三軸加速度計(jì)MMA8451和TS-7680開(kāi)發(fā)板的應(yīng)用

本項(xiàng)目所用的 TS-7680 開(kāi)發(fā)板搭載 MMA8451 三軸加速度計(jì)芯片，Linux 支持該芯片通過(guò)輪詢驅(qū)動(dòng)。不幸的是，這種輪詢架構(gòu)嚴(yán)重限制了采樣率。在實(shí)踐中，它每秒產(chǎn)生20-30個(gè)樣本，即使在最高的輪詢速率下，與芯片能夠達(dá)到的800 Hz的原始速率相比也是如此。使用像泰諾系統(tǒng)公司設(shè)計(jì)的定制驅(qū)動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)更高的采樣率。但是，對(duì)于我們的目的，低采樣率就足夠了。

TS-7680 上的默認(rèn)磁盤(pán)區(qū)目前并未編譯 MMA8451 芯片支持。雖然版本將載入日后，但該內(nèi)核必須先編譯并安裝于主板上 TS-7680 使用手冊(cè)中的說(shuō)明。

注意：加速度計(jì)是電路板選項(xiàng)。如果您的開(kāi)發(fā)板上沒(méi)有加速度計(jì)，您仍然可以運(yùn)行此演示。但是，您需要從 中刪除或注釋掉以下行：ts7680-demo-server.js

.API（“mma8451”）

如果您的內(nèi)核不支持加速計(jì)，則這樣做尤其重要，因?yàn)槿鄙倌承┪募?dǎo)致服務(wù)器終止。

設(shè)置加速度計(jì)

加速度計(jì)可以通過(guò)/特殊文件訪問(wèn)。每次讀取此文件都將返回整數(shù)個(gè)事件，因此無(wú)需設(shè)置某種狀態(tài)機(jī)來(lái)處理部分?jǐn)?shù)據(jù)返回。但是，每個(gè)加速度計(jì)示例通常由至少 4 個(gè)事件組成：一個(gè)事件用于加速度計(jì)的每個(gè)軸，另一個(gè)表示數(shù)據(jù)已完成。

在實(shí)現(xiàn)中只有三個(gè)函數(shù)。第一個(gè)要查看的變量被分配給變量，該變量在包首次初始化時(shí)被調(diào)用。該函數(shù)將從檢查選項(xiàng)開(kāi)始。如果有字符串選項(xiàng)，則該選項(xiàng)將用作終結(jié)點(diǎn)，而不是默認(rèn)終結(jié)點(diǎn)：

接下來(lái)，我們向日志發(fā)送一條消息，指示已輸入服務(wù)。雖然日志記錄框架已經(jīng)記錄了調(diào)用方的 IP 地址和 URL，但這是指示請(qǐng)求路由正確的附加信息。

之后，需要初始化加速度計(jì)?？梢酝ㄟ^(guò)將 值 寫(xiě)入 sys 文件系統(tǒng)中的相應(yīng)文件來(lái)啟用加速度計(jì)：1

輪詢周期應(yīng)設(shè)置為 10 毫秒。這是我們可用于此內(nèi)核的最小值。

比例因子應(yīng)設(shè)置為 +/-2 gs，或最多 2 gs （19.62 m/s^2），方法是寫(xiě)入值 。如果需要更高的加速度范圍，但以較低的分辨率為代價(jià)，則可以將其設(shè)置為更高的值，例如+/-4 gs（通過(guò)寫(xiě)入）或+/-8 gs（通過(guò)寫(xiě)入）。

最后，調(diào)用快速應(yīng)用，通過(guò)調(diào)用函數(shù)來(lái)響應(yīng)來(lái)自終結(jié)點(diǎn)的 GET 請(qǐng)求。將參數(shù)附加到提供的基本終結(jié)點(diǎn) – express 會(huì)將提供的名稱轉(zhuǎn)換為傳遞給我們的服務(wù)函數(shù)的請(qǐng)求對(duì)象中“param”對(duì)象中的鍵：

現(xiàn)在將調(diào)用該函數(shù)來(lái)處理以“”開(kāi)頭的任何URL或選項(xiàng)中傳遞的任何端點(diǎn)上對(duì)加速度計(jì)數(shù)據(jù)的HTTP請(qǐng)求。將接受此字符串之后的 URL 中的任何其他字符，從而允許傳遞參數(shù)。處理程序的函數(shù)原型看起來(lái)與其他快速處理程序類似，采用請(qǐng)求對(duì)象 （） 和響應(yīng)對(duì)象 （）。

