随着谋略机的遍及，电子笔作为新兴的人机交互东西生长敏捷。在海内，汉王公司在手写辨认方面不停居领先职位地方，引领着海内电子笔的生长。外洋则将字迹与办公软件接洽干系起来，创建了数字墨水的见解。2001年6月，爱立信宣布推出天下上第一支数字笔——Chat2penCHA-30。

该产品充分利用了蓝牙(Bluetooth)无线技能和GPRS网络，可传输手写文本并与移动德律风、谋略机和互联网举行交互通讯。固然它的表面和誊录方法与一支平凡的笔雷同，但Chatpen可以借助一种印在平凡纸上险些看不见的点模式“读”出它的位置。这些信息通过蓝牙和GPRS移动德律风，斲丧者即可同时在纸上以数字方法誊录。用户将发明本身不再仅限于基于文本的短消息或电子邮件，只要利用Chatpen就可以通过移动德律风、PC或掌上计算机(PDA)随时发送手写便条。画下来或写下来的任意内容都可以立即发送，信息处理惩罚变得更本性化，且因无需利用字母输入而大大简化了发送文本信息的进程。

        作为电子笔背后的关键技能，字迹辨认不停是人们研究的重点。总体上，电子笔根据定位方法的差别可以分别为四类：射频定位型、图像辨认型、压感定位型和加快度定位型。射频定位型电子笔必要在誊录的平面相近或誊录板上安排声波产生器，借助产生器发出的超声波完成笔触的三维定位，精度高但结会商算法巨大。图像辨认型电子笔应用图像辨认算法辨认安顿在笔头部分的微型摄像机扫描的字迹画面，字迹最靠近原迹。压感型电子笔必要压感板感觉笔尖压力弯成条记的复兴复兴。加快度型电子笔应用活动学算法，通过对加快度的运算得到笔尖的活动轨迹，连合字迹阐发算法即可将字迹复现出来，因而布局大略，易于实现。但因受传感器分析度的制约，市道市面上不停没有此类的成熟产品。

        本方案采取飞思卡尔半导体的MMA7260Q三轴低量级加快度传感器实现了笔触的空间定位。无线USB器件为电子笔提供了即插即用的连接。本电子笔利用Cypress的2.4GHz射频SoC CYRF6934作为无线USB网络收发器件，只要在PC端将Cypress的Encore2无线USB网桥连接到PC机的USB口，电子笔即可向PC机举行单向的数据传输。

        1　硬件筹划

        在本计划中，利用MMA7260Q丈量电子笔X、Y、Z三个轴方向上的加快度，使得软件以此及时谋略笔尖的位置，进而天生字迹。

        微控制器ADμC7022征求到加快度传感器输出的信号后，利用片上ADC完成电压信号到加快度数据的转换并举行信号的与处理惩罚，末了通过SPI接口发送到无线USB接口芯片CYRF6934，将数据发送到PC机举行后处理惩罚。

        体系利用高能锂电池供电。为了得到尽大概长的电池寿命，全部芯片事变在3.3V电压，以淘汰开关斲丧；在微控制器检测到电子笔处于静止状态后，微控制器软件将使无线USB接口芯片进入就寝状态，进一步淘汰功耗。

        2　微控制器电路

        ADμC7022是ADI公司的新一代基于ARM7TDMI 32bitRISC内核的精密模仿微控制器，片上集成了10通道12位的ADC(1MSPS)、电压比较器、62Kbytes FlashROM和8KbytesSRAM，最高处理惩罚本领达40MIPS。其模仿外设包括多达10通道的采样率为1MSPS、辨别率为12bit的精密模数转换器(ADC)、一个温漂优于10ppm／℃的精密带隙基准电压源。其他外设包括片内可编程逻辑阵列(PLA)，同步、异步串行接口等。其片上的PLL电路容许利用频率较低的外部晶振，以淘汰体系的EMI。串行接口包括UART，SPI和2个I2C，用于下载／调试的JTAG端口，4个定时器，14个通用I／O引脚。CPU时钟高达45MHz，片内晶体振荡器和片内PLL。

        ADμC7022事变在2.7V～3.6V，在最高事变频率41.78MHz时仅斲丧40mA电流。别的，ADμC702240脚6mmx6mm LFCSP封装可以明显减小电路板尺寸，使其比大多数单片机更得当于对体积和功耗请求较为苛刻的体系。

        在本计划中，ADμC7022 ADC事变在单端模式，ADC模块的ADC0～ADC2连接到MMA7260Q三轴加快度输出引脚，ADC2连接到电池正极，监测输入电池电压，在电池电压低落到靠近LD0最低输入电压后点亮LED提示用户调换电池。微控制器的P0.0和P0.1脚连接到MMA7260Q的SEL1和SEL2引脚，作为加快度敏锐度的控制信号。

        ADμC7022的串行接口提供了SPI、UART、I2C接口。ADμC7022的I／O口为复用接口，用户通过设置SPM模块的控制寄存器可在GPIO、UART、UART／SPI／I2C和可编程逻辑阵列中做出选择。本文硬件利用了一个事变于Master模式的SPI模块，连接到无线USB模块。微控制器的原理图如图1所示。

