【VEML4020近距离感应试用体验】手势识别原理窥探+VEML4020驱动程序解析

开发板

本帖最后由 ntboss 于 2016-12-26 13:16 编辑

前段时间应为感冒原因中断了一下这个开发板的试用，真是不好意思，现在奉上最近把玩的成果。

下面同样分2部分进行，分别是手势识别原理探讨和VCNL4020程序驱动。

第一部分：手势识别原理

首先先搞明白这个VCNL4020到底是如何进行手势识别的。打开附送的资料查看一下其实现原理。

资料是英文的，借助百度翻译，大致弄明白了其原理。我大概归纳了一下，如果有说的不对的地方，欢迎大伙纠正。

VCNL4020其实是一个结合近距离感应和环境亮度感应的传感器，其对距离和环境光强的量化精度均为16位。简单点来说，它可以将物体距离传感器表面的距离，转化为0~65535的数值输出，距离越近，输出数值越大。同时，也可将环境光的亮度转化为0~65535的数值输出，光线越强，数值越大。这两个传感器的数值是分别保存在不同的寄存器中的。两者可以同时进行转换。

那么，光靠这两个传感器就能进行手势识别吗？当然是不行的。识别手势，必然有一个识别运动方向的问题。前后好识别，依靠距离感应就可以了，左右的话，就要另辟蹊径了。

实现原理很简单。在传感器两侧放置2颗LED，当手从左到右滑过时，手距离2个LED的距离在不断的发生变化（距离每个LED有一个由远到近再到远的过程），其产生的漫反射到达传感器，必然会检测到2次亮度变化。再结合2个LED的发光过程，就能识别出运动方向了。

然而我们的开发板上并为携带LED组件，只有1个VCNL4020，因此暂时就不能做手势识别了，但我们可以先将此传感器的程序驱动初步搞通。

第二部分：VCNL4020驱动详解

我电脑已经安装了Keil MDK，因此接下来的软件过程都在这个平台上进行。

打开资料附带的例程，定位到程序入口main，结合传感器手册，一步一步进行分析。

VCNL4020使用IIC总线进行数据交互，关于IIC的原理这里不再赘述。IIC的程序实现多种多样，例程使用一种比较独特的写法：将要发送的数据放入txData数组，并用txSize标明发送的数据总数，同样的将收到的数据放入rxData数组，rxSize标明要收到的数据字节数，最后将这些参数作形参传入SetupXferRecAndExecute函数进行一次IIC通信。

底层通信写好了，重点关注上层实现。任何器件在使用前都有一个初始化的过程。VCNL4020的初始化过程还是很简单的。

首先，设置VCNL4020内部LED（用作距离感应）的电流值。这个值是以10mA作为基本单位的，寄存器地址为83H，可设范围为0-20，对应LED电流为0-200mA。值越大，感应距离约远。

用程序实现起来是这样：

每次设置需要进行一小段时间延时，这个延时不需要很长，程序中只延时了约100个指令周期。

设置好电流后，开始设置功能。功能使能寄存器在80H。

这个寄存器很重要，我们来看一下这个寄存器每个位分别表示什么意思。

Bit 7：只读位，恒为1

Bit 6：环境亮度数据转换完毕标志位，只读，1表示亮度转换完毕，读取亮度结果寄存器会自动清零。

Bit5：距离数据转换完毕标志位，只读，1表示接近距离转换完毕，读取距离结果寄存器会自动清零。

Bit4：启动一次环境亮度转换

Bit3：启动一次距离转换

Bit2：使能环境亮度传感器