sensorTag活动之智能水平尺方案

littleshrimp

sensorTag活动之智能水平尺方案 [复制链接]

智能水平尺

就要到提交方案的截止时间了，在qq群和论坛里看到很多人提到这次活动太难了，大部分人应该都不能准时提交方案。
的确，这里边涉及的技术太多了，要熟悉单片机开发、射频PCB设计、蓝牙协议栈还有IOS/ANDROID，一个人要在短时间内掌握这么多的技术是非常困难的。

还好，论坛里相信应该会有和我一样，半道出家又喜欢钻研朋友，我们就是喜欢技术，得什么学什么，什么都会，但又什么都不精通。所以我想，这次活动应该是专门为我们这样的小面面设计的吧。

因为什么都会，又什么都会一点，想完成这个方案从头至尾扣完里边的所有内容是不现实的，所以只好走捷径。怎么走？改现成的代码。这是我的一贯风格，管它是不是呢，反正我把它叫做“架构设计”。
我的项目名称是“智能水平尺”，本来提交了一个功能比较全面的，后来发现难的方案都让其它朋友们提前申请了，没办法，我只好做个简单的，也亏了做个简单的，要不然这还真不好实现。
因为自己提交的周计划时间分配不太合理，后来没有按照，也无法按照周计划进行，就穿插着在论坛里发了一些贴子来展示项目的进度。最近因为时间比较紧，只顾写代码没来得及发贴，就等这一次全都得了出来吧。
我的“智能水平尺”的项目要实现的内容是，通过一个包含有CC2541模块的普通水平尺采集尺子所测平面的水平角度。然后通过ANDROID手机中的APP显示实际测量到的水平角度和模拟尺子的真实状态。

项目中用到的东西包括一部在市面上比较便宜的ANDROID4.3MOTO G手机， CC2540DK开发板（主要当CCDEGUGGER来用），CC2541,加速度传感器，电阻，电容，巴伦电路等元件，在京东上花我25洋买来的破水平尺（从单们没拿到家就发现一面的堵头丢了），PCB打样等。

我的思路是这样的，单片机程序通过改C254X协议栈里的SimpleBLEPeripheral例程（C:\TexasInstruments\BLE-CC254x-1.4.0\Projects\ble\SimpleBLEPeripheral），ANDROID程序通过改android4.4里的BluetoothLeGatt例程（可以在安卓开发环境ADT中依次点击File->New->Other

                              

打开New对话框，找到AndroidSample Project下一步

选择andoid4.3或以上版本下一步


选择BluetoothLeGatt完成，建立一个例程



找到）【这样附图太费劲了，这么简单的问题也许只有我才不懂，以后就不贴这么面的东西了。】

这个例程本来可以直接测试SENSORTAG。但因为SENSOT TAG需要设置对应传感器的CONF来使能相应的服务，比如要启用加速度需要给UUID_ACC_CONF= fromString("f000aa12-0451-4000-b000-000000000000")的Characteristic传递1，让加速度传感器工作，然后CC2541会通过CharacteristicNotification把读取到的数值传递给手机。而这个例程里并没有实现writeCharacteristic功能，想测试的朋友可以在googleplay里找一个叫BLE Scanner的程序，界面和功能基本和这个例程一样。

建立好项目后，我还自己用VISIO画了一个水平尺的图标


，个人感觉还是挺像那么回事儿的，然后我也在京东上买了一个同样颜色的水平尺。


在SensorTag.java（Ti官方SensorTagAndroidAppSource-1_1_0-windows-installer.zip中可以找到 [file1]SensorTagAndroidAppSource-1_1_0-windows-installer.zip (9.61 MB, 下载次数: 43)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

）的代码中有这些内容，指示加速度服务和特性对应的UUID

      UUID_ACC_SERV = fromString("f000aa10-0451-4000-b000-000000000000"),

      UUID_ACC_DATA = fromString("f000aa11-0451-4000-b000-000000000000"),

      UUID_ACC_CONF = fromString("f000aa12-0451-4000-b000-000000000000"), // 0: disable, 1: enable

UUID_ACC_PERI = fromString("f000aa13-0451-4000-b000-000000000000"),// Period in tens of milliseconds
将这些内容复制到
/BluetoothLeGatt/src/com/example/bluetooth/le/DeviceControlActivity.java
文件中，在这个文件中有一个
private voiddisplayGattServices(List gattServices)
函数，通过在
for (BluetoothGattCharacteristicgattCharacteristic : gattCharacteristics) {
}
循环内判断加速度的UUID来保存想要操作的Characteristic

if(uuid.equals(UUID_ACC_DATA.toString())){                 

    accCharacteristic[0]= gattCharacteristic;

}

if(uuid.equals(UUID_ACC_CONF.toString())){                 

    accCharacteristic[1]= gattCharacteristic;

}

if(uuid.equals(UUID_ACC_PERI.toString())){                 

    accCharacteristic[2]= gattCharacteristic;

}
然后添加一个按钮，在按钮的事件中加入

if (accCharacteristic[1]!= null){

    byte[] data = new byte[1];

    data[0]= 1;

    accCharacteristic[1].setValue(data);                mBluetoothLeService.writeCharacteristic(accCharacteristic[1]);