        3 加快度传感器

        MMA7260Q是飞思卡尔半导体推出的单芯片型三轴低量级加快度传感器，可以正确地丈量X、Y、Z三个方向下低量级的降落、倾斜、位移、定位、撞击和震荡偏差。通过选择MMA7260Q的敏锐度，可以按1.5g、2g、4g和6g差别量级(g)的重力加快度敏锐度举行计划。MA7260Q利用MEMS工艺制造，在6mm×6mm×1.45mm的体积内集成了加快度传感器和低通滤波、温度补偿等信号调理电路，并且预置了全量程0g偏置。它的封装尺寸很小，只需较小的板卡空间即可。别的，MMA7260Q可以运行在2.2V～3.6V的低电压，事变时仅斲丧500μA电流，并配置了3μA就寝模式及1.0ms快速电源相应，别的还提供快速启动和休眠模式。这些特性极大地扩展了电子笔电池的续航本领并能为表面计划预留充足的空间。

        SEL1和SEL2为敏锐度选择输入引脚，映射敏锐度的真值表如表1所示。加快度传感器输出电压VOUT为：

        此中，VOFFSET为0加快度偏置，△V／△G为加快度敏锐度，1G为地球重力，θ为倾斜角度。

        Xout、Yout和Zout分别为X、Y、Z三个方向加快度信号的输出引脚，输出电压与加快度的干系如(1)式所示。MMA7260Q的0g偏置电压为1.65V，对付1.5g的敏锐度，每轴输出电压在0.85V～2.45V之间。

        加快度传感器电路如图2所示。在MMA7260Q的输出上设置了RC滤波器，用于滤除内部开关滤波电容时钟的滋扰，进步丈量的精度。

        4 无线USB接口

        CYRF6934是Cypress半导体的2.4GHz射频SoC无线USB网络收发器件。该无线收发器事变在2.4～2.483GHz的ISM大众频段内，突破了27MHz、400MHz以及900MHz浩繁体系共有的种种限定，利用户可以或许在天下范畴内推广利用其办理方案，而无需受地区性频率请求的束缚，从而具备了环球通用性、公道的功率规格以及更高的通讯带宽。

借助DSSS技能，CYRF6934可以克制来自若2.4GHz频段中802.11b、蓝牙(Bluetooth)等其他体系的信号干涉干涉，以及来自无绳德律风和微波炉的无线辐射；CYRF6934的事变电压范畴为1.8～3.6V，作用有效范畴10米；配置了62.5kbps的数据吞吐量和高达2MHz传输频率的SPI微机接口与微控制器举行通讯，可实现62.5kbps速率的双向或单向RF传输，均匀延时小于10ms。在没有数据传输时，CYRF6934可在微控制器的控制下进入低功耗模式，低落体系能耗。

        无线USB接口电路如图3所示。微控制器征求的加快度数据在颠末预处理惩罚后通过SPI接口发送到CYRF6934。CYRF6934对数据举行调制后通过PCB上的印制天线发送给PC真个无线USB网桥。芯片全部VCC上利用0.1μF电容去耦并利用一个10μF电容作为充放电电容。

        5 软件计划

        作为底层的硬件驱动步伐，软件必要完成体系初始化、数据征求处理惩罚和发送等事变。体系初始化重要包括微处理惩罚器的堆栈、行列步队和内部控制寄存器的初始化、MMA7260Q加快度敏锐度的选择和CYRF6934控制寄存器的初始化。汇编语言完成微处理惩罚器堆栈、行列步队的初始化并引导体系实行C语言中的main()函数。C语言步伐完成剩余的初始化任务后开始征求数据、处理惩罚数据和发送数据的循环。

        软件计划中除了利用MMA7269Q传感器的加快器办理方案外，还可通过MMA7260Q的参照计划开辟东西中提供的种种组件。针对需求举行开辟，以进步软、硬件服从，并最大程度地淘汰因软件辩论导致的体系事变不稳固的因素。

        同时利用KIT3109MMA7260Q的硬件环境完成对MMA7269Q开辟和测试并举行全面评估，加快产品的开辟速率。软件的流程图如图4所示。

        完成驱动步伐计划后，计划应用步伐在访问驱动步伐时，必要用到一些Windows系列操纵体系的专用API函数。由于这些函数参数比较多，以是可以开辟一个动态链接库，利用户开辟应用步伐涉及不到底层驱动配置的操纵，可以和平凡API函数一样操纵硬件。整个体系的布局如图5所示。

        应用这种分层的布局，用户步伐可以通过dll读写配置。dll提提提供用步伐的接口函数包括初始化配置、封闭配置、读写端口等。如许，在应用步伐中参加本身的动态链接库后，就可以利用inPortb和out-portb来操纵端口了。

        由于电子笔的应用远景和市场远景非常广阔，如今天下上一些重要的相干厂家都在竞相开辟和推出具有各自特色的新产品。本计划方案将无线通讯的好处与传统的USB接口有机地连合起来，不但能提供较高的数据传输率，并且改造了数据的接入方法，同时MMA7260Q三轴低量级加快度传感器和SoC CYRF6934无线USB网络收发器依附其美满的性能和低本钱，可以餍足无线范畴中非网络真个需求，并且使传输体系越发方便、可靠。

        本电子笔在不变化人们笔纸交换传统方法的条件下，实现逾越键盘在平凡纸(或恣意介质)上天然手写输入，犹如给人们提供一把打开信息期间新大门的金钥匙。它将加快度布局与无线网络连合起来，具有布局大略、事变可靠、数据传输方便和即插即用等诸多好处。本电子笔的推广应用必将成为人们推动社会信息化的超强助手和促进办公主动化的东西，在肯定意义上实现计算机和手机漫笔行，在市场上占据一席之地。