其中主控制无线发射部分主要包括FPGA芯片控制电路、数据采集端和无线发射端电路。USB无线接收部分主要包括无线接收模块、FPGA芯片和USB接口电路。根据USB2.0协议，通过USB接口与终端进行信息交互，最终实现多媒体演示器的各种控制功能。同时本设计还配有双轴按键摇杆和一块2.4寸电阻式液晶显示屏，可为用户带来更加舒适的人机交互体验。一种基于FPGA的智能多媒体演示器，其特征在于，它包括主控制无线发射部分和无线USB接收部分。主控制无线发射部分主要包括数据采集端、FPGA控制处理端和无线发射端。无线USB接收部分主要包括无线接收模块、微控制处理器和USB接口电路。数据采集端利用六轴传感器芯片实时采集鼠标在空中运动的姿态数据，经过FPGA芯片卡尔曼滤波、四元数姿态解算处理为光标相应的位移信息，按照SPI协议发送给无线发送模块，最后经天线发射出去。无线USB接收端接收到无线发射部分发射的信息流，经过FPGA芯片解析处理为光标位移信息和按键信息，再按照USB2.0协议进行编码，通过USB接口完成和电脑的交互通信，最终实现无线空中鼠标控制终端电脑的功能。无线USB接收部分采用USB口5V电压供电。本专利技术的优点：具有键鼠合一和触摸屏操作两大功能。在目前的研究中，空中鼠标的实现主要有三种:基于陀螺仪的空中鼠标、基于摄像头的空中鼠标和基于声波的空中鼠标。基于摄像头的空中鼠标将用户的肢体行为转化为图像，对图像进行处理从而转化为用户的交互意图，实现用户与终端的交互；基于声波的空中鼠标将用户的声音转化为用户的交互意图，实现用户与终端的交互；这两种交互方式对使用环境有一定的要求且设备成本比较高，不利于普及。基于陀螺仪的空中鼠标将陀螺仪输出的角速度数值进行积分得到设备的实时倾角，然后将倾角值的变化映射为所要控制的终端上的坐标变化，从而实现对指针的控制。本专利技术是基于六轴传感器的多媒体演示器，除了实现了基本的空中鼠标的功能外，还将软键盘和空中鼠标合二为一，在一块2.4寸的串口式液晶屏显示软键盘和双轴摇杆。提供更为方便的人机交互体验和对多媒体电子设备控制。附图说明图1为本专利技术的系统框图；图2为本专利技术的发射端主程序流程图；图3为本专利技术的姿态解算程序流程图；图4为本专利技术的USB接收端主程序流程图。具体实施方式具体实施方式一:下面结合图1说明本专利技术的实施方式，图1是本专利技术的系统框图，主要分为无线发射部分和无线接收部分。无线发射部分由FPGA控制芯片、触摸屏、六轴传感器和射频通信发射模块组成。手持发送端部分主要完成摇杆控制、触摸屏输入、手部姿态的采集、姿态解算和无线发送。无线接收部分由射频通信接收模块、FPGA芯片和USB传输部分组成。无线模块与主控器相互通信，将接收的数据解包后，根据相应的指令进行打包，通过USB协议与电脑或者智能设备通信。这两部分的结合从而实现操作者无线控制智能设备的功能。具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，上电后，检测发射端模块与FPGA芯片连接是否正常，若连接正常则同时判断摇杆和触摸屏是否使用，如果两者中任意一个被使用，则将数据通过存入发送缓冲区；如果两者都没有被使用，则姿态解算六轴传感器的数据得到光标的移动方向和距离并存入发送缓冲区内。具体实施方式三：下面结合图3说明本实施方式，经过卡尔曼滤波后的角速度和加速度经过姿态解算便可以得到欧拉角。姿态解算的关键是四元数的计算，四元数计算的核心则是四元数微分方程的求解，四元数微分方程的解和陀螺仪测量角速度相关，所以姿态解算过程中最重要的就是如何得到精确的载体角速度。具体实施方式四：下面结合图4说明本实施方式，上电后，检测接收端模块与FPGA芯片连接是否正常，接收端模块读取接收缓冲区内数据，如果正常将根据控制模式，选择键盘或者鼠标控制，最后将数据通过USB接口发送到电脑或者智能设备，从而实现对电脑或者智能设备的操作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于FPGA的智能多媒体演示器，其特征在于：具有主控制无线发射部分（101），无线USB接收部分（102），FPGA发射处理端（103），射频通信发射模块（104），触摸屏（105），六轴传感器（106），射频通信接收模块（107），FPGA接收处理端（108），USB接口电路（109）。

【技术特征摘要】
1.一种基于FPGA的智能多媒体演示器，其特征在于：具有主控制无线发射部分（101），无线USB接收部分（102），FPGA发射处理端（103），射频通信发射模块（104），触摸屏（105），六轴传感器（106），射频通信接收模块（107），FPGA接收处理端（108），USB接口电路（109）。2.根据权利要求1所述的主控制无线发射部分（101），其特征是：由FPGA发射处理端（103），射频通信发射模块（104），触摸屏（105），六轴传感器（106）所构成，由六轴传感器（106）实时采集智能多媒体演示器在空中的姿态数据，经过FPGA发射处理端卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李述，张涛，肖瑶，秦梦莹，宋博尊，王洪洋，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23