}
这样在点击按钮后就会告诉SensorTag开启加速度测量，然后再通过循环执行下边的代码来读取加速度的数据，再做计算。

if (accCharacteristic[0]!= null){

    mBluetoothLeService.readCharacteristic(accCharacteristic[0]);

    buffer = accCharacteristic[0].getValue();

if (buffer != null&& buffer.length > 0) {

//处理从SensorTag读取的3个字节数据，分别表示8位的x,y,z

}

}

大概就是这么回事儿，代码挺乱将就着看，哈哈。

[file2]BluetoothLeGatt(智能水平尺 完成).rar (287.63 KB, 下载次数: 42)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

这样就可以过通过SensorTag实现我的水平尺啦，见视频

因为在周计划中提到要自己画PCB，所以又根据TI官方的一些设计参考（ [file3]CC2540 USB Dongle Reference Design.zip (584 KB, 下载次数: 12)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

[file4]CC2541_Sensor_Tag swrr109b.zip (1.36 MB, 下载次数: 11)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

[file5]GasSensor.zip (619.17 KB, 下载次数: 12)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

）画了一个PCB，在淘宝上打个样。水平尺的PCB和原理图 [file6]水平尺PCB原理图.rar (96.54 KB, 下载次数: 14)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

，因为在50mm*50mm的做了几个拼板，PCB有一点点乱。另外还有一个问题，如果用CR2032的电池片，VCC和GND被我搞反了。

加速度传感器原来使用和SensorTag一样的KXTJ9-1007。我想这样代码可以使用现成的，程序可以不改。下面是做好的PCB，焊接了一个cc2540 usb dongle测试信号非常好。

后来发现KXTJ9-1007的分辨率只有8位，感觉太低，没啥意思，将KXTJ9-1007改成飞思卡尔的FXOS8700,有加速度还有地磁，14位加速度16位地磁，很爽的。重新画板淘宝打样，因为上次的打样感觉PCB胶水味太大，这回就换了另一家。

相信你见过拼板的，肯定没见过这么拼板的，一个100mm*100mm的板上我拼了12块，我的口号就是“爱拼才会赢”。

智能水平尺PCB和原理图V2： [file7]水平尺PCB原理图V2.rar (79.32 KB, 下载次数: 13)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

接下来是焊接好的水平尺模块，本人比较邋遢，模块焊接时使用了很多焊膏，没舍得清洗，看起来很脏。

其实我的焊工也不错，一次成功，遗憾的是，这次的信号非常不好，距离只有几米，因为基本电路没有做过太多改动，原件也是同一批，PCB厚度都是0.8mm，那我只好怪PCB厂的板材不给力了，不过距离虽短，实现我的水平尺还是够用滴。

下进去写好的程序： [file8]SimpleBLEPeripheral 智能水平尺.rar (4.94 MB, 下载次数: 35)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

本来是使用SensorTag官方代码中的I2C来读FXOS8700的，但是发现怎么也没成功，幸好每次都会预先想好怎么应对意外，在画板时我还画了MSP430G2553版本的水平尺和FXOS8700的最小电路，也在CC2541中预留了I2C的测试点，因为对CC254X的开发没把握，MSP430才是我的专项，后来证明FXOS8700是没有问题的，而SensorTag的代码读MAG3100也没问题，奇了怪了，纠结我足足两天，最后在一个网站上找到解释，和I2C的SR信号有关，把代码扒下来测试通过，时间关系就直接拿来人家的东西使用了。

因为论坛发链接需要审核，我把网址和相关代码写到文件里了：

[file9]cc2541 hardware i2c fxo8700 ok .rar (750 Bytes, 下载次数: 17)

2014-3-20 12:56 上传

点击文件名下载附件

下面是调试程序的视频：

焊上电池座的图片（这回没用电池片，那个太难买，淘宝上卖电池片的几乎都不卖其它元件，单买几个电池片花十几元邮费觉得不值得，这回才用到这种电池座。）：

装上电池的效果

从上边的图片能看出来我买的水平尺质量有多么差劲，那个小水泡的东西一碰就掉，因为水平尺是金属的，导电，所以我用SensorTag的塑料壳装上焊好的PCB。

也挺帅的，我的miniSensorTag

然后把它装到折好的水平尺里，用海绵胶粘好。

使用android手机测试视频和照片

数学不好，角度计算没弄明白，上边的视频实际上不能超过±90度，后来做了修改。 [file10] BluetoothLeGatt 水平尺.rar (343.39 KB, 下载次数: 21)

2014-3-20 12:57 上传

点击文件名下载附件

这就是我的“智能水平尺”项目，功能虽然有点简单，个人感觉还是很实用的。花了很多精力也花了一些银子去做，收获也非常大，这是我第一次画射频板，也有几年没写JAVA程序了，还有蓝牙协议栈，OSAL都是第一次接触。磕磕绊绊最后也算完满收工。

