[发明专利]一种低功耗穿戴式运动捕捉设备及其控制方法

权利要求书

1.一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，其特征在于：包括不少于1个运动捕捉节点和智能终端，所述运动捕捉节点包括传感器、电源、电路板以及设置在电路板上的控制器、数据处理模块和无线通信模块，所述电源与传感器、控制器、数据处理模块和无线通信模块连接，所述传感器通过串行外设接口与控制器连接，所述控制器通过串行外设接口与数据处理模块连接，所述数据处理模块通过串口与无线通信模块连接，所述无线通信模块通过蓝牙与智能终端连接，所述控制器的电平输出口I连接到无线通信模块的使能引脚I上，所述控制器的电平输出口II连接到传感器的使能引脚II上，所述控制器的电平输出口III连接到数据处理单元的外部中断引脚上。

2.根据权利要求1所述的一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，其特征在于：所述传感器的数据准备引脚连接到控制器的外部中断引脚上。

3.根据权利要求1所述的一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，其特征在于：所述无线通信模块的连接状态输出口连接到数据处理单元的外部中断引脚上。

4.根据权利要求1所述的一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，其特征在于：所述电源的电压信号连接到数据处理单元的AD输入引脚上。

5.根据权利要求1所述的一种低功耗穿戴式运动捕捉设备，其特征在于：所述控制器的芯片型号设置为：STM8L101F1。

6.一种使用权利要求1～5任一项所述的一种低功耗穿戴式运动捕捉设备的控制方法，其特征在于：其步骤如下：

1)在待机状态下，控制器控制无线通信模块唤醒并等待被智能终端连接；智能终端连接上无线通信模块，无线通信模块的连接状态输出口连接到数据处理单元的外部中断引脚上，数据处理单元自动捕获连接状态输出口上的连接状态变化用于唤醒数据处理单元，数据处理单元根据接收到的控制命令通过SPI通知控制器对传感器的采样频率和采样的数据类型；

2)控制器以F1赫兹频率使能传感器，传感器中的ADC数据转换完成后，传感器的数据准备引脚连接到控制器的外部中断引脚上，传感器1的ADC一次采样完成后，数据准备引脚上产生数据准备信号，控制器的引脚自动捕获信号，并以中断方式通知控制器2；

3)控制器以SPI1读取传感器的数据并且在读取完成后，控制器的电平输出口O21连接到传感器的使能引脚上，电平输出口O21输出高电平或低电平，传感器根据其使能引脚的不同电平休眠；控制器采集到数据后，控制器的电平输出口O23连接到数据处理单元的外部中断引脚上，数据处理单元根据自动捕获电平输出口023的电平变化通知数据处理单元3唤醒，再通过SPI2发送到数据处理单元3；

4)数据处理单元接收数据后，运行运动捕捉算法，并将结果通过串口发送到无线通信模块中，由无线通信模块自动转发到智能终端；

5)控制器通过其电平输出口O24连接到无线通信模块的使能引脚，电平输出口O24输出高电平或低电平，无线通信模块根据其使能引脚的不同电平被唤醒或休眠，智能终端通过蓝牙向运动捕捉节点发送控制命令；

6)当控制器收到智能终端发送的停止命令时，控制器通过电平输出口O21输出高电平或低电平休眠传感器，通过电平输出口O24输出高电平或低电平休眠无线通信模块，无线通信模块休眠后在连接状态输出口上自动产生连接中断信号，数据处理单元接收后自动进入休眠；

7)在休眠模式下，蓝牙模块和数据处理单元处于完全休眠状态；控制器以F2赫兹的频率通过定时器自动唤醒，同时通过电平输出口O21输出高电平或低电平唤醒传感器进行单次测量；传感器数据转换完成后，控制器通过SPI1读取数据；读取完成后，控制器判断当前是否有运动，判断方法为：

①若传感器1包含陀螺仪：w_i为第i轴的角速率，λ₁为设定的运动检测阈值；

②若传感器1包含加速度计：a_i为第i轴的加速度计读数，λ₂为设定的运动检测阈值；

③若传感器1包含磁力计：为当前时刻磁力计测量的磁场矢量，为上一个时刻磁力计测量的磁场矢量，λ₃为设定的运动检测阈值，表示两个向量的夹角；

若①、②、③条件均不满足时，则认为当前无运动，控制器控制传感器休眠后自动休眠，等待下一个时刻定时器唤醒；

若①、②、③条件满足任一个，控制器再立即追加一次测量，若仍然满足条件，则认为检测到运动；此时运动捕捉节点进入待机状态。