【锆石A4 FPGA试用体验】模量实时监测与运算

本帖最后由超级开发板于 2017-10-8 09:56 编辑

此帖将介绍基于硬件描述语言的模量实时监测与运算，采用性能卓越的锆石A4 FPGA开发板

材料预备：
锆石 A4 FPGA开发套件一套，
运动模量检测模块一枚，
ttl转u***编程器一个（如果您的运动模量检测装置可直接连接电脑烧录内容，此器物可略去），
杜邦线若干，
至少有一个手是能动的操作人员一名
电脑或x86开发板一台
带有VGA接口的电视机或显示屏或投影机一台

上一节中，我们讲解了VGA显示的方法，
这一节，我们主要来讲解捕捉交互模量信号与识别的方法。
首先，我们来确定模量检测方案，就是如下图所示的模量捕捉模块，

为了让大家更直观的认识模量捕捉模块的物理采集方式构造，我们来看下面这张手绘的构造简化示意图，

首先，我们来看看普通的重力感应，这个稍稍也能感应左右摇晃和移动

这个上下左右，偶尔也能碰到左下右下，为了使精度更高，可以更多触角，三维下应该是个刺猬状，下图是平面剖视图状态：

，然后这一模型的模量在普通状态下每个角为1或0，如果想检测力度，有两个方法，一个是别用钢珠，用水银，利用水银的张力检测电阻值变化，因为加速度会使接触面改变，不过它的导电性能好，阻值变化不大，如果不是很精密的设备不容易检测，这样就要设计变更了，上面这图可以长长短短，或者简化一下，如下图所示，

加速冲击力度越大，越到里面的探针都能触碰到，
然后我们考虑这检测模块装到手上后，由于我们人类的手如图万向螺杆般转动，比五轴加工中心的活动能力都高，模块并不是直上直下或者平整的移动，模块还可能发生倾斜等，我们开发者在测试中，可能刻意去保持它的平衡，然而一来这样太累，二来如果不是开发者用就会感觉不适应，我们要让消费者直接去使用它们而不必了解其中原理，于是我们需要有一个稳定的量去检测倾斜，然后把加速度的方向配合这个量算进去，而这个稳定的量就是重力了，重力在地表保持垂直向下，这样，如果我们检测到重力为左了，加速度的下其实是右，其实这个轴量不能直接称为下，这儿只是方便大家理解，这个下只有重力向下，也就是模块平放没有倾斜时才是下。

所以这样一来，我们需要采用一个有加速度计与重力感应的模块了，
这样，算法也大致确定下来了，就是把重力的倾斜偏移量累计到加速度的上下前后左右中，这样就能知道动了哪边，然后，由于还存在平面旋转，所以，要不就多几个轴量，要不就加个向前校准功能。为了方便使用，我们多加几个轴量，使交互感最优化，当然，编程难度跟设备成本也都增加了，不过换来直接无忧无虑完美使用的用户体验，这一点点代价相当值得。

锆石A4开发板的处理速度很快，模量多几个轴运算速度依旧是杠杠的。