處理加速度計(jì)數(shù)據(jù)的 HTTP 請(qǐng)求

在函數(shù)中要做的第一件事是將參數(shù)解釋為一個(gè)數(shù)字 - 這是加速度計(jì)將被采樣的毫秒數(shù)。健全性檢查此值，允許任何正時(shí)間最多一小時(shí)。在實(shí)踐中，這么長(zhǎng)的采樣時(shí)間可能沒(méi)有用，但我們必須在某個(gè)地方畫(huà)線：

此時(shí)，我們致力于將加速計(jì)值發(fā)送到客戶端，因此請(qǐng)繼續(xù)寫(xiě)出 HTTP 標(biāo)頭。

我們將發(fā)送純文本，每行一個(gè)樣本，其中逗號(hào)分隔時(shí)間值（自 Epoch 以來(lái)的毫秒數(shù)），x、y 和 z 軸值作為原始加速度計(jì)報(bào)告的整數(shù)。要開(kāi)始采樣，需要調(diào)用該函數(shù)，該函數(shù)采用回調(diào)函數(shù)，每當(dāng)收到樣本時(shí)，它將向該函數(shù)傳遞時(shí)間，x，y和z值。將這些值直接寫(xiě)入響應(yīng)數(shù)據(jù)：listen

這存儲(chǔ)了變量中的返回值。返回值是一個(gè)包含名為 的函數(shù)的對(duì)象，當(dāng)調(diào)用該函數(shù)時(shí)將終止采樣過(guò)程。調(diào)用 setTimeout 以客戶端指定的毫秒數(shù)接收回調(diào)，并在收到時(shí)調(diào)用 stop 函數(shù)，然后結(jié)束對(duì)客戶端的響應(yīng)：

現(xiàn)在進(jìn)入函數(shù)，其中發(fā)生了流式傳輸數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)換為示例的實(shí)際工作。

流式處理和采樣加速度計(jì)數(shù)據(jù)

首先，聲明一些局部變量：

該變量將保存事件文件的文件描述符。、 、 和 變量將保存每個(gè)樣本的分量，直到它們準(zhǔn)備好發(fā)送給調(diào)用方。該變量保存輸入流的當(dāng)前狀態(tài)（每個(gè)樣本作為多個(gè)事件發(fā)送，并且此變量將跟蹤何時(shí)收到整個(gè)樣本）。最后，該變量將保存返回值，該值將是一個(gè)包含停止采樣過(guò)程的函數(shù)的對(duì)象。fdxyztstateret

首先打開(kāi)事件設(shè)備文件。完成此操作后，加速度計(jì)將開(kāi)始采集樣本。

每當(dāng)采集樣本時(shí)，都會(huì)收到多個(gè)事件。Node.js將負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)可用時(shí)自動(dòng)讀取數(shù)據(jù)，因此請(qǐng)?jiān)O(shè)置回調(diào)以接受此數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行處理：

該參數(shù)將是包含從文件中讀取的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)。首先要做的是從塊中讀取事件。每個(gè)事件的長(zhǎng)度為 16 個(gè)字節(jié)。在 C 中，事件的結(jié)構(gòu)如下所示：chunk

來(lái)自事件設(shè)備的數(shù)據(jù)將始終以 16 字節(jié)的倍數(shù)提供，因此不需要特殊的邏輯來(lái)處理部分事件。下面是處理事件數(shù)據(jù)塊的代碼：

while 循環(huán)讓我們一直閱讀，只要至少剩下一個(gè)數(shù)據(jù)塊。索引變量 用于跟蹤接下來(lái)要處理的塊中的偏移量。Buffer 函數(shù)，用于從緩沖區(qū)中的指定偏移量以小字節(jié)序格式讀取 16 位和 32 位整數(shù)。

讀取事件后，前進(jìn)索引。然后檢查事件是否為3，表示存在示例元素;如果是，請(qǐng)查看代碼以確定它是示例的 x、y 或 z 軸部分。type

請(qǐng)注意，時(shí)間在每個(gè)事件中都是冗余的，并且對(duì)于同一示例的所有部分應(yīng)該相同，因此可以直接使用來(lái)自事件的值。當(dāng)收到事件 0， 0 時(shí)，這表示示例已完成。但是，您可以使用該變量來(lái)跟蹤已記錄的樣本的哪些部分，并且僅當(dāng)已收到所有部分時(shí)才發(fā)送樣本。通常，只有在樣本中間開(kāi)始讀取事件（實(shí)際上確實(shí)發(fā)生）時(shí)，才會(huì)遺漏樣本的某些部分。typecodestate

最后，在設(shè)置函數(shù)以處理從內(nèi)核流式傳輸?shù)臉颖竞?，使用該函?shù)設(shè)置返回值對(duì)象，這會(huì)關(guān)閉文件描述符以停止流式處理。

在下一期中，我們將介紹如何實(shí)現(xiàn)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器 （ADC） 的支持。

審核編輯：郭婷