原标题：基于STC16F40K128+MPU920的485总线人体运动捕捉节点

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　　名称： 人体运动捕捉节点

　　MW_HMCD_MD3

　　note1：Make by MikeXUE

　　note2：20160602改

　　note3：原始版本采用STM32单片机设计，由于其它原因，这里修改为采用STC16F单片机

　　note4：这里只对运用和系统原理做一个基础思维描述

　　note5：《硬件开源》

　　note6： 不提供源码

　　模组尺寸:直径30mm

　　说明：最近工作需要，重提之前的运动捕捉节系统设计。以下两点可忽略，纯属笔记。写着写着不知不觉就想越写越多，果断打住，再写就要成大作文了。 DIY学习，不需要考虑太多，只要动手，有数据就好啦！

　　初级学习可以 使用2个或者3个模块，构成一个单臂姿态感应。

　　模块也可以当作一个MPU9250的傻瓜无用学习板。

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　　抛块砖引堆玉

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　　本运用概述：

　　1.本设计实际项目，运用于人体运动捕捉。根据捕捉身体部位不同，理论上运用捕捉技术可以为全身姿态、部位姿态、甚至面部做运动捕捉。

　　2.运动捕捉概念可以追溯到1970年左右（这个确实记不清楚了），目前从技术原理分析，主要为电磁类、光学类、机械电动式和声学，以及惯性测量式。

　　3.分析对比6中方式的优势和劣势，本设计综合考虑重量、穿戴、光线干扰、数据量、成本、运用场景的精度忍受范围。

　　4.本设计最终决定决定采用通过IMU传感器模式，虽然陀螺仪容易造成累计误差，磁力计容易受到环境干扰，但是通过过一定的滤波算法和多传感器姿态

　　5.融合算法可以很好客服这一 点（如荷兰 Xsens公司所开发的MVN动作捕捉系统系统）。

　　6.全身捕捉下需要至少16个捕捉节点可完成，将所有捕捉节点数据通过低延时并有序的传输到主机，通过PC完成最后的数据处理与3D形态展示。

　　本运用难点概述（这里只分析节点，主机另外分析）

　　1.从一个完整的人体运动捕捉分析，需要24个传感器，而采集速度至少达到60组/S，以及120组/S，240组/S秒（一组数据至少7个字节），才可满足基本实际运用，

　　那么分析出从主机采集24个传感器到主机将24个传感器传输到PC所使用的时间最长不能超过16.67ms，最短需要达到4.14秒，并且采集一帧（60组/S或其他）中的各个

　　节点数据延时不能延迟太大，否则采集数据就是无效或者错误的了，最终导致3D图像的部分关节姿态滞后或者超前异常。

　　这个16.67ms或者4.41ms，包括了运动捕捉节点底层的数据算法转换、485总线命令发送数据接收传输时间、24个节点的分时调度、主节点的总数据打包与传输，

　　所以这里在底层的传感器通讯协议、分时调度、组网模式值得考虑分析----思路建议，从分时复用与时间间隙入手（详细不介绍、可咨询查找相关论文）

　　2.动态精度与静态精度的保证，建议这里应主要采用基础滤波、而不是复杂算法完成（主要是从系统时间节约分析得出）

　　3.关于MPU9250的算法、由于目前网络上公布的算法论文非常多，所以相对容易实现，只是需要根据实际情况修改合适的采样频率。

　　4.关于485总线，本系统采用485总线设计（至于为什么不做介绍），虽然485总线运用很简单，但在考虑传输速度与总线信号滞后效应，应当精简外部防护电路，

　　去掉总线电容。（这里总线设计不用如工业总线那么严格）

　　5.节点入网协议（加入到主机）以及传感器数据交互协议，在“动捕捉节点”这里只需要考虑数据精简复用即可

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　　一、功能概述

　　◆ 可配合“人体状态捕捉集中器X”

　　◆ 作为人体全身人体运动捕捉装置的传感器节点

　　◆ 采集四元数或笛卡尔坐标角度（pitch、yaw、roll）

　　◆ 采用RS485总线通讯，HX1.25_4P接口

　　◆ 至少14个节点完成全身运动捕捉

　　◆ 一个按键可用于独立模块的复用按钮，如用于校验启动

　　◆ 一个LED指示灯，用于系统指示

　　◆ 直径30mm，基本满足内置安装在一体化服装

　　◆ 交流群：Mike_City  806189293（申请时备注来源）

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　　二、电路概述

　　1. 单片机采用STC16F40K128_64PIN,支持了浮点运算与DMA

　　2. IMU传感器这里目前依然采用MPU9250

　　3. 485总线采用SP3485系列芯片

　　4. 稳压芯片采用ME6119芯片

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　　三、使用说明

　　1. P1、P2为485总线端口，两个端口是用于线路在一体服装中的级联

　　2. 同时电源接口也是P1、P2，节点均通过主机锂电池5V供电

　　3. P3为ISP程序烧写接口兼容USB硬件通讯接口

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