基于RISC-V mcu的姿态数据无线采集器设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着人机交互的期望不断提高以及科技的发展，人体姿态数据采集已经成为人机交互必不可少的一部分，高精确采集、低功耗运行之间的性能指标争夺导致了技术进步，这促使数据采集市场从无显示功能、无记忆存储功能的数据采集卡转而倾向选用单片机作为数据采集的核心处理器，随着国内对risc-v架构芯片的生产和设计技术的变革，具有高性能、高可靠性、高性价比、低功耗等优点的risc-v mcu单片机逐渐在数据采集市场占有一席之地。

同时，随着无线技术发展在当今的科技社会越来越成熟，应用的场合也越来越多，虽然对于模拟量的采集，一般情况下都是使用有线进行采集与传输，但是在很多的复杂场合下，电缆的敷设可能会有一定的困难，而采用无线传输的方式会极大的方便用户的实现采集与控制的功能。

该课题基于开源risc-v内核的嵌入式mcu设计一个人体姿态无线采集器，有效避免在有线采集时有线数据采集传输设备穿戴耗时、运动动作及范围受限于缆线铺设等问题。

2. 课题关键问题和重难点

该课题关键问题在基于开源risc-v内核的嵌入式mcu设计一个可实现人体姿态无线采集器电路，其中硬件电路需传感模块，mcu单片机模块，电源模块，蓝牙传输模块，。

通过指定的mcu控制陀螺仪芯片采集角速度，加速度等姿态数据，并对数据进行处理，完成数据处理后通过无线传输给上位机以实现数据可视化，并且上位机通过接收的数据可以绘制数据波形。

该课题难点有：①通过指定的mcu控制陀螺仪芯片采集角速度，加速度等姿态数据，考虑需要尽可能在完成设计功能的同时满足单片机的低功耗运行，需对控制陀螺仪芯片采集数据的操作代码做出一定优化设计；②对于采集到的人体姿态数据需处理成上位机能够识别的数字信号并能存储在采集器中，等待需要时进行删除或通过无线传输给上位机以实现数据可视化；

3. 国内外研究现状（文献综述）

基于risc-v mcu人体姿态数据无线采集器的文献综述前言近年来，随着微机电(micro．electro．mechanical．systems，mems)技术和无线体域网(wireless body area network，wban)的发展，可穿戴的健康监护系统应运而生。

而人体姿态数据无线采集，成为该领域的研究热点之一。

传统的人体姿态数据采集研究中，人体运动信号的采集大都仅采用加速度传感器，导致存在信号单一、系统稳定性差和姿态角解算精度低等问题。

4. 研究方案

图3基于 risc-v mcu 人体姿态数据无线采集器模块图如图3示，无线采集器分为四个模块，使用mpu 6050开发板采集数据，3.3v直流电源供电，ch573开发板实现蓝牙通信，上位机对数据进行滤波处理。

前三个模块可通过pcb（printedcircuit board）设计焊接在一片电路板。

图4于 mpu 6050采集角速度、加速度具体流程图当陀螺仪芯片在空间x、y、z轴感应到角速度和加速度变化并记录为原始数据后，将原始数据交由dmp（digital motion processer）处理，处理好后将数据存储到fifo寄存器中。

5. 工作计划

第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；翻译相关英文资料第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；写出开题报告一份；第 3 周 参阅有关资料，学习MCU的总线通信协议，并准备所需器材；第 4 周 学习并实操MCU控制陀螺仪芯片采集角速度，加速度等姿态数据；第 5 周 查阅资料，编写RISC-V MCU采集处理姿态数据代码；第 6 周 学习无线传输的设备的控制方法，实现数据上传，查阅学习卡尔曼滤波算法；第 7 周 编写卡尔曼滤波算法程序，并进行调试；第 8 周 根据调试结果，对算法程序进行改进完善； 第 9 周 组装采集器各模块，完成设计并进行最终调试；成果验收；第10周 完成毕设论文查重，提交毕设论文终稿和检测报告，接受答辩资格审查；第11周 评阅教师评阅论文；学生准备答辩；第12周 答辩结束。

第13周 检查毕设文档；毕设结束。