2 硬件電路設計

　　2．1 主控制模塊電路

　　主控制器STM32F103C8T6芯片，工作頻率高達72 MHz，內置64 KB的Flash和20 KB的SRAM，具有豐富外設和超低功耗，完全滿足本設計要求。主控制模塊電路圖如圖3所示，參照ST公司發布的STMF10xxx硬件開發入門文檔，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穩壓芯片提供5 V電壓，選用REG1117-3．3穩壓芯片為系統提供3．3 V電壓。STM32F1 03C8T6電源分為模擬電源與數字電源，為了保證其正常工作，將兩路電源進行隔離設計，在模擬地與數字地之間通過0Ω電阻實現單點共地。為監測鋰電池電源電壓，將電池電壓經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作為無線數據收發芯片，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）使節能設計更方便。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），具有并行數據傳送方式和串行數據傳送方式，其中串行數據傳輸方式只用到CS、SID、SCK 3個通信引腳，較并行數據傳送方式節省單片機的I／O引腳，本文采用串行傳輸方式進行設計。

　　3 軟件系統設計

　　體感遙控器的軟件系統設計基于實時嵌入式操作系統μC／OS-II，借助于μC／OS-II內核的多任務管理和優秀的實時性能，大大簡化了軟件系統設計，并且可以保證系統響應的實時性。

　　3．1 任務分配與實現

　　在任務規劃的過程中，采用分層次和模塊化的思想將整個系統任務進行劃分。首先，我們必須對系統整體的控制任務有清楚地了解，具體任務劃分如表1所列。

　　表1中除OSTaskStat和OSTaskIdle任務為系統自帶，其他8個任務均為用戶創建。其中：App_TaskStart為起始任務，系統運行后第一個建立的任務，其作用是為初始化系統時鐘和底層設備創建所有事件和其他任務；App_TaskAD任務監視電池電壓的變化，當電壓低于設定值Low Battery時，將啟動蜂鳴器報警；App_TaskAHRS任務通過DMA不斷接收iNEMO慣性導航模塊數據，然后交由USART1接收緩沖區，實時獲得手部姿態信息；App_TaskCmd根據手部姿態信息轉化為機器人運動指令，然后按照制定的通信協議通過nRF24L01無線模塊將指令數據包發送出去；App_TaskData任務在每發送一次指令數據包后，通過nRF24L01無線模塊接收機器人本體回傳的運動狀態信息包；App_TaskLCD任務實現運動指令、機器人運動狀態、電池電量、實時時鐘在12864液晶顯示模塊上的顯示；App_TaskLED_B任務通過LED指示遙控器上的主控芯片與iNEMO慣性導航模塊、遙控器與機器人是否通信正常，當電池電量過低時，通過蜂鳴器進行報警；App_TaskClock任務得到DS1302的實時時鐘，通過消息郵箱App_LCDClockMbox發送給App_TaskLCD任務予以實時顯示。

　　3．2 任務間通信設計

　　任務和中斷服務子程序可以通過事件控制塊與其他任務進行通信，常用的通信方式有信號量、郵箱和消息隊列，同時，通過事件標志實現任務與事件之間的同步。本操作系統共創建了8個消息郵箱和1個事件標志：

　　OS_EVENT *App_AHRSMbox

　　OS_EVENT *App_CommandMbox

　　OS_EVENT *App_DataMbox

　　OS_EVENT *App_ADMbox

　　OS_EVENT *App_LCDCmdMbox

　　OS_EVENT *App_LCDDataMbox

　　OS_EVENT *App_LCDADMbox

　　OS_EVENT *App_LCDClockMbox

　　OS_FLAG_GRP *App_GreenLEDFlag

　　其中，App_GreenLEDFlag包括3個標志位：

　　#define Flg_GreenLED 0x0001

　　#define Flg-BlueLED 0x0002

　　#define Flg_Buzzer 0x0004