    也幸亏有这个活动，我想，如果是自己主动去学的话可能不会投入这么多精力，也可能中途因为一些技术和时间的问题就早早放弃了。经过参与这次活动让我学到很多东西，至少BLE对我来说是入门了，以后的工作相信也肯定能够用的到。

    最后还得感谢TI也感谢EEWORLD经常举办这样的活动，让我们收获很多。

yangxuan8282

最近也在学习2541的开发，有一个模板，代码和Gerber都有，也做了些板子，用途感觉和你的很近似，但是硬件一直没调试好，能识别到芯片，但是无法点亮LED，能说下该怎么排障吗

littleshrimp

cc2540/cc2541 只有两个I/O口有20mA的驱动能力。看看是不是I/O口没接对。

fads

这个真厉害

yangxuan8282

littleshrimp 发表于 2014-3-24 09:00
cc2540/cc2541 只有两个I/O口有20mA的驱动能力。看看是不是I/O口没接对。

很久没上线了，后来因为怀疑是硬件原因又新打了板子，焊接了新的，程序写入了，led也亮了，不过用usb dongle 搜索不到设备，能不能留个联系方式，或者在这里交流也行，详细请教一下，谢了，拖了好长时间一直没解决

littleshrimp

群名称是EEW-BLE4.0蓝牙技术交流 303514407
加这个QQ群吧，这个论坛BLE相关的人都在这里。

sunzhanpe

楼主真厉害！

sunzhanpe

楼主，accCharacteristic[0]，accCharacteristic[1]，accCharacteristic[2]分别存的什么？转化成角度只用的accCharacteristic[0]么？

sunzhanpe

楼主在群里么？昵称是多少？我在群里，能不能问点问题。我的qq：919989579.求楼主qq。

joytak

楼主写的很棒，谢谢！我把你用KXTJ9计算角度的函数完善了下，增加里SCALE，希望能帮助到大家。

        Handler handler=new Handler(){
                public void handleMessage(android.os.Message msg) {
                        if(msg.what==0){                       
                               
                                if (accCharacteristic[0] != null) {

                                mBluetoothLeService.readCharacteristic(accCharacteristic[0]);
                                buffer = accCharacteristic[0].getValue();
                    if (buffer != null && buffer.length > 0) {
                        final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(buffer.length);
                        for(byte byteChar : buffer)
                            stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
                        
                        // Range 2G
                                    final float SCALE = (float) 16.0;
                                   
                                        mDataField.setText("x:" + Byte.toString(buffer[0]) + " y:" + Byte.toString(buffer[1]) + " z:" + Byte.toString(buffer[2]));
                                   
                        Integer x = (int) (buffer[0] / SCALE);
                                      Integer y = (int) (buffer[1] / SCALE);
                                      Integer z = (int) (buffer[2] * -1 / SCALE);

                                     
                                      double anglex = y / Math.sqrt(x * x + z * z);
                                        anglex = -(Math.atan(anglex) * 180 / Math.PI);
                                        double angley = x / Math.sqrt(y * y + z * z);
                                        angley = -(Math.atan(angley) * 180 / Math.PI);

                                        double angle = 0;
                                        if (Math.abs(anglex) < Math.abs(angley))
                                                angle = anglex;
                                        else {
                                                angle = 90 - angley;
                                                if (anglex < 0)
                                                        angle = -angle;
                                        }

                        Log.d(TAG, "angle=" + Double.toString(angle));
                        
                            Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeResource(getResources(), R.drawable.horizontal);
                            // Getting width & height of the given image.
                            int w = bmp.getWidth();
                            int h = bmp.getHeight();
                            // Setting post rotate to 90
                            Matrix mtx = new Matrix();
                            mtx.setTranslate(w, h);
                            //mtx.setScale(1, 1);
                            if(Double.isNaN(angle))
                            {
                              angle = 0;
                            }
                            mtx.postRotate((float)angle);
                            // Rotating Bitmap
                            Bitmap rotatedBMP = Bitmap.createBitmap(bmp, 0, 0, w, h, mtx, true);
                            BitmapDrawable bmd = new BitmapDrawable(rotatedBMP);
                            imageView.setImageDrawable(bmd);
                            Spannable WordtoSpan = new SpannableString(String.format("%.2f", angle)+"度");         
                            WordtoSpan.setSpan(new AbsoluteSizeSpan(150), 0, WordtoSpan.length(), Spannable.SPAN_EXCLUSIVE_EXCLUSIVE);
                            tv.setText(WordtoSpan);
                    }

                        }

                                if (fff5 != null) {

                                mBluetoothLeService.readCharacteristic(fff5);
                                 buffer = fff5.getValue();
                    if (buffer != null && buffer.length > 0) {
                        final StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder(buffer.length);
                        for(byte byteChar : buffer)
                            stringBuilder.append(String.format("%02X ", byteChar));
                        tv.append(stringBuilder.toString());
                    }
                        }
                        }
                };
        };

littleshrimp

joytak 发表于 2015-9-17 12:50
楼主写的很棒，谢谢！我把你用KXTJ9计算角度的函数完善了下，增加里SCALE，希望能帮助到大家。

        Handler ...