基于ARM平台的MEMS输入设备的固件设计

　　1 引言

　　MEMS(Micro Electro Mechanical System，即微机电系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统，具有体积小、重量轻、性能稳定、可大批量生产、性能一致性好、成本低等特点，将MEMS器件——加速度传感器应用于输入产品和嵌入式系统，满足它们对倾斜、运动、定位、振动等微小变化的测量 需求，以MEMS替换机械控制部件，为消费产品带来了一场革新。

　　国外和港台地区有一些单位正在开展这方面的研究，并取得了一定的成绩。例如：香港 中文大学Alan H. F. Lam等几个博士生提出了一种基于微加速度传感器的虚拟键盘鼠标系统(MIDS)，能同时具备鼠标和键盘的功能[1];加州大学伯克利分校设计了一种加速度感应手套，利用放置在手指上的二维加速度传感器感测手和手指的动作，实现电脑输入的功能[2]。

　　2. 系统设计

　　本文设计的无线输入系统是以加速度计为敏感元件，来完成鼠标的功能，并能够在三维 空间上同步操作者的三维运动，从而实现电脑输入的目的。本文采用美国AD公司的微加速 度传感器ADXL203，并结合Nordic半导体公司的射频收发器NRF2401，与Philips公司的 D12USB接口芯片形成一个硬件体系。该系统由两个子系统组成：远端子系统和主机端子系 统，具体的构成如图1所示。

　　在软件开发上，采用 ARM 嵌入式系统的开发理念，采用内置有ARM7 处理器核的 LPC2214 微控制器，开发新一代基于微加速度传感器的MEMS 无线输入设备。在调试初期， 以周立功公司的EasyARM2200 开发板为开发平台，使用ADS 作为开发环境。

　　2.远端子系统设计

　　远端子系统的主要任务是加速度计信号的采集，信号的放大、滤波等的处理，控制器 对射频无线发送的软件控制。主要的实现过程为：使用GPIO 口，并按照一定的采样频率将 加速度信号送入微控制器LPC2214，在LPC2214 内部进行信号放大和A/D 转换;并且按照 无线传输模块定义的格式将数据进行编码，再通过GPIO 口传送给无线射频模块。 主程序主要实现各个器件的初始化和任务的调用。

　　int main(void)

　　{

　　TargetInit();

　　Init_RF();

　　Init_ADC();

　　Init_Transmitter();

　　TaskMouse();

　　return 0;

　　}

　　在完成各个模块的初始化之后，执行Taskmouse 函数。Taskmouse 函数是主执行函数，包含了GetMousePos()、ModeSelect()、Get_ADCValue_X()和Get_ADCValue_Y()等子函数。调用该函数就可以执行加速度计信号采集、鼠标位置确定、系统工作模式选择等程序行。 获取鼠标位置信息的示意程序如下所示：