基於慣性感測元件即時資料獲取模組之實現｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	劉晏廷 Yen-Ting Liu
論文名稱：	基於慣性感測元件即時資料獲取模組之實現 Implementation of an IMU-based Real-time Data Acquisition Module
指導教授：	鄭瑞光 Ray-Guang Cheng
口試委員:	鄭瑞光 Ray-Guang Cheng 陳瑋駿 Wei-Jun Chen 林淵翔 Yuan-Hsiang Lin 呂政修 Jenq-Shiou Leu 陳仁暉 Jen-Hui Chen
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	電資學院 - 電子工程系 Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年：	2017
畢業學年度：	105
語文別：	中文
論文頁數：	78
中文關鍵詞：	慣性感測元件、資料獲取、STM32微控制器
外文關鍵詞：	Inertial Measurement Unit (IMU), Data Acquisition, STM32 Microcontroller
相關次數：	點閱：167 下載：4
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有效率的獲取感測器資料是嵌入式設計中重要的一環，本論文提出一個執行在STM32微控制器的慣性感測元件即時資料獲取模組，此模組透過I2C來獲取慣性感測元件感測器的資料，透過資料融合將這些資料與其他有用的資訊合成融合後資料，並將融合後資料透過USB介面送出，我們的主要貢獻是這整個資料獲取過程可以在非常短的時間內完成，此模組也可以實現在任何一款STM32微控制器上，有了這個模組，嵌入式系統的設計者可以更有效率的獲取感測器資料。

Efficient acquisition of sensor data is an important part of the embedded system design. This paper presents an inertial measurement unit (IMU) based real-time data acquisition module working on a STM32 microcontroller. This module acquired the IMU sensors data through I2C bus, fusing these data with other useful information into the fused data, and sent the fused out by the USB interface. Our main contribution is that the whole data acquired procedure can be finished in a tiny time. This module can also be implemented on any series of STM32 microcontroller. With this module, the embedded system designer can acquire sensor data in an efficient way.

論文摘要    3
Abstract    4
誌謝    5
第一章　緒論    14
1.    文獻研究    14
2.    動作捕捉簡介    14
2.1.    獲取的方法    14
2.2.    傳輸介面    15
3.    研究動機與挑戰    15
4.    論文內容    16
第二章 系統架構    17
1.    系統架構    17
2.    訊息序列圖    19
第三章 系統實作    22
1.    開發環境介紹    22
1.1.    開發軟體    22
1.1.1.    Keil μVision 5    22
1.1.2.    STM32CubeMX    23
1.2.    測試軟體    24
1.2.1.    AccessPort137    24
1.3.    輔助工具    25
1.3.1.    USBDeview    25
1.3.2.    Device Monitoring Studio    26
2.    開發規格    28
2.1.    硬體規格    28
2.2.    融合後資料封包規範    29
3.    資料獲取模組軟體主程式    30
3.1.    微控制器初始化設置    35
3.1.1.    System Clock Configure    35
3.1.2.    MX GPIO Initialization    36
3.1.3.    MX DMA Initialization    38
3.1.4.    MX USB Device Initialization    40
3.1.5.    MX TIM2 Initialization    40
3.1.6.    MX I2C Initialization    43
3.1.7.    MX FMPI2C1 Initialization    45
3.2.    感測器參數設定    47
3.2.1.    FIFO_CTRL5    47
3.2.2.    CTRL1_XL    47
3.2.3.    CTRL2_G    47
3.2.4.    CTRL6_C    48
3.2.5.    CTRL7_G    48
3.3.    感測器初始化設置    49
4.    動作捕捉    50
4.1.1.    Read_Value()    50
4.1.2.    Timestamp()    52
4.1.3.    DataFusion()    52
5.    其他實現    53
5.1.    資料封包結構    53
5.1.1.    取得衣服資訊    53
5.1.2.    啟動Timer 2    54
5.1.3.    使用者介面    54
6.    硬體配置    57
第四章 測試結果    60
1.    收發正確性    60
1.1.    加速度計驗證    62
1.2.    陀螺儀驗證    63
2.    收發速度    64
2.1.    AccessPort    65
2.2.    Device Monitoring Studio    66
2.3.    USB輸出    67
3.    收發能量損耗    69
3.1.    HAL_Delay()對功耗的影響    69
3.2.    FOR迴圈對功耗的影響    71
3.3.    收發能量損耗探討    72
4.    測試動作顯示模組的表現    73
第五章 結論    75
參考文獻    76



                                

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