2 硬件電路設(shè)計

　　2．1 主控制模塊電路

　　主控制器STM32F103C8T6芯片，工作頻率高達72 MHz，內(nèi)置64 KB的Flash和20 KB的SRAM，具有豐富外設(shè)和超低功耗，完全滿足本設(shè)計要求。主控制模塊電路圖如圖3所示，參照ST公司發(fā)布的STMF10xxx硬件開發(fā)入門文檔，該部分包括外部時鐘電路、模擬電源輸入、電源濾波、下載仿真口的設(shè)計。

　　2．2 電源模塊電路

　　本遙控器采用8．4 V鋰電池供電，采用TL750M05C穩(wěn)壓芯片提供5 V電壓，選用REG1117-3．3穩(wěn)壓芯片為系統(tǒng)提供3．3 V電壓。STM32F1 03C8T6電源分為模擬電源與數(shù)字電源，為了保證其正常工作，將兩路電源進行隔離設(shè)計，在模擬地與數(shù)字地之間通過0Ω電阻實現(xiàn)單點共地。為監(jiān)測鋰電池電源電壓，將電池電壓經(jīng)電阻分壓及阻容濾波電路濾波后作為STM32F103C8T6采樣輸入。

　　2．3 無線通信模塊及顯示模塊電路

　　無線通信模塊采用2．4 GHz頻段射頻芯片nRF24L01作為無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片，工作于2．4～2．5GHz ISM頻段，輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。nRF24L01功耗低，在以-6 dBm的功率發(fā)射時，工作電流只有9 mA；接收時，工作電流只有12．3 mA，多種低功率工作模式（掉電模式和空閑模式）使節(jié)能設(shè)計更方便。nRF24L01采用SPI總線方式與控制芯片進行通信。

　　12864液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置8192個中文漢字（16×1 6點陣）、128個字符（8×16點陣）及64×256點陣顯示RAM（GDRAM），具有并行數(shù)據(jù)傳送方式和串行數(shù)據(jù)傳送方式，其中串行數(shù)據(jù)傳輸方式只用到CS、SID、SCK 3個通信引腳，較并行數(shù)據(jù)傳送方式節(jié)省單片機的I／O引腳，本文采用串行傳輸方式進行設(shè)計。

　　3 軟件系統(tǒng)設(shè)計

　　體感遙控器的軟件系統(tǒng)設(shè)計基于實時嵌入式操作系統(tǒng)μC／OS-II，借助于μC／OS-II內(nèi)核的多任務(wù)管理和優(yōu)秀的實時性能，大大簡化了軟件系統(tǒng)設(shè)計，并且可以保證系統(tǒng)響應(yīng)的實時性。

　　3．1 任務(wù)分配與實現(xiàn)

　　在任務(wù)規(guī)劃的過程中，采用分層次和模塊化的思想將整個系統(tǒng)任務(wù)進行劃分。首先，我們必須對系統(tǒng)整體的控制任務(wù)有清楚地了解，具體任務(wù)劃分如表1所列。

　　表1中除OSTaskStat和OSTaskIdle任務(wù)為系統(tǒng)自帶，其他8個任務(wù)均為用戶創(chuàng)建。其中：App_TaskStart為起始任務(wù)，系統(tǒng)運行后第一個建立的任務(wù)，其作用是為初始化系統(tǒng)時鐘和底層設(shè)備創(chuàng)建所有事件和其他任務(wù)；App_TaskAD任務(wù)監(jiān)視電池電壓的變化，當(dāng)電壓低于設(shè)定值Low Battery時，將啟動蜂鳴器報警；App_TaskAHRS任務(wù)通過DMA不斷接收iNEMO慣性導(dǎo)航模塊數(shù)據(jù)，然后交由USART1接收緩沖區(qū)，實時獲得手部姿態(tài)信息；App_TaskCmd根據(jù)手部姿態(tài)信息轉(zhuǎn)化為機器人運動指令，然后按照制定的通信協(xié)議通過nRF24L01無線模塊將指令數(shù)據(jù)